氢原子百科 
镄（fermium）位于元素周期表第七周期，ⅢB族，是人工合成的锕系元素，元素符号为Fm，原子序为100。镄是锕系元素中具有放射性的超铀金属元素，化合价主要是+2和+3价。除了热核爆炸中可生成镄元素外，通过中子撞击253Es等方式也可人工合成镄元素。[2][6][4]
1952年11月1日，美国化学家西博格等人在热核炸弹爆炸实验的爆炸地点收集的土壤中用离子交换法分离出了255Fm。1954年伯利克实验室及阿贡国家实验室利用14N和238U之间的核反应以及对钚和锎进行强烈的中子辐射，在实验室中得到了254Fm。除了美国团队之外，瑞典斯德哥尔摩的诺贝尔物理研究所在1953至1954年初，该团队以氧原子核撞击铀原子核，成功合成了一些较轻的镄同位素。[6][7]
1955年8月，在瑞士日内瓦召开的和平利用原子能国际科学技术会议中，根据人工合成这个新元素者们的建议，将100号元素命名为fermium，元素符号定为Fm，以纪念在20世纪中在原子和原子核科学中作出贡献的物理学家费米（E.Fermi）。[6]镄具有放射性，对于镄的最重要同位素257Fm，国际辐射防护委员会规定的年摄入量限制为0.0002mCi。[1]
发现历史
在1950-1951年，国际的科学杂志中就曾报道过100号元素的发现，并以拉丁文中“一百（centum）”一词将其命名为centurium，元素符号定位Ct。这种名称在国外教科书中出现后，1953年中国科学院编译局修订的《化学物质命名原则》中把100号元素名称定为钲，于是这个名称便陆续在中国编译的一些的物理、化学教科书和一些期刊中出现。有些书本还列出了人工合成100号元素的核反应式。但是后来这个发现结果并没有得到证实和承认。[6]
1952年11月1日，美国在太平洋比基尼诸岛上进行了一次热核炸弹爆炸的实验，并从爆炸地点收集了几百公斤土壤，运回美国。以西博格（Glenn T. Seaborg）和吉奥索（Albert Ghiorso）为首的一些科学家研究了这种炸弹爆炸后散落的碎渣，用离子交换法分离它们后，发现其中有α衰变为22小时的100号元素，质量数为255。[6]
除了从核聚变间接产生的产物中得到镄之外，1954年伯利克实验室及阿贡国家实验室利用14N和238U之间的核反应以及对钚和锎进行强烈的中子辐射，在实验室中得到了254Fm。除了美国团队之外，瑞典斯德哥尔摩的诺贝尔物理研究所在1953至1954年初，该团队以氧原子核撞击铀原子核，成功合成了一些较轻的镄同位素（如250Fm），这些结果同样在1954年发布。但是，由于伯克利团队发布日期比较早，一般还是认为伯克利团队最先发现镄元素。[6][7]
1955年8月，在瑞士日内瓦召开的和平利用原子能国际科学技术会议中，根据人工合成这个新元素者们的建议，将100号元素命名为fermium，以纪念在20世纪中在原子和原子核科学中作出贡献的诺贝尔物理学奖得主费米（E.Fermi）。中国将其命名为“镄”。[6]
结构
物理性质
镄的原子量为257，第一电离能为6.50eV，鲍林标度下的电负性为1.3，预测其密度为9.7g/cm3。[8]利用原子束磁共振技术，对254Fm样品进行测量，测定出其磁矩为1.16052。通过测量温度范围为642-905K之间的Fm-Sm和Fm，Es-Yb合金中Fm分压直接测定镄在298K下的升华焓为14213kJ/mol。由于Fm的升华焓与二价Es、Eu和Y 的升华焓相似，因此可推测出Fm在金属态下是二价的，Fm原子半径和熔点的估计值分别为0.198nm和1125K。[5]
化学性质
镄化学性质的研究仅使用示踪剂量，其化学性质是重锕系元素的典型特征，以+3价为主，但可以被镁等还原剂还原为+2价，Fm2+比Es2+稳定，但不如Md2+稳定，Fm4+不稳定。固态的纯镄化合物还没有被制备出，但已通过共晶技术将镄（III）在具有相同电荷的稀土基质中的微量成分进行了研究。镄与稀土元素的氟化物和氢氧化物共沉淀。在水溶液中，镄以 Fm3+ 的形式存在，其水合数为16.9，酸解离常数为1.6 × 10-4（pKa =3.8）。Fm3+ 可以与多种带有氧等硬供体原子的有机配体形成络合物，这些络合物通常比轻锕系元素的络合物更稳定，例如，Fm3+-二氨基环己烷四乙酸体系的logβ1=19.56。镄还会与氯化物或硝酸盐等配体形成络合物，这些络合物同样比锿或锎形成的络合物更稳定。[1][4][3]
较重的锕系元素中以离子键为主，由于锕系收缩的影响，镄的有效核电荷较高，因此镄形成的金属配位键较短且较强，因此Fm3+的离子半径小于An3+离子。在较重的锕系元素中，逐渐趋于形成+2价氧化态，且从锿处开始出现+2价，因此使用中等强度的还原剂如氯化钐（II）可将Fm3+还原成稳定的Fm2+。在水介质中，Fm的电极电势通过放射电化学和其他技术进行了研究，其在酸性条件下的还原电势如图。[1][2][3]
同位素
至2013年，已知的镄同位素共有26种，其中有7种是核异构体，原子量在241-259之间，所有的镄同位素都具有放射性。[9]寿命最长的同位素是α放射体的257Fm，半衰期为82天，是唯一能用于研究镄的宏观性质核反应的同位素，最早由13C离子轰击252Cf时检测到。但是，因为中间镄的同位素243-256Fm的半衰期较短，在俘获到一个中子之前大部分已经完全衰变，因此由中子照射252Cf或253Es生成257Fm的产额极其有限，257镄的最大来源是地下核试验的碎岩样品。其余镄同位素的半衰期大部分在1ms到30分钟之间。[1][3][4]
| 核素 | 半衰期 | 衰变方式（分支比，%） | 产生方式 |
|---|---|---|---|
| 241Fm | 730us | SF α（<14） β（<12） | -------------------------- |
| 242Fm | 800us | SF（~100） | -------------------------- |
| 243Fm | 231ms | α（~91） SF（~9） | -------------------------- |
| 244Fm | 3.12ms | SF（100） | 233U(16O,5n) |
| 245Fm | 4.2s | α | 233U(16O,4n) |
| 246Fm | 1.54s | α（92） SF（8） | 235U(16O,5n) |
| 247Fm | 35s | α（~50） ε（~50） | 239Pu(12C,4n) |
| 248Fm | 37s | α（99.9） SF（0.1） | 240Pu(12C,4n) |
| 249Fm | 2.6min | α | 238U(16O,5n) |
| 250Fm | 30min | α（＞90） ε（＜10） | 238U(16O,4n) |
| 251Fm | 7.0h | α（~1） ε（~99） | 249Cf(α,3n) |
| 252Fm | 22.8h | α（~100） SF（0.0025） | 238U(18O,4n) |
| 253Fm | 3.0d | α（21） ε（88） | 252Cf(α,3n) |
| 254Fm | 3.24h | α（＞99） SF（0.059） | 多次中子俘获 |
| 255Fm | 20.1h | α（＞99） SF（2.4×10-5） | 235Es衰变子核 |
| 256Fm | 2.63h | α（8.1） SF（91.9） | 253Es(α,p) |
| 257Fm | 82d | α（99.8） SF（0.2） | 多次中子俘获 |
| 258Fm | 370us | SF（100） | -------------------------- |
| 259Fm | 1.5s | SF（100） | -------------------------- |
核爆炸中生成
核聚变是将质量小的氘核和氚核聚合为较重的氦核，并释放一个中子：[6]
此过程中会产生大量的中子。这些中子被热核装置种的金属铀吸收，生成253U，254U，255U等超重核。这些超重核里的中子数和质子数比远超过核稳定的比值，因此会发生β衰变，生成一些超铀元素的同位素。238U在吸收了17个中子后，生成255U，接着进行β衰变，就会生成255Fm。[6]
人工合成
制备Fm的轻同位素可用重离子核反应，如Ne离子轰击Th、O离子轰击U、C离子轰击Pu。用α粒子轰击Cf可制备质量数为250-253的同位素。镄是最后一个能通过中子俘获的方式制备的元素，在反应堆重用俘获中子的方法可以制备出A≥254的镄同位素，如：[6][4]
存在
所有镄同位素的半衰期都很短，因此镄在地球形成的过程中可能存在的镄现在已经衰变了。地壳中天然存在的铀和钍合成镄需要多次捕获中子，这是一种极其罕见的事件。从镅到镄的超铀元素可以在奥克洛核反应堆（非洲的一处天然核反应堆）中自然出现，但镄已不再出现。因此，大多数镄是在地球上的科学实验室、高功率核反应堆或核武器实验中产生的，并且存在时间很短。[10]
毒性
对于镄的同位素257Fm，国际辐射防护委员会规定的年摄入量限制为0.0002mCi。[1]对于253Fm，摄入限值为107Bq（1 Bq对应于每秒一次衰变），吸入限值为105Bq。[10]
参考资料 10
- Fermium | Fm | CID 23998 - PubChem — Pubchem
- 参考 2
- Fm — Pubchem
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 镄 — 大英百科全书
- Fm — Academic Accelerator