Americium
| Americium | |||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ← Plutonium | Curium → | |||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||
| Yksinkertaisen aineen ulkonäkö | |||||||||||||||||||||||||||||
| americium näyte | |||||||||||||||||||||||||||||
| Atomin ominaisuudet | |||||||||||||||||||||||||||||
| Nimi, symboli, numero | Americium / Americium (Am), 95 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Ryhmä , jakso , lohko |
3 (vanhentunut 3), 7, f-elementti |
||||||||||||||||||||||||||||
| Atomimassa ( moolimassa ) |
[243] ( stabiilimman isotoopin massaluku ) [1] | ||||||||||||||||||||||||||||
| Elektroninen konfigurointi | [Rn] 5f 7 7s 2 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Atomin säde | klo 173 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Kemiallisia ominaisuuksia | |||||||||||||||||||||||||||||
| Ionin säde | (+4e) 92 (+3e) 107 pm | ||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegatiivisuus | 1.3 (Pauling-asteikko) | ||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrodin potentiaali |
Am←Am 4+ -0,90 V Am←Am 3+ -2,07 V Am←Am 2+ -1,95 V |
||||||||||||||||||||||||||||
| Hapetustilat | +3, +4, +5, +6 | ||||||||||||||||||||||||||||
| Ionisaatioenergia (ensimmäinen elektroni) |
578 (6,0 [2] ) kJ / mol ( eV ) | ||||||||||||||||||||||||||||
| Yksinkertaisen aineen termodynaamiset ominaisuudet | |||||||||||||||||||||||||||||
| Tiheys ( n.a. ) | 13,67 g/cm³ | ||||||||||||||||||||||||||||
| Sulamislämpötila | 1448 K (1176 °C, 2149 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||
| Kiehumislämpötila | 2 880,15 K (2 607 °C, 4 725 °F) | ||||||||||||||||||||||||||||
| Oud. sulamisen lämpöä | (10,0) kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||
| Oud. haihtumislämpö | 238,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||
| Molaarinen lämpökapasiteetti | 25,85 [2] J/(K mol) | ||||||||||||||||||||||||||||
| Molaarinen tilavuus | 20,8 cm³ / mol | ||||||||||||||||||||||||||||
| Yksinkertaisen aineen kidehila | |||||||||||||||||||||||||||||
| Hilarakenne | Kuusikulmainen | ||||||||||||||||||||||||||||
| Hilan parametrit | a=3,468 c=11,24 [3] | ||||||||||||||||||||||||||||
| c / a suhde | 3.24 | ||||||||||||||||||||||||||||
| CAS-numero | 7440-35-9 | ||||||||||||||||||||||||||||
| pisimpään eläneet isotoopit | |||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||
| 95 | Americium |
| Olen(243) | |
| 5f 7 7s 2 | |
Americium ( kemiallinen symboli - Am , lat. Americium ) on D. I :n kemiallisten alkuaineiden jaksollisen järjestelmän seitsemännen ajanjakson 3. ryhmän kemiallinen alkuaine ( vanhentuneen luokituksen mukaan - kolmannen ryhmän sivualaryhmä, IIIB) . Mendelejev , atominumero 95.
Kuuluu aktinidien perheeseen . Americium on neljäs syntetisoitu transuraanialkuaine . Kaikki isotoopit ovat radioaktiivisia.
Yksinkertainen aine americium on raskas hopeanvalkoinen metalli .
Historia
Glenn Seaborg ja hänen kollegansa hankkivat alkuaineen keinotekoisesti vuonna 1944 Chicagon yliopiston metallurgisesta laboratoriosta , ja löytö luokiteltiin. Mielenkiintoista on, että Seaborg ilmoitti ensimmäisen kerran julkisesti americiumin ja curiumin löydöstä lasten radio-ohjelmassa Quiz Kids , kun yksi kuuntelijoista kysyi häneltä, mitä transuraanialkuaineita löydettiin sodan aikana. Löydöstä ilmoitettiin virallisesti American Chemical Societyn kokouksessa vain viisi päivää radiolähetyksen jälkeen, 11. marraskuuta 1945 [4] .
Olemassa oleva americium on keskittynyt ilmakehään alueille, joita käytettiin vuosien 1945 ja 1980 välisenä aikana suoritetuissa ydinasekokeissa, sekä paikkoihin, joissa on tapahtunut ydinonnettomuuksia, kuten Tšernobylin katastrofi. Esimerkiksi roskien analyysi paikassa, jossa ensimmäinen yhdysvaltalainen vetypommi testattiin (1. marraskuuta 1952, Enewetakin atolli), paljasti korkeat pitoisuudet erilaisia aktinideja, mukaan lukien americium; mutta sotilassalaisuuden vuoksi nämä tiedot julkaistiin vasta vuonna 1956 [5] . Trinitiitti , lasimainen aine, joka muodostui ydinpommikokeessa Trinityn tukikohdassa lähellä Alamogordoa, New Mexicossa 16. heinäkuuta 1945, sisälsi jäämiä americium-241:stä. Korkeat americiumpitoisuudet havaittiin myös vuonna 1968 Grönlannissa neljää vetypommia kuljettaneen amerikkalaisen Boeing B-52 -pommikoneen törmäyspaikalla [6] .
Nimen alkuperä
Uuden alkuaineen (5f) ulompi elektronikuori osoittautui samankaltaiseksi kuin europiumin elektronikuori (4f). Siksi alkuaine nimettiin americiumiksi Amerikan kunniaksi, europiumiksi - Euroopan kunniaksi [7] .
Fysikaaliset ominaisuudet
Americiumatomin täydellinen elektroninen konfiguraatio on : 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 6 5f27 .
Americium on radioaktiivinen muokattava ja muokattava hopeanvalkoinen metalli. Hehkuu pimeässä oman α-säteilynsä ansiosta . Samanlainen kuin harvinaisten maametallien ryhmän metallit . Sillä on kaksi allotrooppista muotoa.
Matalan lämpötilan muodossa (tiheys 13,67 g/cm 3 ) sillä on kaksinkertainen tiheästi pakattu kuusikulmainen rakenne, joka muuttuu 1074 °C:ssa kasvokeskeiseksi kuutiorakenteeksi. Sulamispiste - 1175 °C. Kiehumispiste - 2607 °C.
Kemialliset ominaisuudet
Americiumin kemialliset ominaisuudet ovat samanlaiset kuin lantanidien [2] . Vahva pelkistävä aine.
- Se hapettuu hapen vaikutuksesta , ja sen puutteesta muodostuu americium(II)oksidia [2] ja ylimäärällä dioksidia :
- Reagoi kuuman veden kanssa [8]
- Vuorovaikuttaa laimennettujen happojen kanssa muodostaen kolmiarvoisen amerikiumin suoloja [2] :
- Voimakkaiden hapettimien vaikutuksesta se muuttuu oksokaatioiksi [8] :
- Se voidaan myös hapettaa americium(IV)hydroksidiksi erilaisilla hapettimilla [8] :
- Halogeeneilla kuumennettaessa se tuottaa tri- ja tetrahalogenideja reaktio-olosuhteista riippuen [8] :
- Reagoi voimakkaasti vedyn kanssa 50-60 °C:n lämpötilassa muodostaen hydridejä, joiden koostumus ei ole stökiömetrinen [2] :
Isotoopit
Americiumilla ei ole stabiileja isotooppeja. Amerikiumin pisin elänyt isotooppi on 243 Am; sen puoliintumisaika on 7350±9 vuotta .
Haetaan
241 Am tuotetaan nyt kaupallisesti 241 Pu :n hajoamisesta : Pu-241 -> (13,2 vuotta, beetahajoaminen) -> Am-241 ja 243 Am 243 Pu :n hajoamisesta .
241 Pu:ta muodostuu kaikissa ydinreaktoreissa, kun uraani-238 vangitsee neutronin.
- 238 U + n → 239 U
- 239 U β-hajoaminen → 239 Np
- 239 Np β-hajoaminen → 239 Pu
- 239 Pu + n → 240 Pu
- 240 Pu + n → 241 Pu
- 241 Pu β-hajoaminen (13,2 vuotta) → 241 Am (puoliintumisaika 432,2 vuotta)
- 241 Pu + n → 242 Pu
- 242 Pu + n → 243 Pu
- 243 Pu → 243 Am (puoliintumisaika 4,956 (3) tuntia, beeta-hajoaminen)
Koska 241 Pu on yleensä läsnä juuri tuotettu aseluokan plutonium , 241 Am kerääntyy materiaaliin, kun 241 Pu hajoaa. Tässä suhteessa sillä on tärkeä rooli plutoniumaseiden ikääntymisessä. Juuri tuotettu aselaatuinen plutonium sisältää 0,5-1,0 % 241 Pu:ta, reaktoriluokan plutonium on 5-15 % - 25 % 241 Pu. Muutamassa vuosikymmenessä lähes kaikki 241 Pu hajoaa 241 Am:ksi. Alfa-hajoamisenergia 241 Am ja suhteellisen lyhyt käyttöikä luovat korkean ominaisradioaktiivisuuden ja lämpötehon (esim. 106 W/kg, 241 Pu:n lämpöteho on 3,4 W/kg). Suurin osa vanhan aseluokan plutoniumin alfa- ja gamma-aktiivisuudesta johtuu 241 Am.
Sovellus
Amerikiumin pisimpään eläneen isotoopin , 243 Am, puoliintumisaika on 7,37 tuhatta vuotta, ja sitä käytetään radiokemialliseen tutkimukseen ja kauempana olevien transuraanien keräämiseen aina fermiumiin asti .
Ensimmäisen löydetyn amerikiumin isotoopin, 241 Am , käyttö on paljon monipuolisempaa . Sen puoliintumisaika on 433,2 vuotta. Tämä hajoava isotooppi lähettää alfahiukkasia ja pehmeitä (60 keV) gammasäteitä (esimerkiksi: koboltti-60 :n lähettämien kovien gammasäteiden energia on yli 1 MeV: 1,173 ja 1,332 MeV). Suojaus Am-241 pehmeää säteilyä vastaan on suhteellisen yksinkertaista ja ei-massiivista: senttimetrin kerros lyijyä riittää . Erilaisia americium-241 mittaus- ja tutkimuslaitteita käytetään teollisuudessa erityisesti teräksen (0,5 - 3 mm) ja alumiinin (jopa 50 mm) nauhan sekä lasilevyn paksuuden jatkuvaan mittaukseen. Americium-241:tä sisältäviä laitteita käytetään myös sähköstaattisten varausten poistamiseen teollisuudessa muovista, synteettisistä kalvoista ja paperista. Sitä löytyy myös joidenkin savuilmaisimien sisältä (~0,26 mikrogrammaa per ilmaisin).
Ydinisomeerillä americium-242m on korkea termisen neutronifission poikkileikkaus (6000 barnia ), suuri määrä emittoituja neutroneja fissiota kohti (3,6) ja suhteellisen pitkä puoliintumisaika (141 vuotta) [9] , mikä tekee siitä sopivan. polttoaine ultrakompakteihin ydinreaktoreihin ( kriittinen massa on 3,78 kg, vain jotkut kalifornium-isotoopit ovat pienempiä). Sitä on tarkoitus käyttää esimerkiksi planeettojenvälisten avaruusalusten ydinreaktoreissa [10] . Kuitenkin tämän isotoopin tuotannosta grammamäärissä keskustellaan vasta toistaiseksi (se oletetaan saatavan 241 Am:sta, jota SNF sisältää kilon luokkaa per tonni).
Vaara
Americium on erittäin myrkyllinen alkuaine. Amerikiumin MPC -arvo ilmassa on noin 1⋅10 −4 Bq / l, altaiden vedessä - noin 70-80 Bq / l.
Americium-rikokset
Huhtikuussa 2021 Georgian Kutaisin kaupungissa pidätettiin kaksi henkilöä, jotka yrittivät myydä laittomasti americium-241:tä 300 000 eurolla [11] .
Muistiinpanot
- ↑ Meija J. et ai. Alkuaineiden atomipainot 2013 (IUPAC Technical Report ) // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Vol. 88 , no. 3 . - s. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 .
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Gromov B. V. Americium // Chemical Encyclopedia : 5 osassa / Ch. toim. I. L. Knunyants . - M . : Neuvostoliiton tietosanakirja , 1988. - T. 1: A - Darzana. - S. 125. - 623 s. - 100 000 kappaletta. - ISBN 5-85270-008-8 .
- ↑ WebElements Elementtien jaksollinen järjestelmä | Amerikka | kristallirakenteet . Haettu 10. elokuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 25. maaliskuuta 2010.
- ↑ Pepling, Rachel Sheremeta Chemical & Engineering News: It's Elemental: The Periodic Table - Americium (2003). Käyttöpäivä: 7. heinäkuuta 2010. Arkistoitu alkuperäisestä 27. joulukuuta 2007.
- ↑ 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 Debrisuclear .) // Physical Review : Journal. - 1956. - Voi. 102 , no. 1 . - s. 180-182 . - doi : 10.1103/PhysRev.102.180 . - .
- ↑ Eriksson M. Aseista Plutonium arktisessa ympäristössä (PhD-työ ) . - Risø National Laboratory, Roskilde, Tanska: Lundin yliopisto , 2002. - P. 28. - 150 s. - ISBN 87-550-3007-6. Arkistoitu kopio (linkki ei saatavilla) . Haettu 9. lokakuuta 2019. Arkistoitu alkuperäisestä 18. joulukuuta 2008.
- ↑ Seaborg GT Transuranium Elements // Tiede . - 1946. - Voi. 104 , no. 2704 . - s. 379-386 . - doi : 10.1126/tiede.104.2704.379 . - . — PMID 17842184 . — .
- ↑ 1 2 3 4 Epäorgaanisten aineiden kemialliset ominaisuudet / toim. R. A. Lidina. - 3. painos, Rev. - M.: Chemistry, 2000. - S. 348-349. – 480 s. — ISBN 5-7245-1163-0 .
- ↑ Encyclopedia of Neutron Data (pdf). Rosfond (Venäjän arvioitujen neutronitietotiedostojen kirjasto). Käyttöpäivä: 26. kesäkuuta 2011. Arkistoitu alkuperäisestä 22. elokuuta 2011.
- ↑ IOP Publishing
- ↑ Georgiassa otettiin kiinni kaksi henkilöä, jotka yrittivät myydä radioaktiivista ainetta . Haettu 25. huhtikuuta 2021. Arkistoitu alkuperäisestä 7. huhtikuuta 2022.
Linkit
 Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
|---|---|
| Bibliografisissa luetteloissa |
|
| D. I. Mendelejevin kemiallisten alkuaineiden jaksollinen järjestelmä | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Metallien sähkökemiallisen toiminnan sarja | |
|---|---|
|
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 , | |