Americium

Isotop	Udbredelse _	Halvt liv	Decay kanal	Forfaldsprodukt
241 om morgenen	synth.	432,2 år	SD	-
241 om morgenen	synth.	432,2 år	α	237Np _
242m1 Am	synth.	141 år gammel	IP	242 om morgenen
			α	238Np _
			SD	-
243 om morgenen	synth.	7370 år	SD	-
243 om morgenen	synth.	7370 år	α	239Np _

95	Americium
Er(243)
5f 7 7s 2

Americium ( kemisk symbol - Am , fra lat. Americium ) er et kemisk grundstof af den 3. gruppe (ifølge den forældede klassificering - en sideundergruppe af den tredje gruppe, IIIB) i den syvende periode af det periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 95.

Tilhører aktinidfamilien . Americium er det fjerde syntetiserede transuranelement . Alle isotoper er radioaktive.

Det simple stof americium er et tungt sølv - hvidt metal .

Historie

Grundstoffet blev opnået kunstigt i 1944 på Metallurgical Laboratory ved University of Chicago af Glenn Seaborg og hans kolleger, og opdagelsen blev klassificeret. Interessant nok blev opdagelsen af americium og curium først offentliggjort af Seaborg i børneradioprogrammet Quiz Kids , da en af lytterne spurgte ham, hvilke transuranelementer der blev opdaget under krigen. Opdagelsen blev officielt annonceret på et møde i American Chemical Society kun fem dage efter radioudsendelsen, den 11. november 1945 [4] .

Eksisterende americium er koncentreret i atmosfæren i områder, der blev brugt til atomvåbentest udført mellem 1945 og 1980, såvel som på steder med nukleare hændelser såsom Tjernobyl-katastrofen. For eksempel afslørede analyse af affaldet på stedet, hvor den første amerikanske brintbombe blev testet (1. november 1952, Enewetak Atoll) høje koncentrationer af forskellige actinider, herunder americium; men på grund af militær hemmeligholdelse blev disse data først offentliggjort i 1956 [5] . Trinitite , et glasagtigt stof dannet på stedet for en atombombetest på Trinity-basen nær Alamogordo, New Mexico, den 16. juli 1945, indeholdt spor af americium-241. Forhøjede niveauer af americium blev også påvist i 1968 i Grønland ved nedstyrtningsstedet for en amerikansk Boeing B-52 bombefly med fire brintbomber [6] .

Navnets oprindelse

Den ydre elektronskal af det nye grundstof (5f) viste sig at ligne elektronskallen fra europium (4f). Derfor blev grundstoffet navngivet americium til ære for Amerika , som europium - til ære for Europa [7] .

Fysiske egenskaber

Den komplette elektroniske konfiguration af americium-atomet er : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 7 5f .

Americium er et radioaktivt formbart og formbart sølv-hvidt metal. Lyser i mørke på grund af sin egen α-stråling . Svarende til metaller fra familien af sjældne jordarter . Det har to allotropiske former.

I lavtemperaturform (densitet 13,67 g/cm 3 ) har den en dobbelt tætpakket hexagonal struktur, som ved 1074 °C forvandles til en fladecentreret kubisk struktur. Smeltepunkt - 1175 ° C. Kogepunkt - 2607 ° C.

Kemiske egenskaber

Americiums kemiske egenskaber ligner lanthanider [2] . Stærkt reduktionsmiddel.

Det oxideres af ilt , hvor dets mangel danner americium(II)oxid [2] og med et overskud af dioxid :

{\mathsf {2Am+O_{2}\ {\xrightarrow {t))\ 2AmO))

{\displaystyle {\mathsf {Am+O_{2}\ {\xrightarrow {t))\ AmO_{2))))

Reagerer med varmt vand [8]

{\mathsf {2Am+6H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ 2Am(OH)_{3}\downarrow +3H_{2}\uparrow }}

Interagerer med fortyndede syrer og danner salte af trivalent americium [2] :

{\mathsf {2Am+6HCl\ {\xrightarrow {}}\ 2AmCl_{3}+3H_{2}\uparrow }}

{\mathsf {8Am+30HNO3\ {\xrightarrow {}}\ 8Am(NO_{3})_{3}+3N_{2}O\uparrow +15H_{2}O))

Det omdannes til oxokationer af stærke oxidationsmidler [8] :

{\mathsf {Am+2HNO_{3}+3O_{3}\ {\xrightarrow {}}\ AmO_{2}(NO_{3})_{2}+3O_{2}\uparrow +H_{ 2}O}}

Det kan også oxideres til americium(IV)hydroxid af forskellige oxidationsmidler [8] :

{\mathsf {Am+2H_{2}O+2NaClO\ {\xrightarrow {}}\ Am(OH)_{4}\downarrow +2NaCl))

{\mathsf {Am+2H_{2}O_{2}\ {\xrightarrow {}}\ Am(OH)_{4}\downarrow }}

Når det opvarmes med halogener, giver det tri- og tetrahalogenider, afhængigt af reaktionsbetingelserne [8] :

{\mathsf {2Am+3F_{2}\ {\xrightarrow {<200^{o}C}}\ 2AmF_{3}}}

{\displaystyle {\mathsf {Am+2F_{2}\ {\xrightarrow {>400^{o}C}}\ AmF_{4))))

Reagerer kraftigt med brint ved en temperatur på 50-60 °C og danner hydrider af ikke-støkiometrisk sammensætning [2] :

{\displaystyle {\mathsf {2Am+nH_{2}\ {\xrightarrow {50-60^{o}C))\ 2AmH_{n))))

( n = 2,7 ± 0,3) .

Isotoper

Americium har ingen stabile isotoper. Den længstlevende isotop af americium er 243 Am; dens halveringstid er 7350±9 år .

Henter

241 Am er nu produceret kommercielt fra henfaldet af 241 Pu : Pu-241 -> (13,2 år, beta-henfald) -> Am-241 , og 243 Am fra henfaldet af 243 Pu.

241 Pu dannes i alle atomreaktorer, når en neutron fanges af uran-238.

238 U + n → 239 U
239 U β-henfald → 239 Np
239 Np β-henfald → 239 Pu
239 Pu + n → 240 Pu
240 Pu + n → 241 Pu
241 Pu β-henfald (13,2 år) → 241 Am (halveringstid 432,2 år)
241 Pu + n → 242 Pu
242 Pu + n → 243 Pu
243 Pu → 243 Am (halveringstid 4.956(3) timer, beta-henfald)

Da 241 Pu normalt er til stede i friskproduceret plutonium af våbenkvalitet , akkumuleres 241 Am i materialet, når 241 Pu henfalder. I denne henseende spiller det en vigtig rolle i ældningen af plutoniumvåben. Friskproduceret plutonium af våbenkvalitet indeholder 0,5-1,0 % 241 Pu, plutonium af reaktorkvalitet har fra 5-15 % til 25 % 241 Pu. Om nogle få årtier vil næsten alle 241 Pu henfalde til 241 Am. Energien fra alfa-henfald på 241 Am og den relativt korte levetid skaber en høj specifik radioaktivitet og termisk effekt (106 W/kg, for eksempel, 241 Pu har en termisk effekt på 3,4 W/kg). Det meste af alfa- og gamma-aktiviteten af plutonium af gammelt våbenkvalitet skyldes 241 Am.

Ansøgning

Den længstlevende isotop af americium , 243 Am, har en halveringstid på 7,37 tusind år og bruges til radiokemisk forskning og akkumulering af fjernere transuraner, op til fermium .

Meget mere forskelligartet er anvendelsen af den allerførste opdagede isotop af americium, 241 Am. Det har en halveringstid på 433,2 år. Denne isotop, der henfalder, udsender alfapartikler og bløde (60 keV) gammastråler (for eksempel: energien af hårde gammastråler udsendt af kobolt-60 er mere end 1 MeV: 1,173 og 1,332 MeV). Beskyttelse mod Am-241 blød stråling er relativt enkel og ikke-massiv: Et centimeter lag bly er nok . Forskellige americium-241 måle- og forskningsinstrumenter bruges i industrien, især til kontinuerlig måling af tykkelsen af stål (fra 0,5 til 3 mm) og aluminium (op til 50 mm) tape samt glasplader. Udstyr med americium-241 bruges også til at fjerne elektrostatiske ladninger i industrien fra plast, syntetiske film og papir. Det findes også inde i nogle røgdetektorer (~0,26 mikrogram pr. detektor).

Nukleare isomer americium-242m har et højt termisk neutronfissionstværsnit (6000 barn ), et stort antal udsendte neutroner pr. fission (3,6) og en relativt lang halveringstid (141 år) [9] , hvilket gør den til en velegnet brændstof til ultrakompakte atomreaktorer ( den kritiske masse er 3,78 kg, kun nogle californiumisotoper er mindre). Det formodes for eksempel at bruge det til atomreaktorer på interplanetariske rumfartøjer [10] . Produktionen af denne isotop i gram-mængder er dog kun diskuteret indtil videre (det formodes at være opnået fra 241 Am, som er indeholdt i SNF i en mængde af størrelsesordenen et kilogram pr. ton).

Fare

Americium er et meget giftigt element. MPC - værdien for americium i luften er omkring 1⋅10 −4 Bq / l, i vandet i reservoirer - omkring 70-80 Bq / l.

Americium forbrydelser

I april 2021 blev to personer tilbageholdt i den georgiske by Kutaisi , som forsøgte ulovligt at sælge americium-241 for 300.000 euro [11] .

Noter

↑ Meija J. et al. Grundstoffernes atomvægte 2013 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Bd. 88 , nr. 3 . - S. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 .
↑ 1 2 3 4 5 6 Gromov B. V. Americium // Chemical Encyclopedia : i 5 bind / Kap. udg. I. L. Knunyants . - M . : Soviet Encyclopedia , 1988. - T. 1: A - Darzana. - S. 125. - 623 s. — 100.000 eksemplarer. - ISBN 5-85270-008-8 .
↑ WebElements grundstoffernes periodiske system | Amerika | krystal strukturer . Hentet 10. august 2010. Arkiveret fra originalen 25. marts 2010. (ubestemt)
↑ Pepling, Rachel Sheremeta Chemical & Engineering News: It's Elemental: Det periodiske system - Americium (2003). Dato for adgang: 7. juli 2010. Arkiveret fra originalen den 27. december 2007. (ubestemt)
↑ Fields PR, Studier MH, Diamond H., Mech JF, Inghram MG, Pyle GL, Stevens CM, Fried S., Manning WM, Ghiorso A. , Thompson SG, Higgins GH, Seaborg GT Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris .) // Fysisk anmeldelse : tidsskrift. - 1956. - Bd. 102 , nr. 1 . - S. 180-182 . - doi : 10.1103/PhysRev.102.180 . — .
↑ Eriksson M. On Weapons Plutonium in the Arctic Environment (PhD-afhandling ) . - Risø National Laboratory, Roskilde, Danmark: Lunds Universitet , 2002. - S. 28. - 150 s. - ISBN 87-550-3007-6. Arkiveret kopi (ikke tilgængeligt link) . Hentet 9. oktober 2019. Arkiveret fra originalen 18. december 2008. (ubestemt)
↑ Seaborg GT The Transuranium Elements // Videnskab . - 1946. - Bd. 104 , nr. 2704 . - s. 379-386 . - doi : 10.1126/science.104.2704.379 . - . — PMID 17842184 . — .
↑ 1 2 3 4 Uorganiske stoffers kemiske egenskaber / udg. R. A. Lidina. - 3. udg., Rev. - M .: Kemi, 2000. - S. 348-349. - 480 s. — ISBN 5-7245-1163-0 .
↑ Encyclopedia of Neutron Data (pdf). Rosfond (Russian Library of Estimated Neutron Data Files). Dato for adgang: 26. juni 2011. Arkiveret fra originalen 22. august 2011. (ubestemt)
↑ IOP Publishing
↑ To personer blev tilbageholdt i Georgien for at forsøge at sælge et radioaktivt stof . Hentet 25. april 2021. Arkiveret fra originalen 7. april 2022. (ubestemt)

Links

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger	GND : 4191405-3 J9U : 987007294067605171 LCCN : sh85004443 NDL : 00575178

Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev

Han

Som

jeg

Om eftermiddagen

D y

Vedr

På

jfr

ingen

alkalimetaller	jordalkalimetaller	Lanthanider	Aktinider	overgangsmetaller
letmetaller _	Halvmetaller	ikke-metaller	Halogener	ædelgasser

Elektrokemisk aktivitet serie af metaller
Eu , Sm , Li , Cs , Rb , K , Ra , Ba , Sr , Ca , Na , Ac , La , Ce , Pr , Nd , Pm , Gd , Tb , Mg , Y , Dy , Am , Ho , Er , Tm , Lu , Sc , Pu , Th , Np , U , Hf , Be , Al , Ti , Zr , Yb , Mn , V , Nb , Pa , Cr , Zn , Ga , Fe , Cd , In , Tl , Co , Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H2 , W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au _