镅

鋂已知的氧化物有三種，分別為AmO（二价）、Am₂O₃（三價）和AmO₂（四價）。一氧化镅只以微量制备，尚未详细表征。[35]三氧化二鋂是一種棕紅色固體，熔點為2205 °C。[36]鋂的幾乎所有應用用的都是二氧化鋂固體。與多數其他錒系二氧化物相同，二氧化鋂也是一種黑色固體，具立方晶體結構（氟石）。[37]

三價鋂的草酸鹽在室溫下真空抽乾後，化學式為Am₂(C₂O₄)₃·7H₂O。在真空中加熱到240 °C後，當中的水會脫離，化合物會在300 °C時分解成AmO₂，分解過程大約在470 °C時完成。[22]這種草酸鹽溶於硝酸當中，最大溶解度為0.25 g/L。[38]

鋂鹵化物的氧化態有+2、+3和+4，[39]其中+3態最為穩定，特別在溶液中。[40]

三價鋂可用鈉汞齊還原為二價鋂鹽，形成黑色的鹵化物：AmCl₂、AmBr₂和AmI₂。這些鹽很容易和氧反應，並會在水中氧化，釋放氫氣並變回三價鋂。二氯化鋂的晶體結構屬於正交晶系，晶格常數為：a = 896.3 ± 0.8 pm，b = 757.3 ± 0.8 pm和c = 453.2 ± 0.6 pm。二溴化鋂的晶體結構屬於四方晶系，晶格常數為：a = 1159.2 ± 0.4和c = 712.1 ± 0.3 pm。[41]鋂金屬和相應的鹵化汞（HgX₂，X可以是Cl、Br或I）也可以形成這些化合物：[42]

${\displaystyle \mathrm {\ Am\ +\ HgX_{2}\ {\xrightarrow {400-500^{\circ }C}}\ AmX_{2}\ +\ Hg\ } }$

三氟化鋂（AmF₃）不易溶，在弱酸溶液中Am³⁺和氟離子反應後會沉澱出來：

${\displaystyle \mathrm {Am^{3+}\ _{(aq)}+\ 3\ F^{-}\ _{(aq)}\longrightarrow \ AmF_{3}\ _{(s)}\downarrow } }$

固態三氟化鋂在與氟氣反應後，會形成四氟化鋂（AmF₄）：[43][44]

${\displaystyle \mathrm {2\ AmF_{3}\ +\ F_{2}\ \longrightarrow \ 2\ AmF_{4}} }$

另一種四價的氟化鋂固體是KAmF₅。[43][45]鋂在水溶狀態時也會呈四價氧化態。要產生以上的氟化鋂，須將黑色的Am(OH)₄溶於15 M濃度的NH₄F中，直到鋂的濃度達到0.01 M為止。所得紅色溶液的特徵吸收光譜和AmF₄相似，但不同於鋂的其他氧化態。當加熱至90 °C時，四價鋂溶液並沒有發生岐化或還原反應，但的α粒子輻射使其自身逐漸還原為三價鋂。[26]

大部分三價鹵化鋂都會形成六方晶體，其顔色及鹵素原子間結構則各異。三氯化鋂（AmCl₃）是紅色的，結構與三氯化鈾同型（空間群為P6₃/m），熔點為715 °C。[39]三氟化鋂與LaF₃同型（空間群為P6₃/mmc），三碘化鋂則與BiI₃同型（空間群為R3）。三溴化鋂卻例外，結構與正交晶體PuBr₃同型，空間群為Cmcm。[40]把二氧化鋂溶於氫氯酸後進行蒸發，可形成鋂的六水合物晶體（AmCl₃·6H₂O）。這些晶體具吸濕性，外表呈黃、紅色，結構屬於單斜晶系。[46]

把相應的鹵化鋂與氧或Sb₂O₃反應後，可製成鋂的鹵氧化物Am^VIO₂X₂、Am^VO₂X、Am^IVOX₂和Am^IIIOX，其中X表示鹵素。通過氣態水解過程則能夠產生AmOCl：[42]

${\displaystyle \mathrm {AmCl_{3}\ +\ \ H_{2}O\ \longrightarrow \ AmOCl\ +\ 2\ HCl} }$

鋂的已知氧族元素化合物包括鋂的硫化物AmS₂、[47]硒化物AmSe₂和Am₃Se₄[47][48]以及碲化物Am₂Te₃和AmTe₂。[49]鋂（²⁴³Am）能夠和氮族元素磷、砷、[50]銻及鉍形成化學式為AmX的化合物。這些化合物都是立方晶系的。[48]

單矽化鋂（AmSi）及「二矽化鋂」（實際上是AmSi_x，其中1.87 < x < 2.0）可通過在真空中使用單質矽還原三氟化鋂形成，前者溫度要在1050 °C，後者則須在1150至1200 °C。AmSi是一種黑色固體，與LaSi同構，具正交晶體結構。AmSi_x外表具亮銀色光澤，晶體結構屬於四方晶系（空間群為I4₁/amd），與PuSi₂和ThSi₂同構。[51]鋂的硼化物包括AmB₄和AmB₆。在真空或惰性大氣裏將鋂的某種氧化物或鹵化物與二硼化鎂一同加熱，能夠形成四硼化鋂。[52][53]

(η⁸-C₈H₈)₂Am結構

鋂能夠與兩個環辛四烯配位體形成類似於双(环辛四烯)合铀的金屬有機配合物(η⁸-C₈H₈)₂Am。[54]鋂也會和三個環戊二烯形成三角形的(η⁵-C₅H₅)₃Am配合物。[55]

延伸X光吸收細微結構（EXAFS）已證實，在含有n-C₃H₇-BTP和Am³⁺離子的溶液中，存在Am(n-C₃H₇-BTP)₃型的配合物，其中BTP指2,6-二(1,2,4-三嗪-3-基)吡啶。某些BTP型配合物只和鋂相互作用，因此在提取鋂的過程中相當有用。[56]

同位素^242m1Am（半衰期為141年）的熱中子吸收截面最高（5,700靶恩）[58]，因此維持核連鎖反應所需的臨界質量很低。裸露的^242m1Am球體臨界質量大約為9至14公斤（不確定性是由於缺乏有關其物質特性的數據）。加上金屬反射体後，臨界質量可降至3至5公斤，如果使用水反射体則更低。[59]這樣小的臨界質量有助於製造可移動核武器，但由於^242m1Am的稀少和昂貴，故未能實現。其餘兩個同位素²⁴¹Am和²⁴³Am的臨界質量則相對更高：前者為57.6至75.6公斤，後者為209公斤。[60]同樣由於稀少和昂貴，所以鋂未能用作核反應爐中的核燃料。[61]

有科學家提出一種十分緊密的10 kW功率高通量反應爐，它只須使用20克^242m1Am。這種低功率反應爐可作較安全的中子源，供醫院作放射性治療。[62]

層析洗提曲線，能看出鑭系的鋱（Tb）、釓（Gd）和銪（Eu）與相應錒系的錇（Bk）、鋦（Cm）和鋂（Am）之間的相近之處。

幾十年來，鋂都是在核反應爐中少量生產的，至今²⁴¹Am和²⁴³Am同位素已達到幾公斤的產量。[72]不過，由於分離過程極為繁複，自從1962年出售以來，每克²⁴¹Am的價格停留在1,500美元左右，並沒有大幅變動。[73]較重的²⁴³Am同位素的單次產量則更少，分離過程也更為複雜，因此價格也更高，每毫克約售100至160美元。[74][75]

鈾是反應爐中最常見的物質，但鋂並不是從鈾直接產生的，而是經過以下反應從鈈同位素²³⁹Pu生成的。

${\displaystyle \mathrm {^{238}_{\ 92}U\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow[{23.5\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow[{2.3565\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu} }$

²³⁹Pu在吸收兩顆中子（亦即(n,γ)反應）和一次β衰變以後，產生²⁴¹Am：

${\displaystyle \mathrm {^{239}_{\ 94}Pu\ {\xrightarrow {2(n,\gamma )}}\ _{\ 94}^{241}Pu\ {\xrightarrow[{14.35\ yr}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 95}^{241}Am} }$

乏核燃料中存在的鈈有12%是²⁴¹Pu。由於該同位素會自發變為²⁴¹Am，因此可以將它萃取出來，以生成更多的²⁴¹Am。[73]但是這一過程需時甚久，原先的²⁴¹Pu要在15年後才會有一半變為²⁴¹Am，而且²⁴¹Am的量在70年後，便不會再提升。[76]

產生出的²⁴¹Am在反應爐中經過中子捕獲，可用作製造更重的鋂同位素。在輕水反應堆（LWR）當中，79%的²⁴¹Am轉變為²⁴²Am，10%轉變為同核異構體^242mAm：[note 1][77]

79%:   ${\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am} }$

10%:   ${\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ \ \ 95}^{242m}Am} }$

鋂-242的半衰期只有大約16小時，因此進一步向上轉化為²⁴³Am的過程效率很低。後者通常是在高中子通量下使²³⁹Pu捕獲4顆中子形成的：

${\displaystyle \mathrm {^{239}_{\ 94}Pu\ {\xrightarrow {4(n,\gamma )}}\ _{\ 94}^{243}Pu\ {\xrightarrow[{4.956\ h}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 95}^{243}Am} }$

大多數生成方式都會產生多種錒系元素的氧化物，鋂要從這一混合物中分離出來。一般的過程將乏核燃料（混合氧化物核燃料）溶解在硝酸中，其中的鈈和鈾通過鈈鈾萃取法（PUREX）在一種烴中用磷酸三丁酯先提取出來。水溶殘液中剩餘的鑭系和錒系元素再用酰胺萃取出來，在剝離後形成多個三價鑭系、錒系元素的混合物。鋂化合物的提取則用到層析法和離心分離法，[78]並需使用合適的試劑。科學家在鋂的溶劑提取技術方面已經進行了許多的研究。例如，一項名為EUROPART的歐洲計劃研究了包括三嗪在內的多個化合物是否適合作為萃取劑。[79][80][81][82][83]有研究提出雙三嗪基吡啶（BTBP）能選擇性地提取鋂（和鋦）。[84]要將鋂和特性很接近的鋦分離開來，可把兩者的氫氧化物的漿狀混合物置於水溶碳酸氫鈉中，在高溫下注入臭氧。在溶液中，鋂和鋦都主要呈+3氧化態，但在這一反應下，鋦不會改變，而鋂則會氧化成為可溶的四價鋂配合物，可以輕易洗去。[85]

鋂化合物在還原後會形成鋂金屬。最早用來產生鋂金屬的化合物是三氟化鋂。這一反應使用單質鋇元素作為還原劑，並在去水、去氧的環境下用鉭和鎢造的器材進行。[13][17][86]

${\displaystyle \mathrm {2\ AmF_{3}\ +\ 3\ Ba\ \longrightarrow \ 2\ Am\ +\ 3\ BaF_{2}} }$

另一種方法則用鑭或釷金屬還原二氧化鋂：[86][15]

${\displaystyle \mathrm {3\ AmO_{2}\ +\ 4\ La\ \longrightarrow \ 3\ Am\ +\ 2\ La_{2}O_{3}} }$

鋂是唯一一種進入日常應用的人造元素及超鈾元素。常見的游離煙霧探測器使用二氧化鋂作為游離輻射源[87]，其中使用的鋂同位素為²⁴¹Am，這種同位素比²²⁶Ra優勝，因為它能釋放5倍多的α粒子，卻釋放很少的有害γ射線。一個新的煙霧探測器一般裝有1微居里（37 kBq）的鋂，亦即0.28微克。這一量隨著鋂衰變為鎿-237而逐漸減少，而鎿-237是一種半衰期很長的核素（約214萬年半衰期）。探測器內的鋂半衰期為432.2年，因此在19年後就含有3%的鎿，32年後則有5%。衰變產生的輻射通過電離室，也就是兩片電極間充滿空氣的區間，電極間有著少量的電流。煙霧進入電離室後會吸收輻射出來的α粒子，減少電離的程度，因此改變流通的電流，從而觸發警報。相比光學煙霧探測器，電離探測器較為便宜，還能夠測得大小不足以產生足夠光學散射的煙霧粒子。然而，這種探測器容易發生誤報。[88][89][90][91]

由於²⁴¹Am的半衰期比²³⁸Pu的高很多（432.2年相比87年），因此有人提出用它作為放射性同位素熱電機裏的主要元素，可用於太空船上。[92]但鋂產生較少的熱量及電力：²⁴¹Am的功率為114.7 mW/g，²⁴³Am 的功率為6.31 mW/g。[1] (cf. 390 mW/g for ²³⁸Pu)[92]鋂的中子輻射還會對人類造成更大的傷害。歐洲空間局有計劃在其太空探測器中使用鋂元素。[93]

其他的太空應用還包括，在使用核推進器的飛船中以鋂作為燃料。這種推進器利用了^242mAm的高核裂變率，一片一微米厚的薄片就能達到這一效果。使用薄片可以避免自我吸收輻射，而如果用鈾或鈈燃料柱的話，只有其表面能夠釋放可用的α粒子。[94][95]^242mAm的裂變產物可以用來直接推進太空船，或用以加熱推進氣體。產物的能量傳導到液體後，還能夠進行磁流體發電。[96]

同位素^242mAm的高核裂變率還能夠用來製造核電池。這種電池的設計並不用到鋂所釋放的α粒子能量，而是用了這些粒子的電荷，也就是把鋂當作持續的正電極。一個含3.2公斤^242mAm的電池可持續80天提供約140 kW的電力。[97]雖然潛在的應用範圍很廣，但是目前鋂的產量稀少，價格昂貴，實際實施因此遭到了限制。[96]

²⁴¹Am的氧化物和鈹壓製後，可製成高效的中子源。鋂產生α粒子，α粒子再誘發鈹產生大量中子，因為鈹元素對 (α,n)核反應具有較高的截面：

${\displaystyle \mathrm {^{241\!\,}_{\ 95}Am\ \longrightarrow \ _{\ 93}^{237}Np\ +\ _{2}^{4}He\ +\ \gamma } }$

${\displaystyle \mathrm {^{9}_{4}Be\ +\ _{2}^{4}He\ \longrightarrow \ _{\ 6}^{12}C\ +\ _{0}^{1}n\ +\ \gamma } }$

這種²⁴¹AmBe中子源被廣泛地應用在中子水份儀中，可探測土壤中的含水量及在建築高速公路時作濕度、密度的質量管制。 這種中子源的用途還包括測井、中子攝影術、斷層攝影術及其他放射化學探測術。[98]

鋂被用於合成其他超鈾元素。比如，82.7%的²⁴²Am會衰變成²⁴²Cm，而其餘的17.3%則衰變為²⁴²Pu。在核反應爐中，²⁴²Am吸收中子後可向上變為²⁴³Am和²⁴⁴Am，經β衰變後產生²⁴⁴Cm：

${\displaystyle \mathrm {^{243}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{244}Am\ {\xrightarrow[{10.1\ h}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{244}Cm} }$

利用¹²C或²²Ne離子對²⁴¹Am進行輻射，可分別產生同位素²⁴⁷Es（鑀）或²⁶⁰Db（𨧀）。[98]1949年，同一組團隊使用同一台1.5米直徑迴旋加速器，在合成鋂元素後對²⁴¹Am進行中子撞擊，首次專門合成並辨認了錇元素（²⁴³Bk同位素）。1965年，俄羅斯杜布納聯合核研究所用¹⁵N離子撞擊²⁴³Am，產生了鍩元素。另外，伯克利和杜布納科學家合作進行的實驗中，用¹⁸O撞擊²⁴³Am，合成了鐒元素。[7]

不少醫學及工業用途都需要鋂-241作為可移動的伽馬射線及α粒子射源。²⁴¹Am所射出的60 keV伽瑪射線可用於材料分析攝影術、X射線熒光光譜學以及核密度計等。例如，鋂就被用作測量玻璃的厚度，從而製造平滑的玻璃。[72]鋂-241還可以用來在低能範圍校準光譜儀，因為該同位素的光譜只有一個譜峰，其康普頓連續譜也是可忽略的（光度低至少三個數量級）。[99]鋂-241的伽馬射線更被用於診斷甲狀腺功能，但這一醫學應用已經不再被使用了。