全部具有放射性，无一例外
铋之后，没有任何原子核真正稳定。半衰期从钍-232的140亿年——比地球更古老，而且至今仍然存在——到最重元素的几分之一秒不等。
十五种放射性金属，其中四种天然存在，十一种由人工制成
锕系元素
从锕到铹，每一种都是放射性的。只有钍和铀在自然界中以可用数量存在；其余的要么是短暂的衰变产物，要么完全由人工合成。它们共同用于为航天器提供动力、测定岩石年代、治疗癌症，并将20世纪一分为二。
- 成员
- 15
- 族
- f区，第7周期
- 电子构型
- [Rn] 5f¹⁻¹⁴ 6d⁰⁻¹ 7s²
- 放射性
- 15
在元素周期表中突出显示
每个成员
15个锕系元素
89
Ac
锕
227 u
放射性极强，比镭强150倍——锕在黑暗中发出淡蓝色的光。
90
Th
钍
232.038 u
含量是铀的3倍，是一种潜在的反应堆燃料，但不易被武器化。
91
Pa
镤
231.036 u
最稀有、最昂贵的天然元素之一——提取125 g曾耗资50万美元。
92
U
铀
238.029 u
最重的原生元素，也是将20世纪一分为二的元素。
93
Np
镎
237 u
第一种超铀元素，于1940年用中子轰击铀制得。
94
Pu
钚
244 u
使原子时代成为可能，并为飞越太阳作用范围的航天器提供动力的元素。
95
Am
镅
243 u
安静地存在于全球数百万个烟雾探测器中的元素。
96
Cm
锔
247 u
以居里夫妇命名，也是分析过火星土壤的同位素所属的元素。
97
Bk
锫
247 u
以纳克级数量制得，主要用作制造更重元素的靶材。
98
Cf
锎
251 u
强大的中子源，可用于油井测井和癌症治疗。
99
Es
锿
252 u
在首次氢弹试验的沉降物中发现，样品由飞越云团的飞行器采集。
100
Fm
镄
257 u
通过中子轰击，能够以可称量数量制得的最重元素。
101
Md
钔
258 u
第一种逐个原子制得并鉴定的元素。
102
No
锘
259 u
瑞典、美国和苏联团队围绕其发现展开了长达十年的争议。
103
Lr
铹
262 u
最后一种锕系元素，其电子排布打破了预期模式。
定义它们的特征
构成锕系元素的三件事
比镧系元素更多变
早期锕系元素不会像镧系元素隐藏4f电子那样隐藏5f电子，因此这些电子会参与成键。只有铀的氧化态范围从+3到+6。超过镅之后，5f电子局域化，性质变得类似镧系元素，稳定在+3价。
易裂变和可转换
铀-235和钚-239维持链式反应。铀-238和钍-232不能维持链式反应，但会俘获中子，转变为能够维持链式反应的核素。这一区别构成了核工程的全部基础。
周期性趋势
它们在家族中的变化方式
离子半径会像镧系元素那样沿系列逐渐收缩。稳定性随原子序数增加而崩溃：超过镄（100）的所有元素都只能在加速器实验中存在，每次仅生成并探测少量原子。
现实世界中的应用
它们的用途
铀
反应堆燃料和武器。天然铀含有99.3%的U-238；只有占0.7%的U-235能够维持链式反应，这正是浓缩的目的。
钚
武器，以及作为Pu-238使用的放射性同位素热电发生器；后者至今仍为距离地球超过240亿km的旅行者1号提供动力。
钍
其丰度是铀的三倍，并且可能成为一种更难被武器化的反应堆燃料。含钍的纱罩曾照亮街道长达一个世纪。
镅
数百万家用烟雾探测器中的电离源——每个约含0.3微克。
锎
一种强度足以用于油井测井和癌症治疗的中子源：1微克每秒发射230万个中子。
锕和锔
Ac-225用于针对无法用其他方法治疗的癌症进行靶向α治疗；锔源曾为火星探测车上的X射线光谱仪提供动力。
处理
安全
表中危险性最高的一族。它们全部具有放射毒性，其中几种还是化学性质有毒的重金属。钚和钋等α发射体在体外相对无害，而进入体内则极其危险，因为α粒子会在极短距离内释放全部能量。除痕量天然钍和铀之外的每一种锕系元素，都需要许可证、屏蔽和隔离。
值得了解
- 旅行者1号自1977年以来一直依靠钚-238的热量运行，预计将在2020年代中期继续传输信号。
- 大约17亿年前，加蓬的奥克洛曾运行着一座天然核反应堆，持续了数十万年；当时天然铀的富集度仍高到足以自行达到临界。
- 锿是在第一次氢弹试验的放射性沉降物中发现的，样品来自飞越云团的飞机收集的碎片。
常见问题
关于锕系元素
为什么铀-235可以裂变，而铀-238不行？
原子核配对效应。U-235的中子数为奇数，因此再加入一个中子会释放足够的结合能，使原子核立即越过裂变势垒，即使加入的是慢中子也如此。U-238的中子数为偶数；加入中子释放的能量较少，只有携带自身动能的快中子才能使其裂变。这就是反应堆要对中子进行慢化以及必须进行富集的原因。
可裂变材料和可转换材料有什么区别？
易裂变核素能够自行维持链式反应——U-235、Pu-239、U-233。可转换核素不能自行维持链式反应，但会俘获一个中子并嬗变成能够维持链式反应的物质：U-238变为Pu-239，Th-232变为U-233。增殖反应堆就是为有意进行这种转换而存在的。
靠近锕系元素是否安全？
贫铀和钍是弱α发射体，完整的金属可被皮肤阻挡——人们曾使用钍制纱罩一个世纪。危险在于吸入或摄入，此时α粒子会将全部能量沉积在活组织内部。镅之后的所有元素在任何情况下都具有危险性，只存在于有屏蔽的设施内。