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钍 化學性質
釷的反應性極高，而且是易帶正電的金屬。Th4+/Th的標準還原電位為−1.90 V，釷的電正度比鋯及鋁更高。切成細塊的釷金屬會自燃。當在空氣中被加熱時，釷屑會被點燃，焰色為亮白光並產生二氧化釷。塊狀純釷與空氣的反應則相對緩慢，雖然在數月後有可能發生腐蝕現象。大多的釷樣品都含有不同程度的二氧化釷，而加快了腐蝕過程。這些樣品會逐漸失去光澤，表面變灰最後變成黑色。
在標準狀況下，釷會逐漸被水侵蝕，但不會快速溶於大多常見的酸中，除了氫氯酸以外，釷會溶於其中，並留下黑色的不可溶殘留物ThO(OH,Cl)H。釷會溶於含有少量氟離子或氟矽酸的濃硝酸中，若不含這兩者，則會像鈾、鈽一樣被硝酸鈍化。
大多釷與非金屬的二元化合物，可用加熱混合物的方式製備。在空氣中，釷會燃燒形成ThO2，晶體結構為螢石结构。二氧化釷是耐火材料，在所有氧化物中具有最高的熔點（3390 °C）。 它會潮解，並會與水與許多氣體快速反應，並易溶於含氟離子的濃硝酸中。
钍 化學性質
當加熱時，二氧化钍會放出強藍光，與其較輕的同族化合物二氧化鈰混合時，光會變成白色。這是過去釷最常見的應用，也就是被用於煤氣網罩的原理。此效果不需要火焰，在1901年，人們發現韦尔斯巴赫煤氣網罩（由ThO2和1% CeO2組成），在暴露在冷的未燃氣體與空氣之中時，會維持在全光狀態。二氧化釷發出光的波長，比同溫下的白熾物發出的黑體輻射短，此現象稱作為強熱發光。這是因為二氧化釷與鈰在火焰中的高濃度自由基的重新結合中扮演著催化劑的角色，這個結合會放出大量能量。1%的二氧化鈰的加入，加強了可見光區的發射率。此外鈰不像釷，它可以處於多個氧化態，它的價數及可見光的發射率會與火焰的發生區域有關（區域不同，化學組成不同，價數也不同）。已發現數個釷與氧族（硫、硒及碲）的化合物，以及與氧族（硫、硒及碲）及氧結合的化合物。
钍 化學性質
所有四種四鹵化釷化合物都存在，也有一些低價數的溴化物及碘化物。四鹵化合物都是八配位並都可潮解，易溶於像是水的極性溶劑。許多相關的多鹵化物離子也已被發現。四氟化釷有著單斜晶系的晶體結構，與四氟化鋯及四氟化鉿相同，其中Th4+離子與F−離子以扭曲四角反稜柱的方式結合。其它的四鹵化物則有著十二面體的幾何形狀。較低價數的碘化物像是ThI3（黑色）與 ThI2（金色）可以用釷金屬去還原四碘化釷來得到，它們只含有Th4+而不含有Th(III)與Th(II)，可以電子鹽的形式更清楚的寫下化學式。許多氟化釷、氯化釷及溴化釷可以和鹼金屬、鋇、鉈及銨形成多元鹵化物。舉例來說，以氟化鉀及氫氟酸處理後，Th4+形成錯陰離子ThF2−6，並形成沈澱物K2ThF6。
钍 化學性質
和對應的鈾化合物及鈽化合物一樣，硼化釷、碳化釷、矽化釷、氮化釷皆是防火材料。這些化合物因可能成為核燃料而引起關注。所有四個更重的氮族化物（磷、砷、銻及鉍）皆以二元釷化合物的方式存在。鍺化釷也有被發現。釷會與氫反應形成氫化釷像是ThH2及Th4H15，後者在溫度低於7.5–8 K形成超導體，常溫常壓下的導電性質則像是金屬。它们在熱力學上不穩定，暴露在空氣或濕氣後會很快的分解。
氮化钍（）由炽热的钍与空气中的氮反应而成，有青铜光泽。在空气中它与水汽反应在数小时内分解。钍有三种碳化物，分别是ThC2、Th2C3、ThC，都可由钍或二氧化钍和碳化合制得。ThC与ThC2皆是防火材料，熔点超过2600 °C。
钍 化學性質
在酸性水溶液中，釷以四價水離子[Th(H2O)9]4+的方式存在，形狀為三側錐三角柱，在 pH < 3時，釷鹽溶液中的陽離子大都是此形式。Th4+離子是最大的四價錒系元素離子，隨著配位數的不同，其半徑範圍為0.95到1.14 Å。因其高電荷它相當酸，比亞硫酸稍強，所以它傾向進行水解及聚合（程度比Fe3+輕），在pH為3或更低的溶液中，主要形成[Th2(OH)2]6+。在鹼性較高的溶液中，會繼續聚合成凝膠狀Th(OH)4沈澱出來（雖然平衡可能需數星期才能達成，因為聚合反應通常在沈澱之前就會慢下來）。身為一個硬路易士酸，Th4+喜好
以氧原子為施體的硬配基，與以硫原子為施體形成的錯合物較不穩定，也更容易水解。
因釷的尺寸較大，高配位數為其主要規則。五水硝酸釷是第一個發現的配位數為11的化合物，四水草酸化物配位數為10，硼氫化物（在曼哈頓計劃第一次製備）配位數則為14。這些釷鹽以在水及極性有機溶劑中的高溶解度而知名。
已發現許多其它的與多原子陰離子形成的無機釷化合物，像是過氯酸鹽、硫酸鹽、亞硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽、釩酸鹽、鉬酸鹽、鉻酸鹽及它們的氫化形式。它們在釷的純化過程及處理核廢料中很重要，但它們大多數的性質皆未被全面了解，尤其是它們的結構性質。舉例來說，硝酸釷是經由氫氧化釷與硝酸反應而成，溶於水及酒精中，在釷及其化合物的純化中是重要的中間物。釷與有機配基形成的錯合物，像是草酸、檸檬酸與EDTA穩定得多。在自然含釷的水中，有機釷錯合物的濃度通常比無機釷錯合物大上幾個數量級，即使無機配基的濃度比有機配基高得多時也是如此。
大多有關有機釷化合物專注在環戊二烯基及環辛四烯基上。就像許多前中段的錒系元素（一直到鋂，鋦也有可能），釷會形成環辛四烯錯合物，黃色的双(环辛四烯)合钍（Th(C8H8)2），它的結構與更知名的双(环辛四烯)合铀相同。 它可以用四氯釷與K2C8H8，在THF溶劑裡及乾冰溫度下反應而製得，也可用四氟化釷與MgC8H8反應。它在空氣中不穩定，並在水中或190 °C下分解。也有發現半三明治的化合物，像是(η8-C8H8)ThCl2(THF)2，有著鋼琴凳結構，可經双(环辛四烯)合钍及四氯化釷在四氫呋喃裡反應而得。
最簡單的環戊二烯化合物是Th(C5H5)3及Th(C5H5)4，有許多已知的衍生物。前者（有兩種形態，紫色和綠色）是一個釷的形式氧化態為+3的稀有例子，在某衍生物中也存在+2的形式氧化態。氯衍生物[Th(C5H5)3Cl]可經加熱四氯化釷與限量的K(C5H5)（也可使用其它的單價環戊二烯金屬化合物）製得。烷基及芳基衍生物可由氯衍生物得到，並曾被用來研究釷碳σ鍵。
其它的有機釷化合物並未被詳細研究。已發現四苄基釷（Th(CH2C6H5)）及四丙烯基釷（Th(C3H5)4），但其結構並未確定。它們在室溫下緩慢分解。釷會形成側錐三角柱形的七甲基釷根離子
（[Th(CH3)7]3−），此離子會形成鹽類[Li(tmeda)]3[ThMe7]（tmeda= Me2NCH2CH2NMe2）。雖然只有一個甲基只接到釷原子上（釷碳距離為257.1 pm），其它六個與釷鋰原子相接（釷碳距離為265.5–276.5 pm），它們在溶液中的性質表現是一樣的。四甲基釷Th(CH3)4並未被發現，但它的加合物被膦类配体所穩定。
钍 同位素
在鉍（83號元素）之前的所有元素，幾乎都有一種幾乎在任何情況下都穩定的同位素（古典穩定），唯鎝及鉕（43號元素及61號元素）除外。而所有從釙（84號元素）開始的元素的所有同位素，都有可測的放射性。釷-232是在鉍-209之後，三種半衰期以億年計的核種之一（另兩個核種是鈾-235及鈾-238），釷-232的半衰期為140.5億年，為地球年齡的三倍，與宇宙的年齡相當。地球誕生時產生的釷有五分之四留存至今。232Th是唯一在自然中大量存在的釷同位素，其穩定性與其閉核殼層中的142顆中子習習相關。釷有特定的地球同位素比例，其原子量為232.0377(4)。在地球上有足夠存量而得以確定標準原子量的放射性元素有四個，釷為其中之一（另三個為鉍、鏷及鈾）。
钍 同位素
釷原子核會因為強核作用力無法克服質子間的電磁排斥力，而發生α衰變。232Th的α衰變是一4n衰變鏈的開端，此衰變鏈中核種的核子數皆可被4整除（這也是為什麼被取名為4n衰變鏈，這衰變鏈也因啟始核種為釷-232而被稱做釷衰變鏈）。這一系列的α及β衰變以232Th衰變至228Ra為始，止於穩定的208Pb。
任何釷及其化合物的樣品，都含有這些後續核種的痕跡，包括了釷、鉈、鉛、鉍、釙、氡、鐳及錒的同位素。 自然的釷樣品可用化學方式來提純有用的後續核種，像是可被用做核醫學中癌症治療的212Pb，以及同样可用于α粒子標靶治療的227Th（會以18.68天的半衰期發射出α粒子）。在非常偶然地的情況下，232Th會進行自發分裂而非α衰變，在其礦物中留下了此反應的證據（也就是受困其中的反應產物氙氣），但其部份半衰期長達1021年，所以α衰變佔絕大多數。
钍 同位素
釷沒有穩定同位素，目前已鑑別出32種放射性同位素，核子數從207到238。繼最長壽的232Th後，最穩定的同位素分別為230Th（75,380 年）、229Th（7,340 年）、228Th（1.92 年）、234Th （24.10 天）及227Th （18.68 天）。這些同位素都是釷衰變鏈、錒衰變鏈、鈾衰變鏈或錼衰變鏈的一部份，因此得以痕量存於自然界之中。其中錼衰變鏈的初始同位素237Np因其半衰期為214萬年，遠少於地球的年齡，因此該條鏈在自然界中早已衰變殆盡，但如今237Np仍持續因鈾礦補捉中子而痕量產生。所有剩餘的釷同位素皆為人工合成，半衰期都短於30天，其中大部份的半衰期少於十分鐘。
在深海中，同位素230Th佔了自然釷的0.02%。這是因為其母核種238U可溶於水，但230Th不溶且會沈澱。含有低濃度釷的鈾礦，可以純化出數克的釷樣品，其中230Th佔了四分之一，因為230Th是238U的後續核種。國際純化學和應用化學聯合會（IUPAC）在2013年重新在釷分類成雙同位素元素，釷在過去曾被認為是單一同位素元素。
钍 同位素
釷有三個同核異構體（或稱為亞穩態），分別是216m1Th、216m2Th及229mTh。229mTh的激發能在同核異構體中是最低的，約為6982121765413012000♠7.6±0.5 eV。這激發能是如此之低，以致於它進行異構體躍遷时放出的γ射線落在紫外線範圍。
釷的不同同位素化學性質相同，但物理性質有著微小的差異。舉例來說，228Th、229Th、230Th及232Th的密度分別為11.5、11.6、11.6及11.7 g/cm3。同位素229Th被預測可進行核裂變，其裸臨界質量為2839公斤，在運用鋼反射板可降至994公斤。232Th不能核分裂，但它是增殖性材料，
在補獲中子後可經由β衰變轉換成易分裂的233U。
有兩種放射性定年法牽涉到釷的同位素，分別是建基在234U衰變至230Th的鈾釷定年法，及測量232Th及230Th比例的ionium-釷定年法，這兩個方法成立是因為232Th是原初放射性核素，230Th只是238U的衰變鏈的中間產物。 鈾釷定年法是相對短期的方法，因為234U及230Th的半衰期比地球年齡來得短。它伴隨著一個姊妹過程，牽涉到235U到231Th的α衰變，然後很快的變成長壽的231Pa，這過程常用來驗證鈾釷定年法的結果。鈾釷定年法常被用來判定含碳酸鈣物質的年代，像是鐘乳石及珊瑚。因為鈾比釷及鏷更溶於水，所以釷及鏷較會沈澱到海床上，其比例就可被測定。這方法的適用範圍有數十萬年。Ionium-釷定年法是相關的過程，利用了釷不溶於水（232Th及230Th都不溶於水）的特性，所以可測量海裡沈積物中的232Th及230Th比例，來判定沈積物的年代。這兩種方法都假設，232Th及230Th比例在沈積物層形成時是固定的，沈積物中不含由鈾衰變出的釷，釷也不會在沈積物層間移動。
钍 存量
232Th是原初核種，已以現有形式存在數百億年。它在逝去中的恆星核裡，經由R-過程而形成，並由超新星及中子星碰撞散布到銀河系中。字母R代表快速(rapid)中子補獲，發生於核心坍縮的超新星中，重啟始核種像是56Fe快速補獲中子，沿著中子滴線上升，因中子補獲過程比β衰變回到更穩定的核種快得多。中子補獲是恆星唯一合成超鐵元素的方法，因為在高原子序數下，庫侖障壁的上升使得帶電粒子間的交互交用更加困難，事實上在56Fe後的核融合為吸熱反應。因為在209Bi後穩定性急促的下降，R-過程是唯一能在星系核種合成中可以產出釷及鈾的過程，所有其它的過程都太慢，中間產物在補獲到足夠的中子前就發生α衰變，無法繼續反應產生這些元素。
钍 存量
在宇宙中，釷是最稀有的原初元素之一，因為它是兩個只能經由R-過程產生的元素之一（另一個為鈾），也因為它自生成的那刻起就不斷的緩慢衰變。比釷稀有的原初元素有銩、鎦、鉭、錸、在r過程豐度圖的第三根峰也就是重鉑系金屬元素前，帶奇原子數的核種、最後還有鈾。在遙遠的過去，鈽及鋦的同位素的衰變會增加釷及鈾的豐度；而釷相對於鈾的豐度，會因236U衰變至232Th以及235U的自然枯竭而增加，但這些來源早已衰變殆盡且不再造成影響。
在地殼中，釷的存量則高得多，大約佔了8.1 ppm，它是存量最多的重元素之一，幾乎和鉛一樣多（13 ppm）且比錫（2.1 ppm）多。這是因為釷喜歡形成不會沈入地心的氧化礦物，它被歸類成親岩元素。常見的釷化合物也難溶於水，所以即使難熔金屬在地球上與整個太陽系的存量差不多，地殼中可採集的釷也比其它重鉑系金屬多。
钍 存量
自然的釷幾乎都是純232Th，它有著最長的生命且是釷最穩定的同位素，其半衰期與宇宙年齡相當。它的放射衰變熱是地熱的主要來源，地熱其它主要的貢獻來自於短命的原初放射核種，依貢獻從多到少排列有238U、40K、以及235U。（在地球形成之初，40K及235U貢獻更多因為它們的衰變得更快放出更多熱，也因衰變得快所以存量減少，現今主要貢獻者為232Th及238U。）它的衰變使得地球上釷存量緩慢減少，地球現有釷存量是形成之初的85%。其它自然的釷同位素壽命短得多，其中通常只有230Th可被檢測得到，它與其母核種238U達成長期平衡，最多可佔自然釷存量的0.04%。
只能在大多數礦物的少量成份中發現釷，所以釷在早先被視為稀有。土壤正常含有6 ppm的釷。
自然界中，釷以+4氧化態存在，與鈾(IV)、鋯(IV)、鉿(IV)、鈰(IV)、鈧、釔以及其它三價鑭系元素有著差不多的離子半徑。因為釷有放射性，含釷的礦物通常是輻射變晶（非晶形固體），它們的晶體結構被釷的α射線所破壞。矽鈣鈾釷礦（(Ca,Fe,Pb)2(Th,U)Si8O20）是一個極端例子，因其含有的釷而從未被發現不是輻射變晶的情形。
钍 存量
因為在世界各地有大型礦床，獨居石（主要是不同稀土元素的磷酸鹽）是釷最重要的商業來源，主要產區有印度、南非、巴西、澳洲及馬來西亞。它的釷含量平均有2.5%，在某些礦床則可高達20%。獨居石為黃或棕色，成砂狀；化學穩定性高，所以難以從中萃取出釷。褐廉石（主要是不同金屬的氫氧矽酸鹽）可含有0.1–2%的釷，鋯石（主要是矽酸鋯）可含有0.4%的釷。
氧化釷存在於稀有礦物方釷石礦中，因為其與二氧化鈾為同型礦物，這兩種常見的錒系元素氧化物可以形成固態溶液，其名稱則因ThO2的含量而有所不同。 釷石（主要是矽酸釷，ThSiO4）的釷含量也很高，也是首次發現釷的礦物。在矽酸釷礦裡，Th4+及SiO4−4 離子常被M3+（M= Sc, Y, or Ln）及磷酸根（PO3−4）所取代。因二氧化釷極其難溶，在釋放時，釷通常無法很快地散布於環境之中。Th4+離子可溶，尤其在酸性土壤之中，在酸性條件下釷離子濃度可高達40 ppm。
钍 歷史
在1815年，瑞典化學家永斯·貝吉里斯分析了從瑞典中部城市法倫的銅礦中得來的不尋常矽鈹釔礦樣本，他注意到一個白色礦物的浸漬痕跡，並謹慎地假設其為某種未知元素的氧化物。貝吉里斯已經發現了兩種元素，鈰及硒。但他也曾錯誤地公開發表了一個新元素gahnium，後來發現其實是氧化鋅。在1817年，貝吉里斯私下裡以北歐神話的雷神Thor，分別將這假定的元素及其推定的氧化物為命名為thorium及thorina。在1824年，在揶威的西阿格德爾郡發現了更多相同礦物的礦床後，他撤回了他的發現，因為這個礦物（後被命為磷釔礦）被證明大多是正磷酸釔。
钍 歷史
在1828年，莫滕·特拉内·埃斯马克在挪威泰勒馬克郡的Løvøya島上發現了一種黑色礦物。他是挪威的神父，也是一個業餘的礦物學家，在泰勒馬克郡研究礦物，並在當地擔任神職人員。他常將最有意思的標本，像是這個，寄給他父親延斯·埃斯马克。他父親是知名的礦物學家，也是克里斯蒂安尼亞（今奧斯陸）皇家腓特烈大學的礦物學及地質學教授。老埃斯马克判定這不是已知的礦物，並寄了份樣本給貝吉里斯尋求鑑定。貝吉里斯判定這含有一種新元素。在1829年，在利用鉀金屬還原 KThF5，分離出不純的樣品後，他發表了他的發現。貝吉里斯重用了之前誤判新元素的名稱，將這個礦物命名為thorite。
貝吉里斯對這新金屬元素及其化學化合物做了初步的鑑定，他正確地得到了氧化釷中的釷氧質量比7.5（真確值約為7.3），但他假設這新元素是二價而非四價，所以算出的原子量為氧原子量的7.5倍（120 amu），實際上的量應為氧的15倍。他判定釷是一種電正度很高的金屬，其電正度比鈰高但比鋯低。金屬形態的釷在1917年第一次被荷蘭企業家Dirk Lely Jr.及Lodewijk Hamburger分離出來。
钍 歷史
在1869年由門得列夫發表的週期表中，釷及稀土元素被放置在週期表主體之外，也就是在每個垂直週期的底部，鹼土金屬的後面。這反映出了當時認為釷及稀土元素是二價的。之後得知釷及大部份稀土元素是四價，門得列夫在1871年將鈰及釷移到第四族，該族也包含了現代的碳族（第十四族）及鈦族（第四族），因為它們最大的氧化態是+4。鈰很快地從週期表主體中移除，改放到分開的鑭系元素中；釷則是因為與其它較輕的第四族元素，像是鈦及鋯，有著類似的性質，而留在第四族裡。
釷在1828年被發現，當到了1885年才開始被應用
奧地利化學家卡尔·奥尔·冯·韦尔斯巴赫發明了煤氣網罩，一種可攜帶的光源，在燃燒可燃氣體加熱時會因氧化釷的白熾現象而放光。之後發現了許多釷及其化合物的應用，包括了陶瓷、碳弧光燈、抗熱坩堝及工業化學反應的催化劑，像是把氨氧化成硝酸。
钍 歷史
在1898年，釷第一次被德國化學家格哈德·卡尔·施密特觀測到具有放射性，之後波裔法國物理學家瑪麗·居禮也獨立發現此事。在1896年法國物理學家亨利·貝克勒發現鈾有放射性後，釷是第二個被發現具有放射性的元素。從1899年開始，紐西蘭物理學家歐尼斯特·拉塞福及美國電子工程師Robert Bowie Owens研究釷的放射線，早期觀察顯示它變化幅度巨大。後來他們確定了這些變化來自於一個釷的短命氣態子核種，而且發現這是一個新元素。這元素現被命名為氡，除了鈾以外，是唯一一個在自然中以釷的子核種被發現的放射性元素。
钍 歷史
在計入氡的貢獻後，拉塞福，現與英國物理學家弗雷德里克·索迪合作，在1900年到1903年的工作中，證明了釷是如何隨著時間以穩定速率，衰變成一系列的其它元素。這觀察引起半衰期的鑑定，也就是α粒子實驗成果之一，而這又導致了放射性的蛻變理論。放射性的生物效應發現於1903年。這新發現的放射性現象激勵了科學家及一般大眾。在1920年代，釷的放射性被宣傳為風濕、糖尿病及性無能的解藥。1932年，在聯邦調查放射性的健康影響後，這類使用大多在美國被禁止。在美國，約一萬人在X光診斷時被注射釷，他們之後被發現健康出了問題，像是白血病及異常染色體。大眾對於放射性的興趣在1930年末已消退。
钍 歷史
直到十九世紀末，化學家一致認為釷及鈾就像鉿及鎢的類比，第六排的鑭系元素被認為是僅有一次的意外。在1892年，英國化學家Henry Bassett假設了第二個額外的週期表長排，以容納已知及未發現的元素，並將釷及鈾類比成鑭系元系。1913年，丹麥物理學家尼爾斯·波耳發現了原子及電子軌域的理論模型，後快的得到了廣泛認同。此模型指出了週期表的第七排過渡金屬，在填d殼層之前應先填進f殼層，就像第六排中鑭系元素位於5d過渡金屬之前。第二個內過渡系列以錒系元素的型式存在，並未被接受，直到鑭系元系的電子結構相似性被建立之後，才有所改變。波耳建議5f軌域有可能延至鈾之後才被填入。
直到發現第一批超鈾元素中從鈽之後的氧化態像是鑭系元素一樣主要為+3及+4後，才理解到錒系元系的確是先填入f軌域而非是d軌域，而前段錒系元素的有著類似於過渡金屬的化學性質只是例外而非規則。在1975年，在美國物理學家格倫·西奧多·西博格與他的團隊發現超鈾元素鋂及鋦後，他理解到釷是錒系元素的第二個成員，並位於f區塊中，而非是位於第四d區塊，鉿的較重同族元素。
在1990年代，因為安全性及環保考量，隨著發現更安全的適當替代物後，大多與釷的放射性無關的應用也快速減少。儘管釷有放射性，在無法找到適當替代物時，釷依然被使用。1981年，一份由美國橡樹嶺國家實驗室的研究估計，在每週末使用釷煤氣網罩，對一個人來說是安全的，但這不適用於製造網罩的工人及一些工廠附近的土壤。有些製造商已改用其它材料，像是釔。直到2007年，一些公司仍持續製造販賣釷網罩，且未提供與其放射性相關的適當訊息，有些公司更偽稱它們不具有放射性。
釷在原型層級上已被用做電力來源。最早的釷反應爈建於1962年，位於美國紐約洲的Indian Point能源中心。印度有世界上最大釷供應地之一，但印度的鈾存量並不多。在1950年代，印度尋求能源獨立，推立了三階段核能計劃。在大多數國家，鈾存量相對得多，而釷反应堆的進度緩慢；在二十世紀，有三個反应堆建於印度，十二個建於他處。
1996年，國際原子能總署開始了釷反应堆的大規模研究；一年後，美國能源部也開始研究。以色列臺拉維夫大學的Alvin Radkowsky是賓夕法尼亞州碼頭市核電站的首席設計師，第一個美國民用釷滋生反应堆。他建立了一個集團來研發釷反应堆，包括了其它實驗室： Raytheon Nuclear Inc.、美國的布魯克黑文國家實驗室及俄羅斯的庫爾恰托夫研究所。在二十一世紀，釷潛在的減低核擴散能力及它的廢料特性重新引起了釷燃料循環的興趣。
在冷戰時期，美國研究了利用232Th來做為233U來源以製造核彈的可能性，他們在1955年發射了一個測試彈。他們總結233U核彈是非常強力的武器，但是與同時的鈾鈽核彈相比，它只有少量的可持續技術優勢，特別是純同位素233U難以取得。
钍 生產
釷的需求量不高，只從礦石提鍊釷並不划算，所以釷幾乎都是隨著稀土元素一起被提鍊，稀土元素則有可能是其它礦物生產時的副產物。現在依靠獨居石來做生產來源，是因為釷主要是以副產品來生產；若是釷的需求量上升，可以輕易地採用其它含釷量更多的來源，像是釷石。由于目前对于钍的需求不大，对于矿藏分布地區的勘探很少，因此钍资源的分布不是很清楚。在2014年，可用來萃取釷的濃縮獨居石的世界產量大約有2700噸。
常見釷的生產過程包括了從濃縮物中的萃取以及純化，接下來可以選擇轉成化合物，像是氧化釷。
可用來萃取釷的釷礦物可分兩大類：原生礦床及次生礦床。原生礦床發於酸性花崗岩岩漿及偉晶岩中，濃度高但尺寸小；次生礦床則發於花崗岩山區河口處。在這些礦床中，釷與其它重礦物一起被濃縮。初始濃度隨著礦床種類而有所不同。
在原生礦床裡，通常由採礦得到偉晶岩後，分成小塊再進行浮選。碳酸鹼土金屬鹽可用氫氯酸反應而移除，接下來進行稠化、過濾及鍛燒，可得稀土元素含量上達90%的濃縮物。次生礦物（像是海砂）則先進行重力分離，再以一系列漸強的磁鐵進行磁力分離。以此法得到的獨居石純度可達98%。
钍 生產
廿世紀的工業生產法，是先在鑄鐵容器以熱濃硫酸處理，再以水稀釋並進行選擇沉澱。此法依賴於技術上的細節及濃縮物顆粒的大小。曾有許多替代方法被提出，但只有一種被證明經濟實惠：以熱氫氧化鈉進行鹼消化。這比原法更貴，但產出更純的釷，特別的是此法可從濃縮物中移除磷酸鹽。
酸消化處理包括兩過程，並用到了溫度210–230°C，濃度高度93%的硫酸。首先加入60%的硫酸，稠化反應物。再來加入發煙硫酸，並保持定溫五小時以降低稀釋後的體積。硫酸濃度依反應速度及黏度而定，兩者皆隨著濃度上升而增加，但黏度增加會使反應變慢。升溫也會加速反應，但需避免超過300°C，因為這會產生不可溶的焦磷酸釷。因為溶解會放出很多熱，獨居石砂不可太快的加入酸裡。相反的在溫度低於200°C時，反應會太慢以致於不實際。為了保證沒有沈澱物會析出於獨居石表面而阻礙反應，酸的量必須是石砂的兩倍，而不是化學計量得出的60%。之後將混合物卻至70°C ，並以十倍體積的冷水稀釋，如此一來所有剩餘的獨居石會沈於底部，而稀土元素及釷會留在溶液中。之後釷可以在pH 1.3下以磷酸鹽沈澱而分離，
因為稀土元素直到pH 2才會沈澱。
钍 生產
鹼消化是以30–45%的氫氧化鈉溶液在140°C處理約三小時。太高溫會產出難溶的氧化釷，留下過量的鈾在濾液裡；鹼液濃度太低則會使反應非常緩慢。這些反應條件相當溫和，需要獨居石砂的大小在45 μm以下。在過濾之後，濾餅會含有以氫氧化物形式存在的釷及稀土元素、以重鈾酸鈉形式存在的鈾與以磷酸鈉形式存在的磷酸。降溫至60 °C以下時，此濾餅會析出十水磷酸鈉的晶體；反應物中有二氧化矽時，鈾不純物的量會上升，在商業使用前需重新結晶。氫氧化物會在80°C溶解於37%的氫氯酸。過濾剩餘的沈澱物後，再加入47%的氫氧化鈉，會在約pH 5.8左右沈澱出釷及鈾。需避免乾燥沈澱物，因為空氣會氧化鈰到+3或+4的氧化態，而鈰(IV)可以從氫氯酸中釋放出氯。稀土元素會在高pH值時再次沈澱，沈澱物會被原有的氫氧化鈉溶液中和，雖然大部份的磷酸必須先移除以避免稀土元素磷酸鹽的沈澱。也可先將濾餅溶於硝酸後，再用溶劑萃取出釷及鈾。氫氧化釷會綁住釷而妨礙其完全溶解。
钍 生產
核相關應用需要高濃度的釷，特別的是，中子補獲截面積很高的原子，濃度必須很低（例如釓的重量濃度須低於百萬分之一）。之前，高純度是用反覆溶解及再結晶來達成。現今是使用液態溶劑萃取，這牽涉到選擇性的Th4+錯合反應，例如在鹼消化處理移除磷酸後，剩下的釷、鈾及稀土元素等的硝酸錯合物可在煤油中以磷酸三正丁酯萃取來分離。
金属钍是在氩气中或者在真空中氧化钍被钙在高温下还原提取出来的。由于钍会与氢组成化合物因此无法使用氢来还原。还原后使用氟化氢冲洗，然后钍被过滤出来。
钍 應用
自1950年代起，因釷及其衰變產物的放射性導致環境上的考量，與放射性無關的應用已逐漸下滑。
大多數釷的應用，使用了它的氧化物（在工業界有時稱之為thoria）而非釷金屬。這化合物熔點高達3300°C（6000°F），是所有已知氧化物中最高的，只有少數物質的熔點比它高。這有助於化合物在火焰中保持固態，而且它明顯增加了火焰亮度，這是釷被用在煤氣網罩的主要原因。所有物質在高溫時都會放出能量（發光），但釷放出的光幾乎全是可見光，所以釷製網罩才會這麼亮。當釷暴露在能量來源中時，釷會散發出能量，其中有些能量是以可見光的形式釋放，能量來源則有可能是陰極射線、熱源或是紫外線。氧化鈰也有這效應，並在將紫外線轉成可見光時有著更高的效率，但是氧化釷有著更高的火焰溫度，並放出較少的紅外線。釷仍常被用在網罩中，但自1990年代後期已逐漸被釔取代。一份由英國國家輻射防護局在2005年發佈的評論指出，「雖然（釷製煤氣網罩）在數年前還非常容易取得，但現今已不再是如此。」
钍 應用
从1931年至1940年代末一种稳定的、胶质的二氧化钍混悬剂在血管攝影被作为造影剂使用。但是这个用剂会聚集在微血管中，导致局部放射性过高和癌症。胆癌明显与钍造影剂有关，钍造影剂还能引发一般非常少见的恶性肝脏癌症肝血管肉瘤。此外还有钍造影剂导致鼻腔癌的纪录。一般病发发生在使用30至35年后。今天人们使用硫酸钡和碘化合物取代钍造影剂。
在製造白熾燈絲時，在抽出燈絲前，在鎢的燒結粉末加入少量的二氧化釷，可有效降低鎢的再結晶。在鎢製熱陰極中加入少量的釷，可有效降低電子的功函數，所以電子可在低得多的溫度被射出。釷會在鎢表面形成一原子厚的釷層。釷表面的功函數之所以會降低，有可能是因釷較大的電正性而在釷與鎢之間形成的電場所導致。自1920年代起，含釷鎢線被用在真空管、
X射線管的陰極和對陰極、以及整流器裡。因為釷與大氣中氧及氮的反應性，釷也用作真空管中的吸氣劑。1950年代引進電晶體後，此類需求大幅減少，但並未完全消失。在鎢極氣體保護電弧焊中，二氧化釷被用來增加鎢電極的高溫強度以及電弧的穩定性。在這項應用中，氧化釷正被其它氧化物，像是鋯、鈰及鑭的氧化物所取代。
钍 應用
二氧化釷被用在耐高溫的陶瓷中，像是實驗室的高溫坩堝，，或者是主要成份，或者作為二氧化鋯的添加物。由90%鉑及10%釷的合金，是把氨氧化成氮氧化物的催化劑，但這已被95%鉑及5%銠的合金所取代，因其有著更好的機械性質及更高的耐用度。
作為玻璃的添加物，二氧化釷可增加折射率及降低色散。這種玻璃可用於攝影機及科學器材裡的高品質透鏡。這些透鏡的放射線會讓透鏡變暗，也會在幾年間讓透鏡慢慢變黃，並損害底片，但健康風險不大。發黃的透鏡在長期暴露在強紫外線下後，即可回復透明無色。在此應用中，二氧化釷已被稀土氧化物取代，因為它們提供類似效果但無放射性。
四氟化釷在多層光學塗膜中可用作抗反射材料，它在電磁波段0.35–12 µm的範圍是透明的，大約對應到近紫外線、可見光及中紅外線。它的放射線主要是α粒子，可被另一層薄膜輕易擋下。自2010年代後，四氟化釷的取代物正在研發中。
Mag-Thor合金（也被稱為含釷鎂）被用於航太應用中，但這些應用因其放射性而逐漸淡出。
钍 應用
核反應爐的主要能量來源是中子引發的核分裂。自然存在的232Th及238U補獲中子後，可分别增殖人造易分裂核種233U及239Pu。存在於自然界的235U也是易分裂核種。在釷燃料循環中，增殖性材料232Th被慢中子所轟炸，補獲中子後變成233Th，然後連續β衰變兩次，先變成233Pa再變成易分裂的233U：
23290Th + n → 23390Th + γ β−→21.8分钟 23391Pa β−→27.0天 23392U
233U是易分裂核種，可以用與235U及239Pu一樣的方式當做核燃料。233U核分裂时發射出的中子可以進一步的撞擊232Th核種延續循環。這與快中子增殖反應爐中的鈾燃料循環同時進行，其中238U補獲中子變成239U，β衰變成239Np後，再β衰變成易分裂核種239Pu。
由于钍比铀常见得多，因此可为世界供能更久。
钍 應用
232Th比238U更易捕获中子，且比起235U和239Pu，钍产生的233U吸收中子后更易裂变、释放中子更多。238U仅需捕获一个中子就会产生239Pu及各种超铀元素废料，但232Th需要捕获五个中子才会产生超铀元素废料237Np。232Th捕获中子的过程中产生的233U及235U在捕获中子后都容易裂变，因此只有少数232Th能捕获中子至产生超铀元素。这也使得钍有潜力替代混合氧化物核燃料中的铀，减少超铀元素的产生，还能消耗掉燃料中的钚。
二氧化钍熔点高、热导率高、热膨胀系数低，因此钍燃料能使反应堆堆芯更安全、更有效。二氧化钍的化学性质比二氧化铀稳定，后者会因为被氧化成八氧化三铀（U3O8）而降低密度。
钍产生的乏核燃料危险、难以处理，因为其中含有232Th及233U的各种衰变产物，其中不乏有会放出强γ射线的核素。233U的生产都会因为232Th中的230Th杂质，抑或是使核素失去一个中子的副反应，产生232U杂质。
23090Th + n → 23190Th + γ β−→25.5小时 23191Pa ( α→3.28万年 22789Ac )
钍 應用
23191Pa + n → 23291Pa + γ β−→1.3天 23292U α→69年
232U本身不是很危险，但它会快速衰变成强γ射线源208Tl。233U中含有的232U杂质使它危险，且因为分离并不实际，难以将233U用于核武器扩散。233Pa有较长的半衰期，达27天，且中子捕获截面高，因此是中子毒物。大量的233Pa不会快速衰变为有用的233U，而是消耗中子并转化为234U，降低中子经济。为了避免此事发生，需要将233Pa从熔盐堆中分离，使它无法捕获中子，只能衰变成233U。
要想实现232Th的优点，就需要成熟的技术，而这种技术要比铀、钚燃料所需的技术更先进。钍燃料循环的商业可行性低，经合组织核能署就预测在铀尚能大量获得的几十年内，钍燃料循环在商业上不可行。虽然钍燃料循环产生的超铀元素较少，但不是超铀元素的231Pa也相当危险。它的半衰期是32760年，是乏核燃料长期危害的主要成因。
钍 安全
钍的半衰期长，衰变放出的α粒子无法穿透皮肤，因此煤气网罩中少量的钍仍是安全的。由于α粒子可穿透体内的器官，因此暴露于含钍的气溶胶下会提高肺癌、胰脏癌、血癌的风险。钍的内照射会提高患肝病的风险。
232Th的衰变产物包括比它本身更危险的镭与氡。虽然因为钍衰变缓慢，衰变产物的含量较少；但是真正评估232Th的放射性危害需要考量这些衰变产物。232Th的衰变链中没有长寿命同位素，因此在232Th衰变后，产生的衰变产物会快速完成衰变链剩余的部分，其中不乏有会放出γ射线的危险同位素。由于衰变产物的熔点都远低于二氧化钍，它们在煤气网罩使用时都会挥发出来。在使用煤气网罩一小时后，钍的衰变产物224Ra、228Ra、212Pb、212Bi大多都会挥发。使用者每次使用煤气网罩时都会因吸入衰变产物，接受到0.2毫西弗的辐射，约为乳房摄影术辐射的三分之一。
一些核安全机构就煤气网罩的使用提出了建议，并提出了其制造和处置的安全问题。一个煤气网罩产生的辐射不是大问题，但工厂或垃圾填埋场集中的大量煤气网罩产生的辐射就是大问题了。
钍 安全
钍无臭无味。钍及其最常见的化合物二氧化钍都难溶于水，可溶的钍化合物也都会被转化成氢氧化钍沉淀，因此化学毒性较低。在柠檬酸根等可与钍离子形成可溶配合物的离子存在下，钍化合物会因为被人体吸收，显示毒性。钍难溶于水意味着它通过肾脏与粪便排出体外的速度缓慢。当含钍物体被咀嚼、吞下后，其中含有的钍只有0.4%进入人体，但钍危险的衰变产物会有90%进入人体。进入人体的钍有四分之三会在骨骼累积。虽然钍有可能被皮肤吸收，但这不太可能是主要的暴露方式。
钍在哪里都有微量存在。人体内约含有40微克的钍，每天都会通过进食摄入3微克的钍。人大多通过吸入粉尘接触钍，而食物中的钍由于溶解度较低，其摄入量可以忽略不计。
居住在钍矿床或放射性废物处理场附近的人，铀、磷酸盐、锡加工厂的工人和附近的居民，以及从事煤气网罩生产的人的钍暴露量都会增加。印度泰米尔纳德邦富含钍，因此当地居民得到的来自钍的辐射会比其它地区高出十倍。巴西北部沿海地区的瓜拉帕里有放射性的独居石沙滩，因此当地的辐射高达全球平均值的50倍。
钍可用于制造某些导弹的制导系统，因此钍的另一暴露源是武器试验场中产生的含钍粉尘。这被认为是意大利撒丁大区萨尔托迪奎拉试验场先天性障碍和癌症发病率高的原因。
镤
镤（）（英語：；舊譯鎃），是一種化學元素，其化學符號为Pa，原子序數为91，原子量為7002231035880000000♠231.03588 u，属于锕系元素，具有放射性。鏷是银灰色、密度高的金属，容易与氧、水蒸汽和无机酸反应。鏷在化合物中的氧化態主要是+5，但也存在+4和更加罕見的+3及+2氧化態。
鏷于1913年由卡西米爾·法揚斯和奥斯瓦尔德·格林發現，並將其命名為，字源为拉丁文（短暂），因為當時發現的鏷同位素234mPa的半衰期很短。1917至1918年間，莉泽·迈特纳和奥托·哈恩共同發現了一種更穩定的镤同位素231Pa，因此将該元素更名为，因为231Pa是錒同位素227Ac的母同位素。同一时期，弗雷德里克·索迪、约翰·A·克兰斯顿、爱达·希钦斯也独立发现了231Pa。
镤
鏷寿命最长且最主要的天然同位素为235U的衰变产物231Pa，半衰期为32650年，遠短於地球的年齡，因此所有原始的鏷元素，也就是在地球形成時可能存在的鏷，至今都已全部衰變殆盡。現今鏷在自然界中主要作為鈾的衰變產物在鈾礦中微量生成，含量非常稀少，在地壳中的平均浓度通常为兆分之一，但在一些晶质铀矿的矿床中可能达到百万分之一。由於天然鈾礦中的鏷含量非常稀少，作為提取來源並不實際，因此目前研究用的鏷主要是从用過核燃料中提取。镤在海洋学中有所应用，水与矿物中钍、镤、铀的相对丰度可用于沉积物的放射性定年法，以及模拟各种地理过程。
镤 历史
早在1871年，德米特里·門得列夫便预测钍和铀之间有未知元素的存在，并在週期表中预留了位置。由于当时锕系元素的概念还没有被提出，所以在1871年版的門得列夫週期表的排序方式中，钍位于第Ⅳ族、锆之下，铀位于第Ⅵ族、钨之下，并在第V族的钽下方的位置留空，将未知元素暂时命名为eka-钽（即钽下方一格的元素）。这样的编排方式一直持续到接受锕系理论的1940年代末，并造成很长一段时间內化学家们都在积极寻找与钽性质相似的新元素，從而几乎不可能发现镤。钽下方的元素实际上为人造元素𨧀，但之后的研究发现比起钽，𨧀的性质更像镤。
1900年，威廉·克鲁克斯用乙醚溶解硝酸铀醯（UO2(NO3)2·6H2O），分离出一种强放射性物质，但无法确定它是否为新的化学元素，将其命名为铀X。在他的实验中，硝酸铀酰的结晶水会产生水相，溶解铀衰变而来的234Th、234Pa、234mPa。该过程至今仍用于从铀化合物中分离这些核素。
镤 历史
镤发现于1913年，当时卡西米尔·法扬斯和奥斯瓦尔德·格林发现铀衰变链中的铀X其实是两种元素，分别为铀X1（即今天的234Th）与铀X2（即今天的234mPa）。他们发现铀X2能与水合五氧化二钽共沉淀，确认它就是eka-钽。由于铀X2的半衰期只有短短的1.1分钟，因此他们将新元素命名为，字源为拉丁文，意为短暂。
1917至1918年间，奥托·哈恩和莉泽·迈特纳发现镤更稳定的同位素231Pa，半衰期长达32650年。他们将91号元素名称从变更为，字源为（prôtos，意为首先、之前）与（锕）的结合，因为231Pa在锕衰变链中位于227Ac之前，为227Ac的母同位素。IUPAC之后于1949年把缩短成今天的。弗雷德里克·索迪、约翰·A·克兰斯顿、爱达·希钦斯也独立发现了231Pa。虽然他们发表发现的时间比哈恩和迈特纳略迟，但声称其实早在1915年就已经发现231Pa，只是因为第一次世界大战而未能及时发表。镤的发现填掉了元素周期表最后几个空格之一。
镤 历史
1927年，阿里斯蒂德·冯·格罗斯提取出2毫克的五氧化二镤（Pa2O5），之后于1934年首次从0.1毫克的五氧化二镤中分离出纯镤。他使用了两种方法分离金属镤，一种方法是在真空中用35 keV的电子轰击五氧化二镤，另一种方法则是将五氧化二镤转化成卤化物，然后在晶棒法中与热钨丝接触分解而成：
2 PaI5 → 2 Pa + 5 I2
英国原子能管理局（UKAEA）在1961年花了50万美元处理了60吨的用過核燃料，提炼出127克纯度为99.9％的镤，并成为多年来世界上唯一的镤来源，提供给各实验室研究。
镤 生成
鏷是天然存在的元素中最罕見、最昂貴的元素之一。镤有四种同位素存在于自然界，分别是由235U的衰变產生的231Pa，由238U的衰变產生的234Pa及234mPa，以及由233Th（天然232Th中子活化而成）和237Np（铀矿核反应产生）衰变产生的233Pa。231Pa在这些同位素之中最常见。
鏷在地球地壳中的平均浓度约为兆分之一，在晶质铀矿中的濃度約為0.3至3 ppm。镤均匀分布于大多數天然材料和水中，但浓度更低，仅约兆分之一，放射性約為0.1 pCi/g。镤容易黏附在土壤上，沙土中含有的镤是沙土中水里的镤浓度的550倍，而这个比例在壤土、黏土（如皂土）中可以达到2000以上。
钍在核反应堆里主要产生两种镤同位素——231Pa和233Pa。它们都是需要移除的废物，使得核反应堆的设计与运行更复杂。231Pa由232Th经过(n, 2n)反应产生，其长半衰期会导致核反应堆高放射性废物更难管理。231Pa还可捕获一个中子，产生半衰期较短的232U，232U又会衰变成会释放高能β射线及γ射线的核素。
镤 生成
233Pa由232Th捕获中子而成。它会衰变成233U，或是再捕获一个中子，产生不可裂变的234U。233Pa的半衰期较长（27天），且中子捕获截面高（容易捕获中子），因此相当一部分233Pa不会衰变成有用的233U，而是浪费中子来产生不可裂变的核素，影响核反应堆的效率。为了避免浪费，运行中的钍熔盐堆需要立刻分离233Pa，使它只能衰变成233U。233Pa可用金属锂的铋溶液分离。金属锂会把镤化合物还原成金属镤，而铋则因为熔点低（271 °C）、蒸气压低、易溶解金属锂与锕系元素而不易溶解熔融卤化物，能够充当溶剂。
镤 製備
231Pa可从鈾礦石中分離，但过程繁杂，涉及酸碱浸滤、共沉淀、分段结晶。由于镤的用处不大，历史上从未大规模地从铀矿石中分离镤。它也可通过两种核反应产生，分别是热中子轰击232Th，或是中子照射230Th。虽然这两种核反应都可以避免从铀矿石分离镤的部分难题，但各有缺点，热中子轰击232Th会产生大量副产物，而230Th难以取得，且经常伴随更大量的232Th。乏核燃料中的镤可用2,6-二甲基-4-庚醇分离。
233Pa可通过用中子轰击232Th而成，然后用离子交换技术与钍分离。它也可由237Np的衰变产生，之后用正辛醇与盐酸分离镎和镤。用乙醚溶解硝酸铀酰会使铀的衰变产物234Th从中分离出来，而234Pa及234mPa可通过234Th的衰变产生，可通过离子交换或溶剂提取分离。
純的鏷金屬可以在1300–1400°C的溫度下用鈣、鋰或鋇還原四氟化鏷來製備。
镤 性質
鏷是带銀灰色光澤的金屬，具延展性，可在空氣中暴露数月而不失去金属光泽。鏷容易與氧氣、水蒸氣、酸反應，但不與鹼反應。鏷在週期表中位於釷的右側、鈾的左側，其大部分物理性質介於這兩個錒系元素之間。鏷的密度比釷大，而比鈾小；其熔點低於釷，而高於鈾。這三個元素彼此的熱膨脹系数、電導率、熱導率相當，表現出典型的貧金屬特徵。鏷的剪切模量估計與鈦相近。
在室溫下，鏷呈體心四方晶系，其可被視為扭曲的體心立方晶格結晶，這種結構在被壓縮至高達53 GPa時仍不會改變。镤從大約1200°C的高溫冷卻後，其結構變為面心立方晶系。镤在20°C时的熱膨脹係數為11.8×10−6/°C。鏷具有順磁性，在溫度低於1.4K時成為超導體。四氯化鏷在室溫下是順磁性的，但在冷卻至182K後會轉為鐵磁性。
镤 性質
鏷無論是在固體或在水溶液中都存在兩個主要的氧化態：+4和+5，而+3和+2態的鏷也在一些固相中被觀察到。镤原子的電子組態是[Rn]7s26d15f2，其+5氧化態對應的是稳定的5f0電子构型。镤(IV)和镤(V)在水溶液中都是无色的，主要離子包括Pa4+、Pa(OH)3+、Pa(OH)2+2、Pa(OH)+3、PaO3+、PaO(OH)2+、PaO(OH)+2、Pa(OH)−6。其它已知的離子包括PaOF2+、PaOF+2、PaF−6、PaF2−7、PaF3−8、PaOSO+4、PaO(SO4)−2、PaO(SO4)3−3、PaOCl2−5、PaCl−6。
目前已發現从210Pa至239Pa共30種鏷的同位素，全部都具有放射性。其中最穩定的是半衰期32650年的231Pa，半衰期26.975天的233Pa，以及半衰期17.4天的230Pa。其它同位素的半衰期都短於1.6天，大部分更短于1.8秒。鏷還有6种核異構體，其中半衰期1.159分钟的234mPa最稳定。
較輕的镤同位素（210Pa至227Pa）及231Pa的主要衰變模式為α衰變，产生錒的同位素，而228Pa至230Pa则通过正电子发射或电子捕获衰变成钍的同位素。镤較重的同位素（232Pa至239Pa）的主要衰變模式為β衰變，产生鈾的同位素。
镤最长寿、最常见的同位素231Pa被能量大于1 MeV的快中子轰击后会发生裂变。核反应堆产生的另一种镤同位素233Pa被1 MeV以上的中子轰击时也会裂变。
镤 化合物
上表中的a、b和c為晶格常數，Z為每晶胞所含的化學式單元數。密度並非實驗數據，而是由晶體參數計算得出。
镤有许多氧化物，其中最稳定的是白色的五氧化二镤（Pa2O5）。它的水合物由镤(V)的酸性溶液与氢氧化钠反应制得，而无水物可通过在空气中加热水合物至500 °C而成。它呈立方晶系，实际为实验式PaO2.25的非整比化合物。此外，五氧化二镤还有与五氧化二钽类似，呈正交晶系的晶体。五氧化二镤一共有至少五种同质异形体，由它加热至不同温度产生。黑色的二氧化镤（PaO2）由氢气在1550 °C下还原五氧化二镤而成。它不溶于硝酸、盐酸、硫酸，但易溶于氢氟酸。它在氧气气氛下加热至1100 °C会变回五氧化二镤。一氧化镤（PaO）只以金属镤上的薄层形式观测到，尚未分离。
镤可与多种金属形成混合氧化物。它和碱金属可以形成通式为APaO3（钙钛矿结构）、A3PaO4（扭曲氯化钠结构）、A7PaO6的化合物，其中的镤原子呈八面体结构。Pa2O5也可与稀土元素氧化物R2O3反应，生成钙钛矿结构的非整比化合物。
镤 化合物
镤的氧化物带碱性，容易变成氢氧化物，且可形成硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐等盐。硝酸镤呈白色，但会因为辐解变成棕色。在空气中加热硝酸镤至400 °C时会分解，生成五氧化二镤。偏磷酸镤（Pa(PO3)4）可通过PaF2SO4与磷酸在惰性气氛下反应而成，然后加热至900 °C消除氢氟酸、三氧化硫、五氧化二磷等副产物。继续加热Pa(PO3)4会使其分解成PaP2O7。PaP2O7在空气中加热到1400 °C时会分解成五氧化二镤及五氧化二磷。
五氟化镤（PaF5）是白色固体，会形成四方晶系的结晶，与β-UF5异质同形。五氯化镤（PaCl5）是黄色晶体，与7粒氯原子配位，形成五角双锥构型。它是单斜晶系的多聚体，其中的氯原子会在镤原子周围形成五边形的平面。深红色的五溴化镤（PaBr5）则是6配位的，呈八面体构型。镤在四卤化物中都呈8配位，但结构不同。四氟化镤（PaF4）的镤形成四角反棱柱构型，而四氯化镤（PaCl4）、四溴化镤（PaBr4）则呈扭棱锲形体构型。棕色的三碘化镤（PaI3）中的镤也呈8配位，结构为二侧锥三角柱构型。
镤 化合物
PaF5可由Pa2O5与五氟化溴或三氟化溴在600 °C下反应而成。它的水合物可以通过水合Pa2O5与氟化氢气体的反应制得。PaF4则是通过Pa2O5、氢气、氟化氢在600 °C下的反应产生的。镤还有更复杂的氟化物，如Pa2F9。
PaCl5由Pa2O5与四氯化碳在200–300 °C下反应而成，PaOCl3等副产物可通过分馏去除。它容易水解。用氢气在800 °C下还原PaCl5可得到黄绿色的PaCl4，它在400 °C的真空下升华。PaCl4也可通过PaO2与四氯化碳在400 °C下反应制得。
PaBr5可通过PaCl5与三溴化硼在500–550 °C下反应而成。它有两种相似的晶体结构，都呈单斜晶系，一种可通过将其升华至400–410 °C得到，另一种则通过将其升华至温度稍低的390–400 °C而成。
五碘化镤（PaI5）可由金属镤与碘在400–450 °C下直接反应而成，或是四碘化硅与Pa2O5、PaCl5或PaBr5加热反应制得。四碘化镤（PaI4）由氢气在400 °C下还原PaI5制得，而PaI3由PaI5在真空下加热分解而成。
镤 化合物
镤可形成通式MPaF6（M = Li、Na、K、Rb、Cs、NH4）、M2PaF7（M = K、Rb、Cs、NH4）、M3PaF8（M = Li、Na、Rb）的三元氟化物，皆为白色晶体。 MPaF6可看作是MF与PaF5形成的化合物，由这两种氟化物的氢氟酸溶液蒸干而成。NaPaF6呈四方晶系，而阳离子更大的MPaF6（M = K、Rb、Cs、NH4）则变为正交晶系。通式M2PaF7的化合物中也可观察到晶体结构因阳离子大小而变化。M2PaF7（M = K、Rb、NH4）都有类似的结构，Cs2PaF7则不然。
镤 化合物
目前已发现多种镤的卤氧化物。镤的氟氧化物Pa2OF8由水合五氟化镤在140 °C的氟化氢气氛下分解而成。它在空气中继续加热会产生其它氟氧化物PaO2F及Pa3O7F，超过650 °C时会分解成Pa2O5。氯氧化物Pa2OCl8可通过PaCl5与氧气在400 °C下反应得到，其热分解会产生Pa2O3Cl及PaO2Cl。PaOBr3由PaBr5和氧气加热反应产生，呈单斜晶系，具有由桥接氧原子及溴原子连接的双链结构。其中的镤为7配位，呈扭曲五角双锥构型。PaI5及三氧化二锑在真空加热反应，可以得到碘氧化物PaOI3及PaO2I。
镤 化合物
PaOS是浅黄色、没有挥发性的固体，与其它锕系元素氧硫化物一样呈立方晶系。它可由五氯化镤与硫化氢和二硫化碳的混合物在900 °C下反应而成。三氢化镤（PaH3）由镤与氢气在250 °C下直接反应而成，其晶体结构与三氢化铀相似。四氯化镤或五氯化镤和氨气反应会产生氮化镤，其为亮黄色固体，在800 °C的真空下稳定。碳化镤（PaC）则是通过在1400 °C的碳坩埚里用金属钡还原四氟化镤而成。硼氢化镤（Pa(BH4)4）由四氟化镤与硼氢化铝反应而成，具有不寻常的螺旋状多聚体结构。其中的镤离子被6个BH4−离子环绕，与14个氢原子配位，形成双六角锥反角柱构型。
PaH3与磷反应可以得到PaP2，加热分解得到Pa3P4。PaAs2由PaH3与砷在400 °C下反应而成，它加热到840 °C时分解为Pa3As4。镤的锑化物则可通过PaH3和锑加热反应制得。Pa2O5在贵金属铂、铱、铑存在下与氢气反应，可以得到对应金属间化合物Pt3Pa与Pt5Pa、Ir3Pa、Rh3Pa，用金属铍还原Pa2O5则可得到Be13Pa。
四氯化镤与二茂铍（Be(C5H5)2）反应，可以得到有四个茂基的四茂镤（Pa(C5H5)4），它的一个茂基可被卤素取代。金黄色的双环辛四烯合镤（Pa(C8H8)2）的结构与双环辛四烯合铀类似，由两个环辛四烯阴离子夹住金属离子而成。它可由四氯化镤和环辛四烯二钾（K2C8H8）在四氢呋喃中反应制得。
镤 應用
雖然元素週期表中位於鏷前後的釷和鈾由於半衰期長且存量豐富而都有著廣泛的應用，但鏷本身由於存量稀少，且具有高放射性和高毒性，目前在科學研究之外沒有其它用途。
231Pa曾經被認為能夠維持核連鎖反應，理論上可以用來製造核武器，物理學家沃爾特·塞弗里茨曾估計其臨界質量為750±180公斤，但之后的计算发现231Pa无法维持自身的核链式反应。铌、镁、镓、锰、少量镤的混合氧化物可用于制造陶瓷电容的高温介电质。由于234mPa的半衰期短，且容易制备，因此常在课堂实验中演示放射性。
镤 應用
隨著高靈敏度質譜儀面世，鏷開始在地質學和古海洋學中用作示蹤劑，可透過沉積物中231Pa和230Th的比例測定年代，並用於模擬各种地理过程。使用此法測定海洋沉積物的年代，可讓科學家們能夠重建冰河時期冰川最後一次融化期間北大西洋水體的流動。與鏷相關的年代測定依靠於鈾及其衰變而来的長壽命鏷、釷同位素的相對濃度的分析。铀、镤、钍分別具有6、5、4個價電子，因此易分别形成+6、+5、+4氧化態，表現出不同的性质。其中釷和鏷的化合物難溶於水，會沉澱成沉積物，而鈾則否，且釷的沉澱速率比鏷快。分析231Pa（半衰期32650年）和230Th（半衰期75400年）的濃度比例與僅測量一種同位素的濃度相比，可以提高年代測定的準確度。此外，這種雙同位素測定法受同位素空間分佈的不均勻性及其沉澱速率的變化性影響較小。该定年法也可用于考古学，以测量骨骼、牙齿距今的年代，特别是距今7万年以上，放射性碳定年法已无法使用的样本。
镤 危害
鏷在人體中不發揮任何生物學作用。由於镤具有强放射性，對生物體具有很高的毒性，因此须在密封的手套箱进行操作。其最穩定的同位素231Pa的活性比度為每克0.048居里（1.8 GBq），主要會發射能量為5 MeV的α粒子，用任何材料的薄片或皮膚即可阻擋，通常只有在被攝入體內時才會對健康構成危害。然而它會慢慢地衰變成227Ac，半衰期為32650年。227Ac的活性比度為每克74居里（2700 GBq），會同時發射α及β粒子，半衰期僅22年。227Ac接著會衰變成一些半衰期更短、活性比度更大的放射性同位素，最終衰變成穩定的207Pb。其衰變鏈整理於下表：
镤 危害
鏷是微量存在於自然界中的天然元素，可通過進食、飲水或呼吸空氣進入體內。當吸入時，很大一部分的鏷可以從肺部透過血液移動到其它器官，這取決於該鏷化合物的溶解度。通常人體內沉積的鏷可能是腸胃道從食物和飲水中吸收而來，攝入體內的鏷中只有大約0.05%會進入血液，其餘的則會被排出體外。血液中的鏷有大約40%進入骨骼中，約15%進入肝臟，2%進入腎臟，其餘的被排泄出體外。鏷在骨骼中的生物半衰期約為50年，而在其它器官中，其排泄動力學具有快速和緩慢的組成部分。例如肝臟中70%的鏷的生物半衰期為10天，剩下的30%為60天；腎臟的相應值則為20%（10天）和80%（60天）。在鏷處於這些器官中的期間內，其放射性會持續增加癌症產生的風險。鏷在人體內的最大放射性活度安全劑量是0.03微居里（1.1 kBq），相當於0.5微克231Pa的放射性，這種同位素的毒性是氫氰酸的2.5×108倍。在德國，231Pa在空氣中的最大允許濃度為3×10−4 Bq/m3。
锕
錒（）（英語：）是一種化學元素，其化學符號为Ac，原子序89，位居錒系元素之首。錒是一種柔軟且十分活潑的銀白色金屬，具強放射性，在空氣中會迅速與氧氣和水氣反應，且在表面形成具保護性的白色氧化層。和大部份鑭系元素及重錒系元素一樣，錒最常見的氧化態是+3，化學性質也和鑭系元素十分相似。錒發現于1899年，与釙、鐳、氡同为最先发现的几种非原始元素之一。
錒具有強放射性，最穩定的同位素是227Ac，會進行β衰變，半衰期為21.772年。由於缺乏長壽命的同位素，自然界中僅有痕量的錒出現在鈾礦石當中，以227Ac為主，為235U的衰變產物。每一噸鈾礦石約含0.2毫克的錒元素。由於錒和鑭的化性與物性過近，因此要從礦石中分離出錒元素並不現實。科學家則是在核反應爐中以中子照射鐳-226來生產錒的。
錒因為稀少、昂貴，且具強放射性，所以沒有太大的工業用途。目前錒被用作中子源，以及在放射線療法中作為輻射源。
锕 歷史
法國化學家安德烈-路易·德比埃爾內在1899年宣佈發現新元素。在瑪莉·居禮和皮埃爾·居禮從瀝青鈾礦中分離出鐳之後，德貝爾恩接著從殘留物中再分離出這一新元素。他認為該元素與鈦和釷相似，並將其命名為「actinium」。德國化學家弗裡德里希·奧斯卡·吉塞爾則在1902年獨立發現了錒元素。他認為錒與鑭相似，並在1904年將其命名為「emanium」。科學家在比較德貝爾恩所得出的半衰期數據後，決定依最早發現者的意願把該元素正式定名為「actinium」。
錒的原文名稱「actinium」源自古希臘語中的「ακτίς」、「ακτίνος」（「aktis」、「aktinos」），意為光線。其化學符號為Ac，但Ac也同時是其他化學品的縮寫，如乙酰基、乙酸鹽和乙醛，但錒與這些並無關係。
锕 屬性
錒是一種柔軟的銀白色放射性金屬。其剪切模量估計與鉛相近。錒的放射性很強，它放射出的高能粒子足以把四周的空氣電離，因而發出暗藍色光。錒的化學屬性與包括鑭在內的鑭系元素相近，因此要將錒從鈾礦石中分離出來十分困難。分離過程一般使用溶劑萃取法和離子層析法。
錒是首個錒系元素。這些元素彼此間的特性比鑭系元素更多元化，因此直到1945年，格倫·西奧多·西博格才提出為元素週期表加入錒系元素。這是自從德米特里·門捷列夫創造元素週期表以來對週期表最大的變動之一。
錒在空氣中會與氧氣、水氣迅速反應，在表面產生白色的保護性氧化層。與大部份鑭系和錒系元素一樣，錒的氧化態通常是+3；Ac3+離子在溶液中無色。錒的電子排布是6d17s2，所以當失去3個電子後，就會形成穩定的閉殼層，與惰性氣體氡一樣。錒的+2態只出現在二氫化錒（AcH2）中。
锕 化合物
已知的錒化合物非常少，其中有三氟化錒（AcF3）、三氯化錒（AcCl3）、三溴化錒（AcBr3）、氟氧化錒（AcOF）、氯氧化錒（AcOCl）、溴氧化錒（AcOBr）、三硫化二錒（Ac2S3）、氧化錒（Ac2O3）和磷酸錒（AcPO4）等。這些化合物中锕都具有+3氧化態，且都有相對應的鑭化合物。對應的鑭和錒化合物在晶格常數上的差異不超過百分之十。
上表中的a、b和c為晶格常數，Z為每晶胞所含的化學式單元數。密度並非實驗數據，而是從晶體參數中計算得出的。
在真空中把氫氧化錒加熱至500°C或把草酸錒加熱至1100°C，可製成氧化錒（Ac2O3）。氧化錒的晶體結構與大部份三價稀土金屬的氧化物同型。
三氟化錒的合成反應可以在液態或固態下進行。前者在室溫下進行，需將氫氟酸加入含有錒離子的溶液中。後者需對錒金屬施以氟化氫氣體，反應要在700°C下進行，並必須使用全鉑製器材。在900至1000°C下，三氟化錒會和氫氧化銨反應形成氟氧化錒（AcOF）。雖然三氟化鑭在空氣中以800°C燃燒一小時後就可以產生氟氧化鑭，但是類似的方法無法產生氟氧化錒，而是會把三氟化錒熔解。:87–88
锕 化合物
AcF3 + 2 NH3 + H2O → AcOF + 2 NH4F
氫氧化錒或草酸錒與四氯化碳在960°C以上溫度反應會產生三氯化錒。同樣，三氯化錒與氫氧化銨在1000°C反應會形成氯氧化錒。但與氟氧化錒不同的是，三氯化錒在氫氯酸溶液中用氨點燃就可以產生氯氧化錒。
溴化鋁與氧化錒反應後，會形成三溴化錒：
Ac2O3 + 2 AlBr3 → 2 AcBr3 + Al2O3
在500°C加入氫氧化銨，可以產生溴氧化錒（AcOBr）。
三氯化錒在300°C下經鉀還原後，可形成氫化錒，其結構可從氫化鑭（LaH2）的結構推測而得。該反應中氫的來源不明。:43
在含錒的氫氯酸溶液中加入磷酸二氫鈉（NaH2PO4），會產生白色的半水合磷酸錒（AcPO4·0.5H2O）。草酸錒和硫化氫氣體在1400°C受熱幾分鐘，會產生黑色的硫化錒（Ac2S3）。