97號元素

**鉳**（英語：**Berkelium**；中國大陸譯為**锫**、港澳譯為**錇**【拼音：péi，注音：ㄆㄟˊ】，台灣譯為**鉳**【拼音：běi，注音：ㄅㄟˇ】），是一種人工合成的化學元素，其化學符號為 **Bk**，原子序數為 97，屬於錒系元素和超鈾元素，具有放射性。位於美國加州柏克萊的勞倫斯柏克萊國家實驗室在 1949 年 12 月首次合成出鉳元素，因此鉳以伯克萊（Berkeley）命名。鉳是繼錼、鈽、鋦和鋂後第五個被發現的超鈾元素。

最常見的鉳同位素是鉳 - 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。第二重要的同位素鉳 - 247 要用高能量 α 粒子向鋦 - 244 進行撞擊而產生，是鉳最穩定的同位素，半衰期為 1380 年。

從 1967 年至今，在美國生產的鉳元素僅僅超過 1 克。除在科學研究中用來合成更重的超鈾元素外，鉳沒有實際的用途。2009 年，在進行 250 天的輻射後，橡樹嶺國家實驗室製成了 22 毫克的鉳 - 249，並在其後的 90 天內對該樣本進行了純化處理。純化後的鉳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。

鉳是一種柔軟的銀白色放射性金屬。鉳 - 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鉳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。

## 歷史

1949 年 12 月，格倫・狄奧多・西博格、阿伯特・吉奧索和史丹利・傑拉德・湯普森使用柏克萊加州大學的 1.5 公尺直徑迴旋加速器，成功合成並分離出鉳元素。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柏克萊城（Berkeley），將第 97 號元素命名為 Berkelium（符號 Bk），就像它的化學同系物鋱（Terbium，65 號）是以礦物發現所在地瑞典伊特比（Ytterby）命名的一樣。」

鉳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鉳分離出來。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柏克萊國家實驗室的 1.5 公尺直徑迴旋加速器中，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：

　
: $\mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ +\ _{2}^{4}He\ \longrightarrow \ _{\ 97}^{243}Bk\ +\ 2\ _{0}^{1}n} $

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鉳。離心分離後，產物再次被溶於硝酸中。要從鋂中分離出鉳，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（AmF 
3）的形式沉澱出來。這一步的產物包括三氟化鋦和三氟化鉳。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過氯酸中。

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鉳元素。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。

## 特性

### 物理特性

鉳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。鉳的許多物理和化學特性與鋱相似。鉳的密度為 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）。鉳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 奈米（紅光）和 742 奈米（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鉳或鹵化鉳一起加熱，使鉳離子在熔化了的玻璃中分散。

當溫度介乎 70 K 和室溫之間時，鉳呈居里外斯順磁性，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，鉳會轉為呈反鐵磁性。鉳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（Δf_H_°）為−601 kJ/mol−1。Bk3+ 與 Bk0 間的標準電極電勢為−2.01 V。中性鉳原子的游離電勢為 6.23 eV。

### 同素異形體

在一般情況下，鉳的結構是最穩定的 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- 鉳會轉變為 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，鉳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 鉳都不會再進行相變。

加熱後，α- 鉳會變為面心立方結構（但與 β- 鉳稍有不同），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- 鉳。科學家認為這一相變發生時的溫度與鉳的熔點非常相近。

### 化學特性

和所有錒系元素一樣，鉳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）和五價（+5）的鉳化合物。二價（+2）鉳化合物也有可能存在，但目前仍不確定。鉳的鑭系同系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。鉳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，鉳會與熔化了的金屬、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。

### 同位素

目前已知屬性的鉳同位素共有 20 種，同核異構物共 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。鉳 - 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。鉳 - 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。第二重要的鉳同位素是鉳 - 247，它像大部分錒系元素的同位素一樣會釋放 α 粒子。

## 存量

由於所有鉳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。因此所有的原始的鉳元素（地球形成時存在的鉳）至今都已衰變殆盡了。

在地球上，鉳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，如車諾比核事故、三英里島核泄漏事故和 1968 年圖勒空軍基地 B-52 墜毀事件等的發生地點。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，其中也包括了鉳。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鉳同位素主要是鉳 - 249。在儲存和運載時，大部分的鉳會經 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。

## 合成與提取

### 同位素的製備

在核反應爐中對鈾（238U）或鈽（239Pu）進行中子撞擊，可以形成鉳。首先，鈾燃料經中子捕獲（又稱 (n,γ) 反應或中子聚變）變為鈽：

　
: $\mathrm {^{238}_{\ 92}U\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow[{23.5\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow[{2.3565\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu} $ （箭頭下的時間為半衰期）

鈽 - 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：

　
: $\mathrm {^{239}_{\ 94}Pu\ {\xrightarrow {4(n,\gamma )}}\ _{\ 94}^{243}Pu\ {\xrightarrow[{4.956\ h}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 95}^{243}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{244}Am\ {\xrightarrow[{10.1\ h}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{244}Cm} \quad ;\quad \mathrm {^{244}_{\ 96}Cm\ {\xrightarrow {5(n,\gamma )}}\ _{\ 96}^{249}Cm} $

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。

　
: $\mathrm {^{249}_{\ 96}Cm\ {\xrightarrow[{64.15\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 97}^{249}Bk\ {\xrightarrow[{330\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 98}^{249}Cf} $

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鉳同位素，而是衰變為鉲同位素 250Cf：

　
: $\mathrm {^{249}_{\ 97}Bk\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 97}^{250}Bk\ {\xrightarrow[{3.212\ h}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 98}^{250}Cf} $

雖然 247Bk 是鉳最穩定的同位素，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 衰變形成鉳 - 247，就已吸收了更多的中子，形成別的同位素了。因此 249Bk 是最容易合成的鉳同位素，但其產量仍然微乎其微（美國在 1967 至 1983 年間的鉳產量總和只有 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，產生了鉳 - 247：

　
: $\mathrm {^{244}_{\ 96}Cm\ {\xrightarrow[{}]{(\alpha ,n)}}\ _{\ 98}^{247}Cf\ {\xrightarrow[{3.11\ h}]{\epsilon }}\ _{\ 97}^{247}Bk} $

　
: $\mathrm {^{244}_{\ 96}Cm\ {\xrightarrow[{}]{(\alpha ,p)}}\ _{\ 97}^{247}Bk} $

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，合成了鉳 - 242。鉳 - 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。

　
: $\mathrm {^{235}_{\ 92}U\ +\ _{\ 5}^{11}B\ \longrightarrow \ _{\ 97}^{242}Bk\ +\ 4\ _{0}^{1}n\quad ;\quad _{\ 90}^{232}Th\ +\ _{\ 7}^{14}N\ \longrightarrow \ _{\ 97}^{242}Bk\ +\ 4\ _{0}^{1}n} $

　
: $\mathrm {^{238}_{\ 92}U\ +\ _{\ 5}^{10}B\ \longrightarrow \ _{\ 97}^{242}Bk\ +\ 6\ _{0}^{1}n\quad ;\quad _{\ 90}^{232}Th\ +\ _{\ 7}^{15}N\ \longrightarrow \ _{\ 97}^{242}Bk\ +\ 5\ _{0}^{1}n} $

### 分離

鉳在液體中有著較穩定的 + 4 氧化態，因此要把鉳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。三價鉳離子可以被氧化為 + 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 Cr 
2O2− 
7）、硫醇銀 (I)（Ag 
2S 
2O 
8）、二氧化鉛（PbO 
2）和臭氧（O 
3）等，另也可用光化學氧化過程。製成的四價鉳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。這些過程都能將鉳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，而是在各種核分裂衰變鏈中產生的。）

橡樹嶺國家實驗室採用的方法如下：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，其中的鉳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鉳從鈰中分離出去。

### 鉳金屬的製備

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，以研究固態鉳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 克的鈽 - 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鉳元素（0.6 微克）。這是目前唯一一種可用來製造可稱量的鉳的方法，且大部分實驗所用到的固態鉳重量都不超過幾微克。

世界上主要用來製造鉳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、數毫克鉳 - 249 和鑀以及數皮克鐨。從 1967 年至今在橡樹嶺生產的鉳 - 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鉳的還原反應，首次製備了鉳金屬，共製成 1.7 微克。他們把三氟化鉳懸掛在鎢絲上，置於由鉭做成的坩堝上方，坩堝裝著熔化了的鋰。

　
: $\mathrm {BkF_{3}\ +\ 3\ Li\ \longrightarrow \ Bk\ +\ 3\ LiF} $

用四氟化鉳也能達到類似的結果。用釷和鑭還原四價鉳離子，也會形成鉳金屬。

## 化合物

### 氧化物

已知的氧化鉳有兩種，其中的鉳氧化態分別為 + 3（三氧化二鉳，Bk2O3）和 + 4（二氧化鉳，BkO2）。二氧化鉳是一種棕色的固體，三氧化二鉳則是熔點為 1920 °C 的黃綠色固體，可通過氫分子來還原二氧化鉳而取得：

　
: $\mathrm {2\ BkO_{2}\ +\ H_{2}\ \longrightarrow \ Bk_{2}O_{3}\ +\ H_{2}O} $

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，有報告稱一氧化鉳（BkO）是一種灰色的脆弱固體。

### 鹵化物

鉳鹵化物中鉳的氧化態為 + 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。三氟化鉳和三氯化鉳中鉳原子的配位呈三帽三角菱柱形，配位數為 9。在三溴化鉳中，鉳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。三碘化鉳中的鉳配位呈八面體形。

四氟化鉳（BkF4）是一種黃綠色的離子固體，與四氟化鈾和四氟化鋯同型。三氟化鉳（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。

1962 年，科學家首次分離並研究了三氯化鉳（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，含有氧化鉳的中空石英管，再注入氯化氫。製成三氯化鉳為綠色固體，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。

已知的三溴化鉳共有兩種，其中鉳的配位數分別為 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，一部分的鉳 - 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。化合物中的鉳以每天 0.22% 的速率衰變為鉲，這有礙對鉳化合物的研究。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。

### 其他無機化合物

鉳 - 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鉳（BkH3）或鉳金屬與這些元素反應而製得。

三硫化二鉳（Bk2S3）是一種棕黑色晶體。在 1130 °C 使氧化鉳與硫化氫和二硫化碳的氣態混合物反應，或使鉳金屬直接和硫反應，都可以形成三硫化二鉳。

在 1 莫耳濃度的氫氧化鈉溶液中，氫氧化鉳 (III) 和氫氧化鉳 (IV) 都是穩定的。磷酸鉳 (III)（BkPO4）是一種固體，並在綠光照射下會有強烈的螢光反應。要製備氫化鉳，須使鉳金屬和氫氣在大約 250 °C 的溫度下反應。氫化鉳的化學式中，氫的系數不是整數：BkH2+x（0 < x < 1）。鉳還有幾種其他的鹽，包括硫氧化鉳（Bk2O2S）以及水合硝酸鉳（Bk(NO 
3) 
3·4H 
2O）、水合氯化鉳（BkCl 
3·6H 
2O）、水合硫酸鉳（Bk 
2(SO 
4) 
3·12H 
2O）和水合草酸鉳（Bk 
2(C 
2O 
4) 
3·4H 
2O）。Bk 
2(SO 
4) 
3·12H 
2O 在 600 °C 溫度下於氬氣中（為避免氧化成 BkO 
2）經熱分解後，會產生硫氧化鉳 (III) 晶體（Bk 
2O 
2SO 
4）。該化合物在惰性環境裏在 1000 °C 以下不會熱分解。

### 有機化合物

鉳能形成三角型 (η5–C5H5)3Bk 茂金屬，含有三個環戊二烯基團。合成方法是在 70 °C 下使三氯化鉳與熔化了的二茂鈹（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。由於鉳具有高放射性，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。

## 應用

目前鉳在基礎科學研究之外沒有實際的用途。鉳 - 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 毫克的鉳 - 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。

## 核燃料循環

鉳的核分裂屬性與其鄰近的錒系元素不同，這使鉳不能成為一種有效的核反應燃料。鉳 - 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，大部分的鉳 - 249 會轉變為鉳 - 250，再迅速衰變為鉲 - 250。理論上，鉳 - 249 可以在快中子增殖反應爐中維持核連鎖反應。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，但仍然會大大超出鉳在全球的總產量。

鉳 - 247 在熱中子反應爐和快中子反應爐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。球體鉳 - 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。

## 安全

科學家並不瞭解鉳會對人的身體有何影響，而且無法拿其他元素借鑒，因為鉳的輻射產物很不同（鉳釋放電子，而大部分其他錒系元素則釋放 α 粒子和中子）。鉳 - 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，鉳 - 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。

大部分有關鉳的毒性的數據都是來自於動物實驗的。當老鼠進食鉳之後，大約只有 0.01% 的鉳元素會進入血液。血液中的鉳有 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% 進入睪丸或 0.01% 進入卵巢，並永久存留；約 10% 排出體外。鉳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。人類骨骼裏鉳 - 249 的量的允許上限為 0.4 納克。

## 注釋

## 參考

## 書目

* Greenwood, Norman N; Earnshaw, Alan. Chemistry of the Elements 2. Oxford: Butterworth-Heinemann. 1997. ISBN 0-08-037941-9.
* Holleman, Arnold F.; Wiberg, Nils. Textbook of Inorganic Chemistry 102. Berlin: de Gruyter. 2007. ISBN 978-3-11-017770-1.
* Peterson, J. R.; Hobart D. E. The Chemistry of Berkelium. Emeléus, Harry Julius (編). Advances in inorganic chemistry and radiochemistry **28**. Academic Press. 1984: 29–64 [2013-03-18]. ISBN 0-12-023628-1. doi:10.1016/S0898-8838(08)60204-4. （原始內容存檔於 2020-09-23）.

## 外部連結

* 元素鉳在洛斯阿拉莫斯國家實驗室的介紹（英文）
* EnvironmentalChemistry.com —— 鉳（英文）
* 元素鉳在 _The Periodic Table of Videos_（諾丁罕大學）的介紹（英文）
* 元素鉳在 Peter van der Krogt elements site 的介紹（英文）
* WebElements.com – 鉳（英文）