锕系元素：列表、性质与放射性

锕系元素是从锕（89）到铹（103）的 15 种放射性金属。它们属于第 7 周期，但被单独列在主表下方的第二行。只有钍和铀在自然界中大量存在，其余大多数最初都是人工制得的。

5f 系列

在锕系元素中，电子依次填入 5f 亚层，就像镧系元素填充 4f 一样。由于 5f 和 6d 轨道能量相近，规律性较差：锕为 [Rn] 6d¹ 7s²，钍为 [Rn] 6d² 7s²，铀为 [Rn] 5f³ 6d¹ 7s²，钚为 [Rn] 5f⁶ 7s²。到锘和铹时，5f 亚层已经填满。

格伦·西博格于 1944 年提出把锕系元素单独列为一行。在此之前，钍、镤和铀被放在铪、钽和钨的下方。

所有锕系元素都有放射性，没有一种具有稳定同位素。钍-232 和铀-238 的半衰期分别约为 140 亿年和 45 亿年，因此自地球形成以来一直留存至今，但较重的锕系元素衰变要快得多。锿和镄最初是在 1952 年首次氢弹试验的残骸中发现的，镄之后的元素只能在粒子加速器中一次制得几个原子。

锕系元素最重要的反应是核裂变。铀-235 原子核吸收一个中子后，会分裂成两个较小的原子核，同时释放出更多中子和大量能量，例如：铀-235 + 中子 → 钡-141 + 氪-92 + 3 个中子。这些中子会继续使其他原子核裂变，形成链式反应，推动核反应堆运转。

锕系元素是致密的银白色金属，在空气中会失去光泽。前部的锕系元素有多种氧化态，因为它们的 5f 电子容易失去：铀和钚的氧化态都从 +3 到 +6。铀与氟反应生成六氟化铀（U + 3F₂ → UF₆），这是一种用于浓缩铀的挥发性化合物。从镅开始，锕系元素的表现更像镧系元素，主要氧化态为 +3。

富集了铀-235 的铀是核电站的燃料，钚-239 用于核武器和某些反应堆燃料。钚-238 在衰变时持续放热，为旅行者号探测器以及好奇号和毅力号火星车等航天器提供动力。镅-241 是许多家用烟雾探测器中的辐射源。

锎-252 是启动反应堆的中子源，锕-225 正在针对某些癌症进行试验。由于具有放射性和毒性，处理所有锕系元素都必须格外小心。