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Β衰变 概念
然而，單獨的質子並不能發生β+衰變，因為中子的質量大於質子，需要能量才能進行轉變。只有當母核的原子質量較子核多出2個電子的靜止質量（2me，能量當量為1.022MeV）以上，也就是轉變能量大於1.022MeV時，母核才能夠進行β+衰變。
β+衰變的過程與β-衰變相反：上夸克（u）經由放出一個W+玻色子而變成下夸克（d），使質子（兩個上夸克和一個下夸克）變成中子（一個上夸克和兩個下夸克）。放出的W+玻色子則衰變為一個正電子和一個電微中子。
u → d + e+ + νe
电子俘获是原子核內的一個質子捕獲一個內層軌道上的電子（使該質子轉變成中子）、並同時放出一個電微中子（νe）的衰變過程。衰變產生的子核之質量數（A）不變，但原子序（Z）會減少1個單位。其通式如下：
AZX + e− → AZ−1Y + νe
例如氪-81衰變為溴-81的過程可以下式表示：
8136Kr + e− → 8135Br + νe
能發生β+衰變的原子核也可能發生电子俘获。然而，如果母核與子核的能量差小於1.022MeV（2me之能量當量），將無法發生β+衰變，此時电子俘获為該富質子核種唯一能進行的衰變模式。
Β衰变 雙β衰變
雙β衰變，亦作ββ衰變，是一種特殊的β衰變，包含原子核內兩個核子單位的轉變。科學家很難對雙β衰變進行研究，因為該過程的半衰期極長，且只發生於特定的核素。對於那些理論上單β衰變和雙β衰變都可能發生的放射性核素，基本上不可能觀察到它們發生雙β衰變的過程。然而，有些核素雖然不發生單β衰變，卻有機會發生雙β衰變，科學家得以藉此觀測到該過程並測量半衰期。因此，雙β衰變的研究通常僅針對不發生單β衰變的核素進行。與單β衰變一樣，雙β衰變不會改變質量數，因此任何給定質量數的核素中都至少有一種對於單β衰變和雙β衰變皆是穩定的。
雙β衰變正常來說會放出兩個β粒子和兩個微中子，但現時有科學家猜想如果放射出的微中子是馬約拉納粒子（意思是反微中子和微中子實際上是同一種粒子），且至少一種微中子的質量非零（已由中微子振蕩實驗確立），則「無微中子雙β衰變」有可能發生。物理學者至今尚未能驗證此程序存在，推測半衰期下限至少長達1025年。
钔
鍆（）（英語：），是一種人工合成的化學元素，其化學符號为Md（曾作Mv），原子序數为101。鍆屬於錒系元素及超鈾元素，在錒系元素排倒數第三位、在超鈾元素中排第九，是一種具強烈放射性的金屬元素。已知的鍆同位素共有16種，最穩定的是258Md，半衰期達51天；不過壽命較短的256Md（半衰期1.17小時）反而較常使用於化學用途，因為它可以較大量地生產。鍆是第一個不能以中子轟擊大量的較輕元素來製造的元素，只能以粒子加速器加速帶電粒子轟擊較輕元素來極少量地製成。
鍆是在1955年時，以α粒子撞擊鑀元素時發現的，至今仍是依同樣方法製造鍆。它的名稱Mendelevium得自元素周期表之父德米特里·伊萬諾維奇·門得列夫，國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）承認了這個名稱，符號Mv，到1963年改用Md。使用幾微克質量的鑀-253，每個小時就可以產出超過一百萬的鍆原子。由於鍆無法大量生產且其所有同位素的半衰期都很短，目前在科學研究之外沒有任何用途。
鍆的化學反應符合典型的重錒系元素，以+3氧化態較為常見，但亦可形成相當穩定的+2氧化態，且化學性質與其同类物銩相似。
钔 歷史
鍆的合成首次由阿伯特·吉奧索、格倫·西奧多·西博格、Gregory R. Choppin、Bernard G. Harvey及Stanley G. Thompson（組長）在1955年初於加州大學伯克利分校成功進行。該團隊通過以α粒子撞擊253Es合成出了256Md（半衰期為87分鐘），反應在伯克利放射實驗室的60寸回旋加速器（256Md是以單個原子逐一合成出的第一個同位素）。元素101是第九個被合成的超鈾元素。鍆的首17個原子是用離子交換吸附洗脫法分離並分析的。過程當中，鍆的化學表現與鑭系元素銩相似，自然存在的銩是鍆的同類物。
由於國際上对104至107號元素名均存在較大分歧，全國科學技術名詞化學名詞審定委員會根據1997年8月27日IUPAC正式對101至109號元素的重新英文定名，於1998年7月8日公佈的101至109號元素重新审定的中文命名中，101號至103號元素仍使用原有的中文定名「鍆」（音同「門」）、「鍩」（音同「諾」）、「鐒」（音同「勞」）。
钔 具體的發現
整個鍆的發現依據只建立在17顆原子上。合成反應中的撞擊目標鑀-253可以在愛達荷州阿科反應站的材料測試反應器中由較輕同位素的放射產生。該目標僅僅有109個放射性高的鑀-253原子（半衰期為20.5天）。在通過陽離子樹脂交換柱後，洗脫出的鍆得到分離及化學辨認。
在估計該合成方法是否可行時，實驗團隊作出了粗略地計算。將會產生的原子數量，約為撞擊目標的原子數量，乘以截面，乘以離子束強度，乘以撞擊時長。結果為每次試驗會產生1顆原子。因此在最佳情況下，預測每一次試驗會製造出1顆元素101的原子。這樣的計算證明實驗是可行的。
鍆的合成使用了由阿伯特·吉奧索引入的反衝技術。目標元素置於與粒子束相反的位置，反衝的原子落在捕集箔上。所用的反衝目標用了由Alfred Chetham-Strode研發的電鍍技術生產。這種方法的產量很高，而這在產物是極為罕有的鑀目標材料的情況下是必須的。
钔 具體的發現
反衝目標由109個鑀-253原子組成，通過電鍍鋪在一張薄金箔上（也能使用鈹、鋁或鉑）。在位於柏克萊的回旋加速器中，能量為41 eV的α粒子撞擊該目標，粒子束強度極高，在0.05 cm2的面積內每秒有6∙1013顆粒子。目標用水或液態氫冷卻。在氣態大氣層中使用氦會減慢反衝原子的速度。該氣體可以通過小孔排出反應間，並形成氣體射流。一部分非揮發產物原子經由射流，積累在箔的表面。該箔片可以定期更換。發現鍆的實驗所用的反應為：
253Es + 4He → 256Md + 1n。
钔 具體的發現
從採集箔片上取下鍆原子時可使用酸浸蝕法或完全溶解薄金箔。鍆的純化和離析能夠通過幾種方式進行。從鑭系裂變產物中分離出化合價為3的錒系元素時，能夠使用陽離子樹脂交換柱，其中用鹽酸飽和的90%水10%乙醇溶液作為洗脫液。要從採集箔片上快速採下鍆，可以使用陰離子交換色譜法，其中用6M鹽酸作為洗脫液。金則會在鍆與其他錒系元素通過時留在柱子上。最後還需要從其他化合價為3的錒系元素中分離出Md3+。分離元素99（鑀）、100（鐨）和101（鍆）時，使用經過銨鹽處理的陽離子樹脂交換柱（陶瓦士50交換柱）。鍆在鐨之前一點洗脫出來，以此作出了鍆的化學識別。在一系列重復的試驗中，實驗團隊使用的洗脫液為α-羥基異丁酸（α-HIB）。若使用「氣體射流」的方法，則首兩步可以省略。用這一方法，可以在目標的幾十米以外在一秒以內採集並轉移個別產物原子。要有效地長距離轉移原子，需要在氣體射流中有較大的粒子（如氯化鉀噴霧）。在製造和分離鑀之後的元素時常使用這一方法。
另一個分離+3價錒系元素的方法是溶劑萃取色譜法，用二(2-乙基已基)膦酸為固定有機相，而HNO3為流動水溶相。錒系元素的洗脫順序與使用陽離子樹脂交換柱時相反。用這一方法的優點是，分離出來的鍆不含有機錯化劑，用樹脂交換柱分離的則有。缺點是，鍆要在鐨之後，到整個順序的後期才會洗脫。
鍆並沒有被直接探測到，而是經過觀察其自發裂變產物256Fm探測的。這些事件都發生於1955年2月19日。第四次錄得的事件正式證實了第101號元素鍆的化學特徵。進一步的分析及實驗顯示，該同位素的質量數為256，並通過電子捕獲進行衰變，半衰期1.5小時。
钔 特性
研究人員發現，鍆的氧化態除了有一般錒系元素常見的+3態以外，還有中等穩定的+2態。鍆在水溶液中主要形成+3態（所用方法為色譜法）。鍆有時甚至會表現出+1態。科學家們一般使用較易製得的256Md（半衰期87分鐘）來研究鍆在水溶液中的化學特性。鍆沒有任何除研究外的已知應用，而至今也只合成出了微量的鍆元素。除了256Md外的其他鍆同位素也已被合成出來，它們都具有放射性，質量數從248到258不等，半衰期從幾秒鐘到數天不等。其中258Md最為穩定，半衰期約為51天。
Johansson和Rosengren於1975年預測鍆金屬的化合價會主要為2，相似於鑭系元素銪（Eu）和鐿（Yb），而非3。在微量鍆元素上用熱色譜法的研究指出，鍆確實形成化合價為2的金屬。在經驗公式的幫助下，其金屬半徑預測為0.194 ± 0.010 nm。估計的昇華熱介乎134-142 kJ/mol之間。
钔 特性
在發現鍆之前，西博格和Katz預測其在水溶液中最穩定狀態的化合價應為3。因此，它的化學特性預計與其他3+價錒系元素及鑭系元素相似。在陽離子樹脂交換柱中，化合價為3的錒系元素中，鍆在鐨前一點洗脫出來，證明了該預測。之後還發現不溶於水的鍆氫氧化物和氟化物，與化合價為3的鑭系元素共同沈澱。該方法証實了鍆的化合價為3，且半徑小於鐨。利用經驗公式所預測的Md3+的離子半徑為0.0192 nm，配位數為6。再利用化合價為3的稀土元素的已知離子半徑，加上配位系數的對數和離子半徑之間的線性關係，預計Md3+的平均離子半徑為0.089 nm；而用實驗模型及玻恩-哈伯循環所計算的水化熱為– (3654 ± 12) kJ/mol。在具還原性的環境下，鍆表現出不尋常的化學特性。與BaSO4的共沈和使用HDEHP的溶劑萃取色譜實驗在不同的還原劑中進行。結果顯示，Md3+在水溶液中能夠容易還原為穩定的Md2+。在水加乙醇的溶劑中，鍆也可以還原為化合價為1的狀態。Md+和化合價為2的離子的共結晶是由於混合晶體的產生。Md+的離子半徑為0.117 nm。從Md3+到Md4+的氧化反應並未成功。
钔 同位素
已知的鍆同位素有17種，質量數在244到260之間，全部都具有放射性，其中最穩定的為半衰期為51.5天的258Md、31.8天的260Md及5.52小時的257Md。其餘同位素的半衰期都小於97分鐘，大部分都小於5分鐘。該元素還有5個同核異構體，其中最穩定的為258mMd（半衰期為58分鐘）。鍆同位素的原子量介乎 245.091 u（245Md）到260.104 u（260Md）。
钔 合成
最輕的幾個鍆同位素（244Md至247Md）主要是利用氬離子轟擊鉍靶合成的；較輕同位素（248Md至253Md）是利用較輕的碳和氮離子轟擊鈽和鋂靶合成的；較重同位素（254Md至258Md，包括幾個最穩定和實驗上最重要的同位素）是利用α粒子轟擊鑀同位素產生的，如253Es、254Es和255Es都可以使用。259Md只作為259No的衰變產物生成，而最重的260Md可以在254Es和18O間的轉移反應中生成。
實驗中最常用的同位素256Md通常是用α粒子轟擊253Es或254Es產生的，其中254Es是較佳的選擇，因為它具有更長的半衰期，可以更長時間地用作標靶。使用微克量（10-6克）的鑀，可以生產出飛克量（10-15克）的鍆-256。
钔 毒性
雖然曾接觸過鍆的人寥寥無幾，但是國際放射防護委員會仍為鍆最穩定的同位素鍆-258提供了每年輻射劑量的建議。鍆-258的進食劑量限度為9×105 Bq（1 Bq相当於每秒一次衰變），吸入劑量限度為6000Bq。
钔 延伸阅读
Silva, Robert J.  (PDF). Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean  (编).  3 3rd. Dordrecht: Springer. 2006: 1621–1651. ISBN 978-1-4020-3555-5. doi:10.1007/1-4020-3598-5_13. （原始内容 (PDF)存档于2010-07-17）.
锿
（英語：，，旧译釾），是一種人工合成的化學元素，其化學符號为Es，原子序數为99。鑀屬於錒系元素，是第七個超鈾元素，具有高度的放射性。
鑀是在1952年第一次氫彈爆炸的殘餘物中發現的，並以物理學家阿爾伯特·愛因斯坦命名。其最常見的同位素為鑀-253（半衰期為20.47天），是通過鉲-253的衰變而人工製造的，每年在高能核反應爐中的產量約為1毫克。合成之後，鑀-253要從其他錒系元素及其衰變產物中分離出來，這是個複雜的過程。其他的鑀同位素則在各個實驗室中以較輕元素的離子撞擊錒系元素而合成，但產量少得多。由於鑀的產量少，且最容易生產的鑀-253半衰期又較短，目前鑀在基礎科學研究之外幾乎沒有任何應用。鑀曾在1955年用於首次合成鍆元素，並一共合成了17顆鍆原子。
锿
鑀是一種十分活潑的柔軟銀白色金屬，具順磁性。其化學屬性符合典型的重錒系元素，容易形成+3氧化態，但在固相中也可以形成+2態。鑀-253的高放射性會使它明顯地發光，並會迅速破壞其晶體金屬結構，每克釋放大約1000焦耳的熱量。由於鑀-253每天都損失3%的質量，並依次衰變為錇和鉲，因此對鑀的研究十分困難。壽命最長的鑀同位素是鑀-252（半衰期為471.7天），可以用於研究鑀的物理特性，但生產鑀-252是極為困難的，每次的產量也極少。鑀是最後一種曾在宏觀尺度下以純元素形態被研究過的元素，即產量能以肉眼所見的最重元素，所用的同位素是較常見但半衰期短的鑀-253。和其他的人工合成的超鈾元素一樣，鑀極具放射性，与其接触會對健康造成損害。
锿 歷史
鑀在1952年12月由阿伯特·吉奧索等人於伯克利加州大學連同阿貢國家實驗室和洛斯阿拉莫斯國家實驗室合作發現。含有鑀的樣本採自「常春藤麥克」核試驗的輻射落塵。該核試驗於1952年11月1日在太平洋埃內韋塔克環礁上進行，是首次成功引爆的氫彈。對爆炸落塵的初步檢驗發現了一種新的鈈同位素（
24494Pu），而這只能通過鈾-238吸收6顆中子，再進行兩次β−衰變才會形成。
當時一般認為，重原子核多次吸收中子是一件較罕見的現象，但24494Pu的形成意味着鈾原子核可能會捕獲更多的中子，從而產生比鉲更重的元素。
锿 歷史
飛機搭載濾紙飛過爆炸殘餘的雲，濾紙再交由吉奧索等人進行分析（24494Pu也是用同一種方法發現的）。在核試驗進行地點埃內韋塔克環礁處受污染的珊瑚礁也被送到美國進行處理及分析，從中又提取了更多放射性物質。疑似新元素的分離是在微酸性（pH ≈ 3.5）的檸檬酸/銨緩衝溶液中利用離子交換法在高溫下進行的。最後得出的鑀元素只有不到200個原子。不過，通過發現253Es的特徵性α衰變能量（6.6 MeV），還是能夠探測到鑀的存在。該同位素是在鈾-238原子核捕獲了15顆中子，再經過7次β衰變後形成的，半衰期為20.5天。之所以能夠有這樣多次的中子捕獲，是因為核爆時所產生的高中子通量，使新產生的同位素能夠在衰變為較輕的元素之前吸收大量的中子。中子捕獲最初只會提高該核素的質量數（中子數加質子數），而不會提高其原子序（質子數）；之後的β衰變再依序增加原子序：
锿 歷史
某些238U更能夠另外再吸收兩顆中子（一共17顆），形成255Es，以及255Fm。鐨（Fm）是在本次核試驗中發現的另一種新元素。由於正值冷戰時期，因此這些新元素的發現被美國軍方列為機密，直到1955年才被公佈。這樣的快速多次中子捕獲使R-過程有了所需的實驗驗證。R-過程是一種多次中子捕獲的過程，能夠解釋某些重元素（鎳以上元素）是如何在超新星爆炸中合成的，這是宇宙中許多穩定元素的來源。
同時，位於伯克利及阿貢的實驗室利用氮-14和鈾-238之間的核反應以及對鈈和鉲進行強烈的中子輻射，也產生了鑀（和鐨）的一些同位素：
研究結果在1954年發佈。報告中附有聲明，註明此前已有過對這些元素進行的研究。伯克利的研究團隊也發佈了有關鑀和鐨化學屬性的研究結果。有關「常春藤麥克」核彈的研究在1955年解密。
與美國團隊競爭的，有位於瑞典斯德哥爾摩的諾貝爾物理研究所。1953年末至1954年初，該團隊以氧原子核撞擊鈾原子核，成功合成了較輕的一些鐨同位素，如250Fm。這些結果也在1954年發佈。但是，由於發佈日期較早，所以人們一般還是承認伯克利團隊最先發現鑀元素。該團隊因此擁有對該元素的命名權。他們決定將第99號元素命名為Einsteinium，以紀念逝世不久的阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein，1955年4月18日逝）；並將第100號元素命名為Fermium，以紀念另一位逝世不久的物理學家恩里科·費米（Enrico Fermi，1954年11月28日逝）。1955年8月8日至20日於第一屆日內瓦原子會議（Geneva Atomic Conference）上，阿伯特·吉奧索首次宣佈發現這些新元素。鑀的最初符號為「E」，後改為「Es」。
锿 特性
鑀是一種銀白色的放射性金屬。在元素週期表中，鑀位於鉲之右，鐨之左，鈥之下。其物理及化學特性與鈥有許多共通之處。其密度為8.84 g/cm3，這比鉲的密度低（15.1 g/cm3），但與鈥的密度相約（8.79 g/cm3）。鑀的熔點（860 °C）比鉲（900 °C）、鐨（1527 °C）及鈥（1461 °C）的熔點低。鑀是一種柔軟的金屬，其體積模量只有15 GPa，是非鹼金屬中該數值最低的元素之一。
與更輕的錒系元素鉲、錇、鋦及鎇不同的是，鑀不呈雙六方晶體結構，而是呈面心立方結構。其空間群為Fm3m，點陣常數為a = 575 pm。但是有研究稱，鑀能夠在室溫下形成六方晶體，a = 398 pm，c = 650 pm，但在加熱到300 °C之後便轉變為面心立方結構。
鑀的放射性非常強，使其自身的晶體結構迅速受輻射破壞；每克253Es會通過輻射釋放1000瓦的能量，足以產生肉眼可見的亮光。這也可能是鑀擁有低密度、低熔點的原因。由於可用樣本稀少，所以鑀的熔點是通過觀察在電子顯微鏡下對鑀進行加熱而推導出的。少量樣本中的表面效應會降低熔點值。
锿 特性
鑀的化合價為三，而且具高揮發性。為了減少輻射對鑀自身的破壞，大部分對固體鑀及其化合物的測量都在熱退火之後馬上進行。某些鑀化合物是在還原性氣體中研究的，如H2O+HCl用於研究EsOCl，這樣化合物在分解的同時，也會重新形成。
除了輻射導致的自我破壞以外，鑀的稀少和迅速衰變也對研究造成了困難。最常見的同位素253Es每年只生產一到兩次，每次份量不超過1毫克。每1天有3.3%的鑀轉變為錇，再轉變為鉲：
因此大部分被研究的鑀樣本都受到了其他物質的污染，而其本身的屬性則是通過長期積累數據推導而得。其他避過污染問題的實驗方法包括用可调谐激光選擇性地只激發鑀離子，這種方法被用於研究鑀的發光屬性。
對鑀金屬、其氧化物及氟化物磁性的研究指出，這三種物質從在液態氫中到室溫中均顯示出居里外斯順磁性。推導出的Es2O3的有效磁矩為10.4 ± 0.3 µB，EsF3的為11.4 ± 0.3 µB。這兩個值是錒系元素中最高的，相對應的居里點分別為53和37 K。
锿 特性
和所有錒系元素一樣，鑀在化學上非常活潑。其+3氧化態在固體及水溶液中最為穩定，並呈淺粉紅色。在固體中，鑀還可以形成+2態。這種+2態在許多別的錒系元素中是不存在的，包括鏷、鈾、鎿、鈈、鋦和錇。Es2+化合物可以通過使用二氯化釤還原Es3+來取得。氣態化學研究臆測可能存在+4態，但這仍待證實。
鑀已知共有18種同位素及5種同核異構體，質量數從240到257不等，全部都具有放射性，其中最穩定的同位素為252Es，半衰期為471.7天。其他較穩定的同位素包括254Es（半衰期為275.7天）、255Es（39.8天）及253Es（20.47天）。其餘所有的同位素半衰期都在40小時以下，大部分的在30分鐘以下。5種同核異構體中，最穩定的為254mEs，其半衰期為39.3小時。
锿 特性
鑀具有高核裂變率，因此要持續核連鎖反應所需的臨界質量很低。一個純254Es同位素球體的臨界質量為9.89公斤，只要加上一條30厘米長的鋼條或水反射層就能把臨界值降到2.9甚至2.26公斤。然而，這一數值遠比目前總共製造出的鑀元素要多，其中254Es的總產量則更少。
由於鑀的所有同位素半衰期都很短，所以一切原始的鑀核素，也就是在地球形成時可能存在的鑀，至今都已全部衰變殆盡。鑀也可以通過地殼中的錒系元素（鈾和釷）發生多次中子捕獲產生，但這發生的可能性極低。因此地球上幾乎所有的鑀都是在科學實驗室、高能核反應爐或是核武器試驗中產生的，並在合成後只存留不超過幾年的時間。從95號鋂至100號鐨的超鈾元素，包括鑀，都曾位於加彭奧克洛的天然核反應堆中自然產生，但至今已不再形成了。
锿 合成與提取
鑀是在核反應堆中通過對錒系元素進行中子撞擊而產生的。鑀元素的主要來源是位於美國田納西州橡樹嶺國家實驗室的85 MW高通率同位素反應爐（HFIR），以及位於俄羅斯季米特洛夫格勒核反應器研究所（NIIAR）的SM-2環流反應器。這兩個反應器都是專門用於製造超鋦元素的（Z > 96）。兩座設施的功率和通量相約，所以兩者對超鋦元素的生產量應該是相約的，但文獻較少報導NIIAR所生產的超鋦元素。該實驗室通過對鋦進行輻射，一般每次可生產數十克（1×101 g）鉲、數毫克（1×10-3 g）錇和鑀以及數皮克（1×10-12 g）鐨。
HFIR在1961年首次製成微量的253Es，樣本大約重10納克（1×10-9 g）。研究人員使用了一種特殊的磁秤來估計樣本的重量。之後的單次產量增加到1967年至1970年的0.48毫克，然後到1971年至1973年的3.2毫克，再到1974年至1978年的每年3毫克產量。這些數值指的是剛剛完成輻射時的鑀元素總量，而接著的分離過程會將純鑀的量降低大約10倍。
锿 合成與提取
對鈈進行強烈的中子輻射能夠產生4種鑀同位素：253Es（α衰變半衰期為20.03天，自發裂變半衰期為7×105年）、254mEs（β衰變半衰期為38.5小時）、254Es（α衰變半衰期為276天）及255Es（β衰變半衰期為24天）。另一種合成方式是以氮離子或氧離子高強度撞擊鈾-238。
鑀-247（半衰期為4.55分鐘）是以碳離子撞擊鎇-241，或以氮離子撞擊鈾-238產生的。後者在1967年於俄羅斯杜布納進行，參與的科學家因此獲得了列寧共青團獎。
同位素248Es是以氘離子撞擊249Cf產生的。它主要以放射正電子的形式進行衰變，成為248Cf，半衰期為25 ± 5分鐘；它也會進行能量為6.87 MeV的α衰變，釋放的電子數大約是α粒子數的400倍。
較重的同位素249Es、250Es、251Es和252Es能夠通過對249Bk照射α粒子而產生。這種過程會釋放1到4顆中子，所以可以用來同時合成4中不同的同位素。
鑀-253是通過對0.1至0.2毫克的252Cf目標進行熱中子照射產生的，中子通量為每秒每平方厘米2至5×1014顆中子，照射時長為500至900個小時：
锿 合成與提取
對1千萬噸級核彈「常春藤麥克」的輻射落塵所進行的分析是一項長期項目，其目的為研究在高能核爆中超鈾元素的生產效率。使用核爆的原因如下：把鈾轉變成超鈾元素需要多重中子捕獲，而捕獲概率隨中子通量的提升而增加。核爆炸是最強的中子源，每微秒每平方厘米能夠產生1023個中子（約1029中子/(cm²·s)）。相比之下，高通率同位素反應爐的中子通量也只有5×1015中子/(cm²·s)。埃內韋塔克環礁爆炸處隨即設立起了一座實驗室，以對輻射落塵進行初步分析，因為某些同位素在被送到美國本土之前，便可能已經衰變殆盡了。飛機帶著濾紙在核爆之後飛過環礁的上空，並把採回的樣本立即送往該實驗室。起初，人們希望能夠以此發現比鐨更重的元素，但在1954年至1956年於該環礁進行了一系列百萬噸級核試驗之後，卻仍沒有發現這些元素。
锿 合成與提取
由於相信在局限空間內的核爆可能會增加產生重元素的可能性，因此內華達試驗基地（現內華達國家安全區）又在1960年代進行地底核試驗，並採集數據。除了一般的鈾之外，核彈還裝有鎇和釷與鈾的混合物，以及鈈與鎿的混合物。試驗結果產量偏少，因為裝載的重元素提高了裂變率，並導致較重同位素的流失。對產物的提取分離非常困難，因為原子塵分佈在地下300至600米處熔化及汽化了的岩石中，而到如此的深度鑽地取樣又缺乏效率。
锿 合成與提取
在1962至1969年間進行的9次地底核試驗中，最後一次的規模最大，而其超鈾元素產量也最高。在產量與原子質量數的關係圖（左圖）中，質量較低並擁有奇數質量數的同位素有較低的產量，因而在圖中產生鋸齒形的曲線。這是因為擁有奇數核子的同位素有較高的裂變率。研究中最大的問題在於採集爆炸後散落在各處的輻射落塵。載有濾紙的飛機只吸附到總量的4×10-14，而在埃內韋塔克環礁處所採集到的量也只增加了兩個數量級。在「Hutch」核試驗60天後提取的500公斤岩石當中也只有總量的10−7。這500公斤岩石，相比在爆炸7天後取得的0.4公斤石塊，其含超鈾元素的量只不過高出30倍。這證明超鈾元素的量與收集的岩石重量是不成正比的。為了加快樣本採集的速度，人們在核試驗之前就在爆炸原點鑽出了若干個豎井，這樣爆炸就會把足夠的樣本從中心通過豎井帶到地表，方便採樣。該方法在「Anacostia」和「Kennebec」核試驗中得到嘗試，並立即為研究提供了數百公斤的物質，但是其中錒系元素的濃度比通過鑽地取得的樣本的少三倍。這種方法雖然能夠有效幫助研究存留時間短的同位素，但卻無法提高整體錒系元素的產量。
锿 合成與提取
儘管這一系列核試驗沒有再產生新的元素（除鑀和鐨外），而所取得的超鈾元素量也不如理想，但是其總體產生的稀有重同位素的量卻仍然比此前實驗室中能夠合成的要多。在「Hutch」核試驗中取得的包括大量稀有的250Cm同位素，這是很難從249Cm產生的：249Cm的半衰期（64分鐘）相對需數個月時間的反應爐輻射來說太短，但對於核爆炸時間段來說就很長了。
锿 合成與提取
不同的鑀合成方式需要相應的分離程序。如果使用迴旋加速器使輕離子對重離子進行撞擊，那麼重離子目標體是固定在金屬薄片上的，因此產生的鑀在輻射完畢後只需要從薄片上冲洗下來。不過這種方法的鑀產量相對較低。使用反應器輻射法能夠大大提高產量，但產物將會混有各種錒系元素的同位素，以及核裂變產生的鑭系元素。從這種混合物中分離鑀元素是個非常繁複的過程，須在高溫高壓下重復進行正離子交換，再進行色譜法。鑀與錇的分離是非常重要的，因為在核反應器中產生的最穩定的鑀同位素253Es會衰變為249Bk，半衰期只有20天。這對於多數實驗來說都是個很短的時間段。要分離它們就需要用到錇的化學特性：錇能夠輕易地氧化成為+4態的固體，並從溶液中沉澱出來；其他的錒系元素，包括鑀，則會在溶液中保持其+3氧化態。
要在衰變產物中把三價的錒系元素從鑭系元素中分離出來，可以使用正離子交換樹脂柱，並注入含有90%水及10%乙醇的氫氯酸飽和溶液，作為洗提劑。其後一般使用負離子交換層析法，所用的洗提劑是濃度為6 M的氫氯酸。最後再以經銨鹽處理過的正離子交換樹脂柱（Dowex-50交換柱）來分離含有99、100及101號元素的分析層。根據洗提位置隨時間的變化，就可以辨認這幾個元素，可用的洗提劑包括α-羥基異丁酸溶液（α-HIB）。
對三價錒系元素的分離也可以通過溶劑萃取層析法進行，使用二(2-乙基己基)磷酸酯（簡稱HDEHP）作為靜止的有機相態，並使用硝酸作為流動的水溶相態。錒系元素的洗提順序與使用正離子交換樹脂柱時的順序相反。以這種方法分離出來的鑀不含有機絡化劑，而使用樹脂柱分離的鑀則會含有機絡化劑。
鑀是一種高活性元素，因此要從鑀化合物中提取純鑀金屬，須要使用強還原劑。其中一種方法是使用鋰來還原三氟化鑀：
EsF3 + 3 Li → Es + 3 LiF
但是，由於熔點很低，而且其輻射也會迅速破壞其自身結構，所以鑀的蒸氣壓比氟化鋰還要高。這大大降低了這條反應的效率。早期的製備程序中曾嘗試用過這種方法，但研究人員很快就轉用鑭金屬來還原三氧化二鑀：
Es2O3 + La → 2 Es + La2O3
锿 化合物
三氧化二鑀（Es2O3）呈無色立方晶體，可通過燃燒硝酸鑀(III)燃燒製成。其首次被研究時的量只有數微克，晶體大小約為30納米。該氧化物還有其他兩種相態，結構分別屬於單斜晶系及六方晶系。Es2O3形成時的相態取決於其製備方式，目前還沒有相關的相態圖。在鑀的自我輻射及加熱下，三種相態會自發互相轉變。其六方晶系的相態與三氧化二鑭同型：Es3+離子被O2–離子以六配位的形式包圍。
鑀的鹵化物具有+2及+3氧化態。從鑀的氟化物到碘化物，+3態最穩定的。
將氟離子注入三氯化鑀溶液，可以沉澱出三氟化鑀（EsF3）。另一種製備方法是在1至2個大氣壓及300至400 °C溫度下，讓三氧化二鑀與三氟化氯（ClF3）或與氟氣（F2）進行反應。EsF3的晶體結構屬於六方晶系，與三氟化鉲（CfF3）同型，其中的Es3+離子被氟離子以八面體八配位的形式包圍。
锿 化合物
三氯化鑀（EsCl3）的製備方式是在約500 °C的亁氯化氫氣體中對三氧化二鑀進行退火20分鐘。在溫度降到大約425 °C 時，它就會開始結晶成一種橙色的固體。其晶體結構屬於六方晶系，與三氯化鈾同型，其中的鑀原子被氯原子以三帽三角菱柱九配位的形式包圍。三溴化鑀（EsBr3）是一種淺黃色固體，晶體結構屬於單斜晶系，與三氯化鋁同型，其中的鑀原子被溴原子以八面體六配位的形式包圍。
鑀的二價化合物可以通過用氫對其三價鹵化物進行還原而取得：
2 EsX3 + H2 → 2 EsX2 + 2 HX,    X = F, Cl, Br, I
人們已製成了二氯化鑀（EsCl2）、二溴化鑀（EsBr2）、及二碘化鑀（EsI2），並對各個分別進行了光吸收特性的判定。目前沒有有關其結構的資料。
已知的鹵氧化物包括EsOCl、EsOBr及EsOI。其製成方式是將三鹵化物置於水和相應鹵化氫的混合氣體中，使其進行反應。例如，EsCl3 + H2O/HCl可產生EsOCl。
锿 化合物
鑀的高放射性有用於放射性療法的潛力。科學家曾合成鑀的有機絡合物，從而將鑀原子帶到身體中指定的器官裏。曾經有實驗把檸檬酸鑀（以及鐨化合物）注射到狗的體內。Es3+也被加入到β-二酮螯合物中，因為在紫外線照射下，鑭系元素的β-二酮螯合物在所有金屬有機化合物中擁有最強的冷發光效應。當製備鑀絡合物時，要用Gd3+把Es3+稀釋1000倍。這樣可以降低化合物被自身輻射破壞的程度，使化合物能夠在實驗所需的20分鐘內不至於瓦解。Es3+發光的強度太弱，因此未能被探測到。這是因為化合物中各部分的相對能量不理想，所以螯合物框架不能有效地把能量傳遞到Es3+離子中。在換成鎇、錇及鐨元素後，實驗有相同的結果。
Es3+離子的發光效應卻在無機氫氯酸溶液及含有二(2-乙基己基)正磷酸的無機溶液中被觀測到。波長峰值位於1064納米（半值寬度為100納米），可經由綠光照射來激發（約495納米波長）。發光持續數微秒，量子產額低於0.1%。Es3+的非輻射衰變率比鑭系元素的高，而這是由於Es3+的f軌域電子與內層電子間具有較強的交互作用。
锿 應用
鑀除了在基礎科學研究中用於製造原子序更高的超鈾元素之外，沒有任何實際用途。
1955年，勞倫斯伯克利國家實驗室用迴旋加速器對約109個253Es原子進行輻射，從而製造出鍆。所用的反應253Es(α,n)256Md產生了17個鍆原子（原子序為101）。
稀有的鑀-254同位素常被用於製造超重元素，因為它質量高，半衰期較長（270天），每次可取得的量也很高（數微克）。故此，在1985年，位於美國加州伯克利的superHILAC直線加速器使用了鑀-254來合成Uue（119號元素）。他們以鈣-48離子撞擊鑀-254目標體，但沒有探測到任何Uue原子。這為反應截面設下了300納靶恩的上限。
無原子
鑀-254曾用於校準月球登陸器上的化學分析光譜儀（見α-散射表面分析儀）。由於該同位素的質量很高，因此月表上輕元素與鑀-254同位素在分析儀上的信號重疊會大大減少。
锿 安全
有關鑀毒性的數據主要來自對動物的研究。當老鼠進食了鑀以後，只有大約0.01%的鑀進入了血液。進入血液的鑀中有65%進入了骨骼，並存留大約50年；25%進入了肺部，生物半衰期約為20年。但由於鑀本身半衰期更短，所以這些數值是沒有實際關係的。另外0.035%進入了睾丸或0.01%進入卵巢，並永久存留。進食的量中大約10%被排放出來。鑀在骨骼表面均勻分佈，這和進食了鈈後的結果相同。
锿 書目
Haire, Richard G. . Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean  (编).  (PDF) 3 3rd. Dordrecht, the Netherlands: Springer. 2006: 1577–1620. doi:10.1007/1-4020-3598-5_12. （原始内容 (PDF)存档于2010-07-17）.
锫
（英語：，），是一種人工合成的化學元素，其化學符號为Bk，原子序數为97，属于锕系元素和超鈾元素，具有放射性。位於美國加州伯克利的勞倫斯伯克利國家實驗室在1949年12月首次合成出錇元素，因此錇以伯克利（Berkeley）命名。錇是繼鎿、鈈、鋦和鎇後第五個被發現的超鈾元素。
最常見的錇同位素是錇-249，主要經高通量核反應爐產生，半衰期為330天。目前製造該同位素的單位有美國田納西州的橡樹嶺國家實驗室和俄羅斯季米特洛夫格勒的核反應器研究所。第二重要的同位素錇-247要用高能量α粒子向鋦-244進行撞擊而產生，是錇最穩定的同位素，半衰期為1380年。
從1967年至今，在美國生產的錇元素僅僅超過1克。除在科學研究中用來合成更重的超鈾元素外，錇沒有實際的用途。2009年，在進行250天的輻射後，橡樹嶺國家實驗室製成了22毫克的錇-249，並在其後的90天內對該樣本進行了純化處理。純化後的錇元素同年被送到俄羅斯聯合核研究所，以鈣-48離子向其撞擊150天後，合成出了鿬（117號元素），是截至目前最新發現的元素。
锫
錇是一種柔軟的銀白色放射性金屬。錇-249輻射的是低能電子，所以相對安全。不過，其半衰期為330天，衰變後會產生鉲-249，而該同位素會釋放高能量的α粒子，十分危險。這種衰變的現象在研究錇元素及其化合物屬性時尤其重要，因為不斷生成的鉲不但會污染化學樣本，還會釋放輻射，破壞樣本的結構。
锫 歷史
1949年12月，格倫·西奧多·西博格、阿伯特·吉奧索和史丹利·傑拉德·湯普森使用伯克利加州大學的1.5米直徑迴旋加速器，成功合成並分離出錇元素。在1949至1950年同期被發現的還有鉲元素（原子序為98）。
與95和96號元素相似，發現團隊為97號元素命名時，也參考了元素週期表中對上的鑭系元素的命名方式。95號元素鋂（Americium）是以其發現所在的美洲大陸（America）命名的，類似於以歐洲（Europe）命名的銪元素；96號元素鋦則是以科學家瑪莉·居禮（Marie Curie）和皮埃爾·居禮（Pierre Curie）命名的，類似於以科學家、工程師約翰·加多林（Johan Gadolin）命名的釓元素。發現團隊在報告中寫道：「我們建議以發現所在的伯克利城（Berkeley），將第97號元素命名為Berkelium（符號Bk），就像它的化學同類物鋱（Terbium，65號）是以礦物發現所在地瑞典伊特比（Ytterby）命名的一樣。」
锫 歷史
錇的合成過程中最困難的是要產生足夠的鋂作為目標體，以及要從最終產物中把錇分離出來。首先，鉑薄片上要塗上硝酸鋂（241Am）溶液，在溶液蒸發後，殘留物須退火成二氧化鋂（AmO2）。科學家再將如此做成的目標體放在位於勞倫斯伯克利國家實驗室的1.5米直徑迴旋加速器中，受能量為35 MeV的α粒子輻射6小時。輻射造成的(α,2n)核反應產生了243Bk同位素，另加兩顆中子：
輻射完畢之後，科學家把薄片上的塗層溶解在硝酸當中，再用濃氨水使其沉澱為氫氧化錇。離心分離後，產物再次被溶於硝酸中。要從鋂中分離出錇，溶液須加入到銨和硫酸銨的混合溶液中並進行加熱，使溶解了的鋂轉化為+6氧化態。剩餘未被氧化的鋂可以通過加入氫氟酸，以三氟化鋂（AmF3）的形式沉澱出來。這一步的產物包括三氟化鋦和三氟化錇。該混合物在與氫氧化鉀反應後形成對應的氫氧化物，並在最後進行離心分離後溶解在高氯酸中。
更進一步的分離過程是在微酸（pH≈3.5）的檸檬酸/銨緩衝溶液中進行的，並使用到高溫離子交換法。當時人們並不瞭解第97號元素的層析特性為何，但可從鋱的洗提曲線中推導出來（見圖）。最初在洗提產物中探測不出α粒子輻射的特徵，但在繼續尋找K-α特徵X光和轉變電子後，科學家終於辨認到了錇元素。在最初的報告中，該新元素的質量數並不確定是243還是244，之後才確定為243。
锫 特性
錇是一種柔軟的銀白色放射性錒系金屬，在元素週期表中位於鋦之右，鉲之左，鑭系元素鋱之下。錇的許多物理和化學特性與鋱相似。錇的密度為14.78 g/cm3，介乎鋦（13.52 g/cm3）和鉲（15.1 g/cm3）之間；其熔點（986 °C）也低於鋦（1340 °C），高於鉲（900 °C）。錇的體積模量是錒系元素中相對較低的，大約為20 GPa（2×1010Pa）。
由於f軌域電子的內部躍遷，Bk3+離子會發出螢光，峰值在652納米（紅光）和742納米（深紅光，近紅外線）波長處。激發功率和樣本的溫度會影響這兩個峰值的相對亮度。要觀察到這一螢光現象，可以把矽酸鹽玻璃連同氧化錇或鹵化錇一起加熱，使錇離子在熔化了的玻璃中分散。
锫 特性
當溫度介乎70 K和室溫之間時，錇呈居里外斯順磁性，實際磁矩為9.69玻爾磁子（µB），居里溫度為101 K。實際磁矩值幾乎與簡單原子L-S耦合模型計算出的理論值9.72 µB相同。當溫度降到大約34 K的時候，錇會轉為呈反鐵磁性。錇在標準狀態下在氫氯酸中的溶解焓為−600 kJ/mol−1，並可依此推算出水溶Bk3+離子的標準生成焓（ΔfH°）為−601 kJ/mol−1。Bk3+與Bk0間的標準電極電勢為−2.01 V。中性錇原子的電離電勢為6.23 eV。
锫 特性
在一般情況下，錇的結構是最穩定的α型。該結構呈六方對稱形，空間群為P63/mmc，晶格參數分別為341 pm和1107 pm。該晶體有著雙六方密排結構，層序為ABAC，因此它與α-鑭和鋦以後的錒系元素的α型晶體同型（具有相似的結構）。這種結構隨著壓力和溫度而變化。在室溫下壓縮到7 GPa時，α-錇會轉變為β型，該結構屬於面心立方（fcc）對稱型，空間群為Fm3m。這種結構轉變不會使體積產生變化，但其焓會增加3.66 kJ/mol。當繼續加壓到25 GPa時，錇更會轉變為屬於正交晶系的γ型結構，與α-鈾相似。轉變後的體積會增加12%，並使5f殼層電子離域。直到57 GPa錇都不會再進行相變。
加熱後，α-錇會變為面心立方結構（但與β-錇稍有不同），空間群為Fm3m，晶格常數為500 pm。這種結構和層序為ABC的密排結構相同。這是一種亞穩態，並會在室溫下緩慢地變回α-錇。科學家認為這一相變發生時的溫度與錇的熔點非常相近。
和所有錒系元素一樣，錇可溶於各種無機酸溶液中，並在轉化為Bk3+時釋放氫氣。這種三價氧化態（+3）特別在水溶液中最為穩定，但另外也存在四價（+4）和五价（+5）的錇化合物。二價（+2）錇化合物也有可能存在，但目前仍不確定。錇的鑭系同類物鋱也有類似的特性。Bk4+在多數酸溶液中都呈綠色，Bk4+則在氫氯酸中呈黃色，並在硫酸中呈橘黃色。錇在室溫下不會與氧發生劇烈反應，這可能是因為它的表面形成了氧化物保護層。另外，錇會與熔化了的金屬、氫、各種鹵素、氧族元素和氮族元素反應，形成各類二元化合物。
目前已知屬性的錇同位素共有20種，同核異構體共6種，質量數從235到254不等，全都具有放射性。半衰期最長的有247Bk（1380年）、248Bk（9年）和249Bk（330天）。其餘的同位素半衰期從幾微秒到幾天不等。錇-249是所有同位素中最容易合成的。它主要釋放軟β粒子，因此較容易被探測到。錇-249的α輻射非常弱，只有其β輻射的1.45×10-3%，但也被用於探測該同位素。第二重要的錇同位素是錇-247，它像大部分錒系元素的同位素一樣會釋放α粒子。
锫 存量
由於所有錇同位素的半衰期都在1380年以下，遠遠不足以從地球形成時（數十億年前）存留至今。因此所有的原始的錇元素（地球形成時存在的錇）至今都已衰變殆盡了。
在地球上，錇主要集聚在幾處曾在1945至1980年用於進行核試驗的地點，以及一些核事故地點，如切爾諾貝爾核事故、三哩岛核泄漏事故和1968年图勒空军基地B-52坠毁事件等的發生地點。1952年11月1日，美國在埃內韋塔克環礁引爆了代號為常春藤麥克的氫彈。分析顯示，爆炸碎片中含有高濃度的各種錒系元素，其中也包括了錇。由於正值冷戰，研究結果起初被軍方列為機密，直到1956年才被發佈。
利用核反應爐產生的錇同位素主要是錇-249。在儲存和運載時，大部分的錇會經β衰變變為鉲-249。鉲-249的半衰期為351年，相對其他在反應爐中產生的同位素來說相當長，
含鈾量極高的礦藏中，重元素經中子捕獲和β衰變之後，可能會自然產生痕量的鉳，儘管這一點尚未得到證實。從95號鋂至100號鐨的超鈾元素，包括鉳，都曾在位於加彭奧克洛的天然核反應爐中自然產生，但至今已不再形成了。
锫 合成與提取
在核反應爐中對鈾（238U）或鈈（239Pu）進行中子撞擊，可以形成錇。首先，鈾燃料經中子捕獲（又稱(n,γ)反應或中子聚變）變為鈈：
（箭頭下的時間為半衰期）
鈈-239再經中子通量比一般反應爐高幾倍的輻射源（如位於美國田納西州橡樹嶺國家實驗室的85百萬瓦特高通率同位素反應爐）照射。高中子通量能夠催發多次中子融合反應，把239Pu轉換為244Cm，然後轉換為249Cm：
鋦-249的半衰期很短，只有64分鐘，所以不太可能進一步轉換為250Cm。不過，鋦-249會經β衰變形成249Bk。
249Bk半衰期較長，有330天，因此可以再捕獲一顆中子。但是產生出來的250Bk半衰期又非常短，只有3.212小時，所以不可能再變成更重的錇同位素，而是衰變為鉲同位素250Cf：
锫 合成與提取
雖然247Bk是錇最穩定的同位素，但是合成該同位素的過程卻缺乏效率。這是因為鋦-247（原同位素）的衰變率很慢，所以在進行β衰變形成錇-247，就已吸收了更多的中子，形成別的同位素了。因此249Bk是最容易合成的錇同位素，但其產量仍然微乎其微（美國在1967至1983年間的錇產量總和只有0.66克，每毫克價格高達185美元。
同位素248Bk是在1956年以能量為25MeV的α粒子撞擊含各種鋦同位素的混合物而首次合成的。該同位素和245Bk的訊號互相重疊，無法直接辨識，但科學家通過測量衰變產物248Cf量的增加，確定了這個新的同位素的存在。同年，科學家以α粒子撞擊244Cm，產生了錇-247：
1979年，科學家以11B撞擊235U，以10B撞擊238U，以14N撞擊232Th並且以15N撞擊232Th，合成了錇-242。錇-242經電子捕獲轉變為242Cm，半衰期為7.0 ± 1.3分鐘。該實驗並沒有產生241Bk同位素。科學家在後來成功合成了241Bk。
锫 合成與提取
錇在液體中有著較穩定的+4氧化態，因此要把錇從別的錒系元素中分離出來會較為簡單。核合成會產生大量的錒系元素副產品，這些元素的氧化態主要為+3。在最初進行的實驗當中，科學家沒有用到這一分離法，而是使用了一種相對複雜的過程。三價錇離子可以被氧化為+4態，可用的氧化劑包括溴酸鹽（BrO−3）、鉍酸鹽（BiO−3）、鉻酸鹽（CrO2−4和Cr2O2−7）、硫醇銀(I)（Ag2S2O8）、二氧化鉛（PbO2）和臭氧（O3）等，另也可用光化學氧化過程。製成的四價錇離子再通過離子交換層析法或液態-液態提取法分離出來。液態-液態提取法可使用HDEHP（二(2-乙基已基)膦酸）、各種胺、磷酸三丁酯或其他的各種試劑。這些過程都能將錇從多數三價的錒系元素和鑭系元素中分離出來，但鈰除外。（鑭系元素並不是離子照射後的產物，而是在各種核裂變衰變鏈中產生的。）
锫 合成與提取
橡樹嶺國家實驗室采用的方法如下：先用氯化鋰作為試劑對最初的錒系元素混合物進行離子交換法，再將其沉澱為氫氧化物，過濾後溶解在硝酸中。然後用正離子交換樹脂對該溶液進行高壓洗提，其中的錇再經由以上的任一方法氧化並提取出來。這個溶液當中幾乎沒有任何其他的錒系元素（但仍含鈰）。把Bk4+還原為Bk3+之後，可再次用離子交換法把錇從鈰中分離出去。
位於美國愛達荷州的愛達荷國家實驗室於1952年開始了一項計劃，以研究固態錇及其化合物的化學及物理屬性。Burris B. Cunningham和Stanley Gerald Thompson於1958年用8克的鈈-239作為目標體，在反應爐內對其進行持續6年的放射，最後首次製成了宏觀數量的錇元素（0.6微克）。這是目前唯一一種可用來製造可稱量的錇的方法，且大部分實驗所用到的固態錇重量都不超過幾微克。
世界上主要用來製造錇的放射反應爐是位於美國田納西州橡樹嶺國家實驗室的80百萬瓦特高通率同位素反應爐，以及在俄羅斯季米特洛夫格勒核反應器研究所的SM-2環流反應器。兩者都是專門用來製造超鋦元素的（原子序超過96的元素），有著相似的功率和通量，對超鋦元素的產量也預計相似，但俄羅斯核反應器研究所並不公開他們的生產記錄。橡樹嶺國家實驗室的一次常規作業會對數十克鋦進行放射，產生約十分之一克鉲、數毫克錇-249和鑀以及數皮克鐨。從1967年至今在橡樹嶺生產的錇-249總量僅僅超過1克。
科學家在1971年在1000 °C的溫度下用氣態鋰對三氟化錇的還原反應，首次製備了錇金屬，共製成1.7微克。他們把三氟化錇懸掛在鎢絲上，置於由鉭做成的坩堝上方，坩堝裝著熔化了的鋰。
用四氟化錇也能達到類似的結果。用釷和鑭還原四價錇離子，也會形成錇金屬。
锫 化合物
已知的氧化錇有兩種，其中的錇氧化態分別為+3（三氧化二錇，Bk2O3）和+4（二氧化錇，BkO2）。二氧化錇是一種棕色的固體，三氧化二錇則是熔點為1920 °C的黃綠色固體，可通過氫分子來還原二氧化錇而取得：
加熱到1200 °C後，Bk2O3會進行相變，到1750 °C時再進行一次相變。錒系元素的倍半氧化物（三氧化二……）都具有這三種相態。另外，有報告稱一氧化錇（BkO）是一種灰色的脆弱固體。
錇鹵化物中錇的氧化態為+3或+4，其中+3態特別在溶液中最為穩定。科學家目前只知道四價鹵化物BkF4和Cs2BkCl6的固態屬性。三氟化錇和三氯化錇中錇原子的配位呈三帽三角菱柱形，配位數為9。在三溴化錇中，錇原子的配位呈二帽三角菱柱形形，配位數為8；或呈八面體形，配位數為6。三碘化錇中的錇配位呈八面體形。
四氟化錇（BkF4）是一種黃綠色的離子固體，與四氟化鈾和四氟化鋯同型。三氟化錇（BkF3）也是種黃綠色的固體，但它有兩種晶體結構。較穩定的一種存在於較低溫度，與三氟化釔同型；另一種存在於350和600 °C之間，與三氟化鑭同型。
锫 化合物
1962年，科學家首次分離並研究了三氯化錇（BkCl3），其重量只有30億分之一克。他們首先準備一條溫度為500 °C，含有氧化錇的中空石英管，再注入氯化氫。製成三氯化錇為綠色固體，熔點在600 °C，結構與三氯化鈾同型。當加熱到接近熔點時BkCl3會進行相變，結構轉為屬於正交晶系。
锫 化合物
已知的三溴化錇共有兩種，其中錇的配位數分別為6和8。後者不甚穩定，在加熱到大約350 °C時會轉變為前者。科學家從249BkBr3樣本剛製成時，持續超過3年利用X光散射技術對該樣本進行檢測。在這段時間內，一部分的錇-249經過β衰變轉變成鉲-249，使化合物變為249CfBr2。樣本的結構並沒有隨時間變化，但249CfBr3可以被氫還原成249CfBr2，而249BkBr3則不能被還原。科學家又對單獨的249BkBr3和249CfBr3，以及對兩者的混合物分別進行了實驗，都證實了該項結果。化合物中的錇以每天0.22%的速率衰變為鉲，這有礙對錇化合物的研究。除了會干擾化學成分之外，249Cf還會釋放α粒子，從而對晶體結構造成破壞，並使樣本自然加熱。要消除化學成份變化的影響，可以在不同時間對樣本進行測量，並依此推算出所需的數值。
錇-249可以和氮、磷、硒和銻分別形成BkX型的化合物。這些化合物的晶體結構屬於立方晶系，可在高溫（約600 °C）、高真空環境下使三氫化錇（BkH3）或錇金屬與這些元素反應而制得。
锫 化合物
三硫化二錇（Bk2S3）是一種棕黑色晶體。在1130 °C使氧化錇與硫化氫和二硫化碳的氣態混合物反應，或使錇金屬直接和硫反應，都可以形成三硫化二錇。
在1摩爾濃度的氫氧化鈉溶液中，氫氧化錇(III)和氫氧化錇(IV)都是穩定的。磷酸錇(III)（BkPO4）是一種固體，並在綠光照射下會有強烈的螢光反應。要製備氫化錇，須使錇金屬和氫氣在大約250 °C的溫度下反應。氫化錇的化學式中，氫的系數不是整數：BkH2+x（0 < x < 1）。錇還有幾種其他的鹽，包括硫氧化錇（Bk2O2S）以及水合硝酸錇（Bk(NO3)3·4H2O）、水合氯化錇（BkCl3·6H2O）、水合硫酸錇（Bk2(SO4)3·12H2O）和水合草酸錇（Bk2(C2O4)3·4H2O）。Bk2(SO4)3·12H2O在600 °C溫度下於氬氣中（為避免氧化成BkO2）經熱分解後，會產生硫氧化錇(III)晶體（Bk2O2SO4）。該化合物在惰性環境裏在1000 °C以下不會熱分解。
錇能形成三角型(η5–C5H5)3Bk茂金屬，含有三個環戊二烯基團。合成方法是在70 °C下使三氯化錇與熔化了的二茂鈹（Be(C5H5)2）反應。該化合物呈琥珀色，密度為2.47 g/cm3，在250 °C以下不會熱分解，並在大約350 °C昇華。由於錇具有高放射性，所以這種化合物在幾個星期之內便會自我破壞。(η5–C5H5)3Bk當中的一個環戊二烯基可以被取代為氯原子，形成[Bk(C5H5)2Cl]2。該化合物的吸收光譜與(η5–C5H5)3Bk的相似。
锫 應用
目前錇在基礎科學研究之外沒有實際的用途。錇-249常被用於製備更重的超鈾元素和超重元素，如鐒、鑪和𨨏。它也可以被用於製造鉲-249。對鉲的化學研究常用到鉲-249，以取代放射性更強、須用中子撞擊產生的鉲-252同位素。
美國和俄羅斯從1989年起開始合作合成113至118號元素。橡樹嶺國家實驗室於2009年在進行250天長的粒子照射後，產生了22毫克的錇-249。該樣本被送往位於俄羅斯杜布納的聯合核研究所（JINR），並在U400迴旋加速器中經鈣離子撞擊150天後，首次產生了共6顆的Ts原子。
锫 核燃料循環
錇的核裂變屬性與其鄰近的錒系元素不同，這使錇不能成為一種有效的核反應燃料。錇-249的熱中子捕獲截面較大（710靶恩），共振積分為1200靶恩，但熱中子裂變截面卻很低。因此在熱核反應爐中，大部分的錇-249會轉變為錇-250，再迅速衰變為鉲-250。理論上，錇-249可以在快中子增殖反應堆中維持核連鎖反應。其臨界質量較高，有192 kg。利用水或鋼反射器，可以降低臨界質量，但仍然會大大超出錇在全球的總產量。
錇-247在熱中子反應堆和快中子反應堆中都能夠維持核連鎖反應，但由於製造方法繁複，其產量遠低於臨界質量。球體錇-247的臨界質量為75.7 kg，加上水反射器後為41.2 kg，用鋼反射器（厚30 cm）的話，則為35.2 kg。
锫 安全
科學家並不瞭解錇會對人的身體有何影響，而且無法拿其他元素借鑒，因為錇的輻射產物很不同（錇釋放電子，而大部分其他錒系元素則釋放α粒子和中子）。錇-249所釋放的電子能量頗低（不足126 keV），在其他衰變發生的同時，信號受到干擾而無法被探測到，因此相比其他錒系元素，它對人體相對無害。不過，錇-249會變為釋放大量α粒子的鉲-249同位素，半衰期只有330天。鉲-249非常危險，必須在特殊的實驗室裏，在手套箱內處理。
大部分有關錇的毒性的數據都是來自於動物實驗的。當老鼠進食錇之後，大約只有0.01%的錇元素會進入血液。血液中的錇有65%進入骨骼，並存留約50年；25%進入肺部（生物半衰期約為20年）；0.035%進入睾丸或0.01%進入卵巢，並永久存留；約10%排出體外。錇在以上的器官內都可以致癌，而在骨骼系統內，它還會破壞紅血球。人類骨骼裏錇-249的量的允許上限為0.4納克。
锫 書目
Peterson, J. R.; Hobart, D. E. . Emeléus, Harry Julius  (编).  28. Academic Press. 1984: 29–64  [2013-03-18]. ISBN 0-12-023628-1. doi:10.1016/S0898-8838(08)60204-4. （原始内容存档于2020-09-23）.
锔
鋦（）（英語：），是一種人工合成的化學元素，其化學符號为Cm，原子序數为96，属于锕系元素及超鈾元素，具有放射性，最長壽的同位素為鋦-247，半衰期達1560萬年。鋦在超鈾元素中排序第四，但其發現時間卻早於第三個超鈾元素鋂，於1944年7月由伯克利加州大學的格倫·西奧多·西博格等人首次專門合成出。其發現起初被列為機密，到1945年11月才公佈於世，並以研究放射性的科學家瑪莉·居禮和其丈夫皮埃爾·居禮命名。大部分的鋦是在核反應爐中通過對鈾或鈈進行中子撞擊產生的。每噸用過核燃料中含有大約20克鋦。
鋦是一種銀白色的堅硬高密度金屬，熔點和沸點是錒系元素中較高的。鋦在標準溫度和壓力下具順磁性，並在冷卻後變為反鐵磁性；許多鋦化合物也具有磁性的轉變。鋦在化合物中的氧化態通常為+3和+4，而在溶液中主要呈+3態。鋦很容易被氧化，而形成的氧化物是鋦最常見的形態。鋦可以和各種有機化合物形成螢光配合物，但不出現在任何細菌或古菌中。當攝入人體之後，鋦會累積在骨骼、肺部和肝臟中，並可致癌。
锔
鋦的所有已知同位素都具有放射性，並具有較小的臨界質量（維持核連鎖反應所需的最低質量）。這些同位素主要放射α粒子，輻射釋放的熱量可以在放射性同位素熱電機中用來產生電力。然而由於量的稀少，以及製造費用的昂貴，鋦難以用來發電。鋦被用於製造更重的錒系元素，及在心律調節器中作為能源的238Pu。它也作為α粒子射源，被用在α粒子X射線光譜儀中。許多火星探測任務都使用該光譜儀來分析火星表面岩石的結構和成份，羅塞塔號的菲萊登陸器（Philae Lander）也用它來探測楚留莫夫－格拉希門克彗星的表面。
锔 歷史
雖然過去的核反應實驗中很可能已經產生了鋦元素，但是要直到1944年，伯克利加州大學的格倫·西奧多·西博格、拉尔夫·A·詹姆斯（Ralph A. James）和阿伯特·吉奧索等人才首次專門合成並分離出鋦。他們的實驗使用了1.5米直徑迴旋加速器。
鋦的化學辨認是在芝加哥大學的冶金實驗室（現阿貢國家實驗室）進行的。它是第三個被發現的超鈾元素，但在元素週期表中卻是第四個超鈾元素（當時仍未發現鋂）。
鋦的合成過程如下：首先將硝酸鈈溶液塗在面積約為0.5 cm2的鉑薄片上，蒸發後的殘留物經退火轉換為二氧化鈈（PuO2）。二氧化鈈在迴旋加速器中受照射之後，產物溶於硝酸中，再用濃氨水沉澱為氫氧化物。沉澱物溶於高氯酸，再用離子交換分離出鋦的某個同位素。由於鋦的分離過程十分繁複，以致發現團隊最初稱其為Pandemonium（希臘文中意為「群魔殿」或「地獄」）。
锔 歷史
1944年7至8月，239Pu經α粒子撞擊後，產生了鋦-242同位素，並釋放了一顆中子：
科學家根據衰變時釋放的α粒子的特徵能量，確切地辨認了鋦-242：
這條α衰變的半衰期最初測得為150天，後改為162.8天。
1945年3月進行的另一條反應又產生了240Cm同位素：
該同位素的α衰變半衰期最初测得为26.8天，后改為30.4天。
鋦和鋂在1944年的發現與當時旨在製造原子彈的曼哈頓計劃息息相關。有關其發現的信息一直保密到1945年才公諸於世。在1945年11月11日美國化學學會正式發佈鋦和鋂的發現前5天，美國電台節目「Quiz Kids」（小朋友問答）的一位聽眾問到，戰時除了鎿和鈈之外還有沒有發現其他新的超鈾元素，格倫·西博格回應時洩露了有關發現鋦和鋂的消息。
鋦是以瑪莉·居禮（Marie Curie）和其丈夫皮埃爾·居禮（Pierre Curie）命名的。兩人發現了鐳元素，並對放射性作出了相當的貢獻。這種命名方法參照了元素週期表中位於鋦以上的鑭系元素釓：釓是以研究稀土元素的科學家、工程師約翰·加多林命名的。
锔 歷史
最初製成的鋦樣本數量很少，肉眼僅僅可見。科學家利用其放射特性，辨認出鋦元素。Louis Werner和Isadore Perlman在1947年於加州大學對鋂-241進行中子撞擊，首次製備了重30 µg的可觀量氫氧化鋦-242。 W. W. T. Crane、J. C. Wallmann和B. B. Cunningham在1950年製成了宏觀量的氟化鋦，其磁性和GdF3相似。這首次提供了實驗證據，證明鋦在其化合物中具+3氧化態。1951年，科學家用鋇還原氟化鋦，唯一一次製成了金屬態的鋦。
锔 特性
鋦是一種放射性人工合成元素，也是質地堅硬、密度高的銀白色金屬。其物理和化學特性與其上方的鑭系元素釓相似。鋦的熔點為1340 °C，這比前面的超鈾元素鎿（637 °C）、鈈（639 °C）和鋂（1173 °C）都要高，而釓的熔點則在1312 °C。鋦的沸點為3110 °C，密度為13.52 g/cm3。這比鎿（20.45 g/cm3）和鈈（19.8 g/cm3）的密度低，但仍比大部分金屬高。鋦的兩種晶體結構中，α型在標準溫度和壓力下更穩定。其具有六方對稱結構，空間群為P63/mmc，晶格參數a = 365 pm，c = 1182 pm，且每晶胞含四個化學式單位。該晶體具有雙六方密排結構，層序為ABAC，並和α鑭同型。在23 GPa壓力以上及室溫下，α鋦會轉變為β鋦。β型具有面心立方對稱結構，空間群為Fm3m，晶格常數a = 493 pm。進一步加壓到43 GPa後，鋦會變為屬於正交晶系的γ鋦結構，與α鈾同型，並一直到52 GPa都不會再有相變。這三種鋦的相態也被稱為Cm I、II和III。