Amerikum - Americium


Vikipedi, özgür ansiklopedi

Amerikyum,   95 Am
Amerikum microscope.jpg
Genel Özellikler
Telaffuz / ˌ æ m ɪ r ɪ s i ə m / ( AM -ə- RISS -ee-əm )
Görünüm gümüş beyazı
Kütle Numarası 243 (en izotop)
İçinde amerikyum periyodik tablodaki
Hidrojen Helyum
Lityum Berilyum Bor Karbon Azot Oksijen florin Neon
Sodyum Magnezyum Alüminyum Silikon Fosfor Sülfür Klor Argon
Potasyum Kalsiyum Skandiyum Titanyum Vanadyum Krom Manganez Demir Kobalt Nikel Bakır Çinko galyum Germanyum Arsenik Selenyum Brom Kripton
Rubidyum Stronsiyum İtriyum Zirkonyum niobyum Molibden Teknesyum Rutenyum Rodyum palladyum Gümüş Kadmiyum İndiyum Teneke Antimon Tellür İyot Ksenon
sezyum Baryum lantan seryum praseodim Neodimyum Promethium Samaryum öropiyum Gadolinyum Terbiyum Disporsiyum Holmiyum erbiyum tülyum İterbiyum lutesyum Hafniyum Tantal Tungsten Renyum Osmiyum İridyum Platin Altın Cıva (eleman) Talyum Öncülük etmek Bizmut Polonyum astatin Radon
fransiyum Radyum Aktinyum toryum protaktinyum Uranyum Neptünyumun plutonyum Amerikum Curium Berkelium Kaliforniyum aynştaynyum fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubniyum seaborgiyum bohrium hassiyum Meitneriyum darmstadtium röntgenyum Copernicium Nihonium flerovyum Moscovium livermoryum Tennessine Oganesson
Eu

Am

(Uqe)
plütonyumamerikyumcurium
Atom numarası ( Z ) 95
grup grubu, n / a
dönem dönem 7
Blok F-blok
eleman kategorisi   Aktinitlerde
Elektron düzenlenişi [ Rn ] 5f 7 7s 2
Kabuk başına elektronlar
2, 8, 18, 32, 25, 8, 2
Fiziksel özellikler
Faz de  STP katı
Erime noktası 1449  K (1176 ° C, 2149 ° F)
Kaynama noktası 2880 K (2607 ° C, 4725 ° F) (hesaplanan)
Yoğunluk (yakın  oda sıcaklığında ) 12 g / cm 3
Füzyon ısısı 14.39  kJ / mol
Molar ısı kapasitesi 62.7 J / (mol · K)
Buhar basıncı
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
de  T  (K) 1239 1356
atom özellikleri
oksidasyon durumları +2, +3 , +4, +5, +6 +7 (bir  amfoterik oksit)
Elektronegativite Pauling ölçeği: 1.3
iyonlaşma enerjileri
  • 1.: 578 kJ / mol
atom yarıçapı ampirik: 173  pm
kovalent yarıçapı 180 ± 6:00
bir spektral aralıkta Renkli hat
Spektral hatları Amerikyum'un arasında
Diğer özellikler
Kristal yapı çift hegzagonal sıkı paket (dhcp)
Amerikyum'un için çift altıgen yakın paketlenmiş kristal yapı
Termal iletkenlik 10 W / (m mK)
özdirenç 0,69 μΩ · m
Manyetik sipariş paramanyetik
Manyetik alınganlık + 1000.0 · 10 -6  cm 3 / mol
CAS numarası 7440-35-9
Tarihçe
Adlandırma sonra Americas
keşif Glenn T. Seaborg , Ralph A. James , Leon O. Morgan , Albert Ghiorso (1944)
Ana Amerikyum'un izotopları
İzotop bolluk Yarı ömür ( t 1/2 ) Çürüme modu Ürün
241 Am syn 432.2 y SF -
α 237 Np
242 m1 Am syn 141 y O 242 Am
α 238 Np
SF -
243 Am syn 7370 y SF -
α 239 Np
| Referanslar

Americium bir sentetik kimyasal element sembolü ile Am ve atom numarası Bu radyoaktif 95 ve transuranik üyesi aktinit seri, periyodik tablonun altında bulunan lantanit elemanı öporyum ve böylece benzer bir şekilde almıştır Americas .

Amerikum ilk grubu tarafından 1944 yılında üretildi Glenn T. Seaborg gelen Berkeley, California at, Metalürji Laboratuvarı ait Chicago Üniversitesi , bir kısmı Manhattan Projesi . O üçüncü element olmasına rağmen transuranik serisi , bu ağır sonra, dördüncü keşfedildi küriyum . Keşif gizli tutuldu ve sadece 1945 En amerikyum tarafından üretilir Kasım ayında halka serbest bırakıldı uranyum veya plütonyum ile bombardıman nötronların içinde nükleer reaktör - bir ton geçirdi ait nükleer yakıt Amerikyum'un yaklaşık 100 gram içerir. Bu yaygın ticari kullanılır iyon odası duman detektörleri yanı sıra, nötron kaynağı ve endüstriyel göstergeleri. Nükleer pil veya nükleer tahrik uzay gemileri için yakıt olarak birçok sıradışı uygulamalar için önerilmiştir izotop 242m Am, ancak henüz kıtlık ve bu yüksek fiyata nedeniyle engellenmektedir nükleer izomeri .

Americium nispeten yumuşak olan radyoaktif gümüş görünümlü metali. Onun ortak izotopları olan 241 Am ve 243 Am. Kimyasal bileşikler olarak, americium genellikle kabul oksidasyon durumu , özellikle çözeltiler içinde, +3. Diğer birçok oksidasyon durumları ile +2 +7 arasındadır, ve bunların karakteristik ile tespit edilebilir ki, bilinen optik emme spektrumları. Kristal katı Amerikyum'un kafes ve bileşiklerin, küçük iç radyojenik kusurları içerir metamiktizasyon zamanla biriken alfa parçacıkları, kendinden radyasyonun sebep olduğu; Bu eski örneklerde daha belirgin, zaman içinde bazı malzeme özellikleri bir sürüklenme neden olabilir.

Tarihçe

Lawrence Radyasyon Laboratuvarı, 60 inçlik siklotron Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley , Ağustos 1939'da,.
Cam tüp içinde üçgen (hidroksit (Am (OH) olarak Amerikyum'un ilk örneğini içeren 3 , 1944 üretilmektedir)).

Amerikyum olasılıkla önceki nükleer deneylerde üretilen olmasına rağmen, oldu ilk kasten sentezlenmiş de, izole ve geç sonbaharda 1944 tanımlanan, Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley tarafından, Glenn T. Seaborg Leon O. Morgan, Ralph A. James ve Albert Ghiorso . Bunlar, 60-inç kullanılan siklotron California, Berkeley Üniversitesi'nde. Eleman kimyasal Metalürji Laboratuvarı (şimdi tespit edilmiştir Argonne National Laboratory ait) Chicago Üniversitesi . Hafif sonra Neptünyumun , plütonyum ve daha ağır Curium , americium keşfedilecek dördüncü transuranium unsurudur. Zamanda, periyodik tablo aşağıda aktinit satırı içeren, bugünkü düzenine Seaborg tarafından yeniden yapılandırıldı lantanit bir. Bu amerikyum sağ onun ikiz lantanit eleman Europium'un altına yerleştirilerek yol açtı; ve ismini kıyas yoluyla böylece oldu Americas , "(Amerika sonra) adı amerikyum ve sembol Am aktinit nadir toprak serisinin altıncı üyesi olarak konumunu temelinde elemanı için önerilmektedir Europium'un benzer: eu lantanid serisinden."

Yeni elemanı izole edilmiştir oksitler karmaşık, çok-aşamalı işlemde. İlk plütonyum -239 nitrat ( 239 PUNO 3 ) çözeltisi, bir üzerine kaplandı platin yaklaşık 0.5 cm folyo 2 alanı, çözelti buharlaştırılmış ve artık madde plütonyum dioksit (puo dönüştürüldü 2 tavlanması yoluyla). Siklotron ışınlama sonra, kaplama ile çözülmüştür nitrik asit , ve daha sonra konsantre edilmiş sulu kullanılarak hidroksit olarak çöktürülür amonyak çözeltisi . Artık madde içinde çözülmüş perklorik asit . Daha da ayrılması ile gerçekleştirilmiştir iyon değişimi küriyum belirli bir izotop, sonuçta. Küriyum ve Amerikyum'un ayrılması, bu elemanlar ilk olarak Berkeley grubu tarafından edildi çok zahmetli olduğu pandemonium (Yunanca gelen tüm cinler ya cehennem ve) deliryum (Latince için delilik ).

: İlk deneyler dört amerikyum izotopları vermiştir 241 Am, 242 Am, 239 Am ve 238 Am. Americium-241 , doğrudan iki nötron absorpsiyonu ile plütonyum elde edilmiştir. Bu emisyonu ile bozunur α-parçacık için 237 Np; yarı-ömrü , bu bozunma ilk olarak belirlenmiştir 510 ± 20 yıl ancak daha sonra 432.2 yıla giderilmiştir.

Zamanlardır yarı ömürleri

İkinci izotop 242 Am önceden oluşturulan nötron bombardımanı üzerine üretildi 241 Am. Hızlı üzerine β-çürüme , 242 Am curium izotop haline dönüştürür 242 (önceden tespit edilmiş) Cm. Bu bozunma yarı ömrü, başlangıçta 16.02 saat halen kabul edilen değerlerine yakın olduğu, 17 saat, belirlenmiştir.

Amerikyum'un ve 1944 yılında küriyum keşfedilmesi yakından ilgiliydi Manhattan Projesi ; Sonuçlar gizli ve Seaborg çocuklar için ABD radyo programında elemanları 95 ve 96 sentezini sızan sadece 1945'te gizliliği kaldırılan Sınav Çocuklar beş gün bir resmi sunum öncesinde Amerikan Kimya Derneği 11 Kasım 1945 tarihinde toplantıya, biri dinleyici plütonyum ve Neptünyum yanında herhangi bir yeni uranyum ötesi element savaş sırasında keşfedilmiş olup olmadığını sordu. Amerikyum'un keşfi izotoplar sonra 241 Am ve 242 Am, bunların üretimi ve bileşikler, buluş sadece Seaborg listeleme patentli edildi. Başlangıç americium örnekleri birkaç mikrogram tartılır; onlar ancak görünür ve onların radyoaktivite tespit edildi. 40-200 mikrogram ağırlığında metalik Amerikyum'un ilk önemli miktarda azaltılması ile 1951 kadar hazır değildi americium (III) florür ile baryum 1100 ° C'de yüksek vakumda metal.

olay

Amerikum serpinti tespit edildi Ivy Mike nükleer testi.

Amerikyum'un en uzun ömürlü ve en yaygın izotoplar, 241 Am ve 243 Am sırasıyla 432.2 ve 7370 yıllık yarılanma ömrüne sahip. Bu nedenle, herhangi bir ilkel amerikyum (oluşumu sırasında yeryüzündeki mevcuttu amerikyum) artık çürümüş olması gerekirdi.

Mevcut amerikyum atmosferik için kullanılan bölgelerde yoğunlaşmış olan nükleer silah testlerinin yanı sıra nükleer olaylardaki bölgelerinde, 1945 ve 1980 yılları arasında yapılan Çernobil felaketinin . Örneğin, ilk ABD test sahasında enkaz analizi hidrojen bombası , Ivy Mike , (1 Kasım 1952, Enewetak Atoll ), Amerikyum'un dahil olmak üzere çeşitli aktinidler yüksek konsantrasyonlarda ortaya çıkarmıştır; ancak askeri gizlilik nedeniyle, bu sonuç sonrasına kadar yayınlanan değildi, 1956'da Trinitite , camsı kalıntı yakın çöl katta sol Alamogordo , New Mexico sonra, plütonyum tabanlı Trinity nükleer bomba testini Temmuz 1945 16, izlerini içeriyor amerikyum-241. Amerikyum'un düzeyleri de tespit edilmiştir kaza yerinde ABD arasında Boeing B-52 1968, dört hidrojen bomba taşınan bombardıman uçak, Grönland .

Diğer bölgelerde, rezidüel Amerikyum'un yüzey toprak ortalama radyoaktivite sadece yaklaşık 0.01  picocuries / g (0.37  MBq / g) eklenmiştir. Atmosferik americium bileşikleri yaygın çözücülerde zayıf ölçüde çözünür olan ve çoğunlukla toprak parçacıkları yapışır. Toprak analizi toprak gözenekleri içinde mevcut olan su içinde daha kumlu toprak parçacıkları içindeki Amerikyum'un yaklaşık 1,900 kat daha yüksek bir konsantrasyona ortaya çıkarmıştır; daha yüksek bir oranı olarak ölçülmüştür balçık toprakta.

Americium araştırma amaçlı, az miktarlarda, çoğunlukla yapay olarak üretilir. Nükleer yakıtın bir ton Çeşitli americium izotoplar, daha çok, yaklaşık 100 gram içeren 241 um ile 243 Am. Bunların uzun süreli radyoaktivite bertaraf için arzu edilmez ve dolayısıyla americium birlikte diğer uzun ömürlü aktinidler ile nötr hale getirilmesi gerekir. İlişkili prosedür americium ilk ayrılmış ve daha sonra, kısa süreli nüklidlere özel reaktörlerde nötron bombardımanı ile dönüştürülmüş olan bazı aşamaları kapsayabilir. Bu prosedür sıra bilinen nükleer transmutation , ama yine de Amerikyum'un için geliştiriliyor. Transuranik elemanlar için Amerikyum'un fermium doğal olarak meydana gelen doğal nükleer fizyon reaktör de Oklo , ancak artık bunu.

Sentez ve ekstraksiyon

izotop nucleosyntheses

Kromatografik yıkama lantanitler Tb, Gd, ve AB ve karşılık gelen aktinidler Bk Cm ve Am arasındaki benzerliği ortaya eğrileri.

Amerikum küçük miktarlarda üretilen edilmiştir nükleer reaktörler yıllardır ve bunun kilogramı 241 Am ve 243 Am izotopları artık kazanılmıştır. İlk 1962 yılında satışa sunuldu beri Yine de, fiyatı, yaklaşık 1.500 ABD Doları gramı başına 241 Am, çok karmaşık ayırma prosedürü nedeniyle neredeyse değişmeden kalır. Ağır izotop 243 Am çok küçük miktarlarda üretilir; Bu düzen 100,000-160,000 ABD / g, daha yüksek bir maliyete neden ayırmak için ve böylece daha zordur.

En ortak reaktör malzeme - - Amerikum uranyum doğrudan sentezlenebilir değil ama plütonyum izotopunun 239 Pu. Bunu takip eden nükleer yönteme göre, önce yapılması gerekir:

İki nötron yakalama 239 bir β-çürüme, ardından Pu (sözde (n, γ) reaksiyonu), ile sonuçlanır 241 Am:

Nükleer yakıtın içinde plütonyum mevcut yaklaşık% 12'sini içerir 241 Pu. Kendiliğinden dönüştürür için 241 Am, 241 Pu elde edilebilir ve daha fazla üretmek için kullanılabilmektedir 241 Am. Bununla birlikte, bu işlem oldukça yavaş: orijinal miktarın yarısı 241 Pu zayıflar 241 , yaklaşık 15 yıl sonra Am ve 241 Am miktarı 70 yıl sonra maksimuma ulaşır.

Elde edilen 241 Am bir nükleer reaktör içinde daha nötron yakalama ile ağır americium izotopları üretilmesi için de kullanılabilir. Bir de hafif su reaktöre (LWR),% 79 oranında 241 Am dönüştürür 242 Am ve% 10 nükleer izomer 242m Am:

Amerikum-242 onun daha da yukarı-dönüştürme yapar sadece 16 saatlik bir yarılanma ömrüne sahiptir 243 Am, son derece verimsiz. İkinci izotop bir işlem yerine üretilir 239 Pu yüksek altında dört nötron yakalar nötron akısı :

Metal nesil

En çok sentez yordamları ayrılabilir Amerikyum'un izotopları olan oksit formlarına farklı aktinit izotoplar, bir karışım elde edilir. Tipik bir prosedürde, kullanılmış radyoaktif yakıt (örneğin, MOX yakıt ) içerisinde çözündürülür , nitrik asit , ve uranyum ve plütonyum büyük bir bölümü kullanılarak kaldırılır PUREX tipi ekstraksiyon ( p lutonium- UR anium EX ile çekiş) tributil fosfat , bir de hidrokarbon . Lantanidler ve geri kalan aktinitler sonra sulu kalıntı (ayrıldığı rafinat bir yan) diamid , üç değerlikli aktinidler ve lantanidler bir sıyırma karışımının sonra vermek üzere, merkezli ekstre. Americium bileşikleri, daha sonra seçici olarak çok aşamalı kullanılarak ekstre edilmiştir kromatografik uygun bir reaktif ile ve santrifüj leme teknikleri. İşin büyük bir miktarı üzerinde yapılmıştır çözücü ekstraksiyonu Amerikyum'un arasında. Örneğin, 2003 yılında yapılan AB "EUROPART" kod adlı finanse edilen proje çalışılan triazinler potansiyel çıkarma ajanları olarak ve diğer bileşikler. Bir bis -triazinil bipiridin gibi bir ayıraç Amerikyum'un (ve küriyum) için yüksek ölçüde seçici olan kompleks 2009 önerilmiştir. Çok benzer küriyum gelen Amerikyum'un ayrılması sulu kendi hidroksitlerin bir bulamaçı ile muamele ile elde edilebilir , sodyum bikarbonat ile ozon , yüksek sıcaklıklarda. Am ve Cm Hem +3 değerlikli durumunda çözümlerde, çoğunlukla mevcut olan; curium değişmeden kalırken, americium yıkanıp edilebilir Am (IV) 'ün kompleksleri çözünür okside eder.

Metalik americium elde edilir indirgeme kendi bileşiklerinden. Americium (III) bileşiği ilk önce bu amaç için kullanılmıştır. Reaksiyon element kullanılarak gerçekleştirildi baryum yapılmış bir cihaz içinde bir su ve oksijensiz bir ortamda indirgeme ajanı olarak tantal ve tungsten .

Alternatif bir azaltılmasıdır americium dioksit metalik ile lantan veya toryum :

Fiziksel özellikler

α-Amerikyum'un kristal yapısının (: yeşil, B: mavi, C: kırmızı A) tabakası dizisi ABAC ile ambalaj çift altıgen yakındır.

Gelen periyodik cetvel , amerikyum küriyum solunda, plütonyum sağında bulunan ve lantanit altına almaktadır öporyum fiziksel ve kimyasal özelliklerinde büyük benzerlikler paylaştığı,. Americium yüksek oranda radyoaktif bir unsurdur. Taze hazırlanmış, bu bir gümüşümsü beyaz metalik parlaklığa sahiptir, ancak daha sonra yavaş yavaş havada tarnishes. 12 g / cm yoğunluğunda ile 3 , americium iki küriyum daha az yoğun olan, (13.52 g / cm 3 ) ve plütonyum (19.8 gr / cm 3 ); ancak europium daha yüksek bir yoğunluk (5.264 g / cc olan 3 ) insanın yaşadığı ülkeler -çoğunlukla nedeniyle daha yüksek atomik kütle. Americium nispeten yumuşak ve kolay deforme olan ve önemli ölçüde daha düşük olan toplu modülüne daha önce aktinidler daha: Th, Pa, U, Np Pu. 1173 ° C Erime noktası önemli ölçüde plütonyum (639 ° C) ve öporyum (826 ° C) daha yüksek, fakat küriyum (1340 ° C) daha düşüktür.

Ortam koşullarında, americium bir sahiptir en fazla sabit α formda mevcut olduğu , altıgen kristal simetri ve alan grubu P6 3 kafes parametreleri ile / MMC bir  = 346,8  am ve C  = 1124 pm, ve başına dört atomlu birim hücre . Kristal bir çift oluşur ambalaj altıgen yakın katman dizisi ABAC ve böylece α-lantan ve α-küriyum gibi çeşitli aktinidler ile aynı yapıdadır. Amerikyum'un kristal yapısı, basınç ve sıcaklık ile değişir. 5 GPa, oda sıcaklığında sıkıştırılmış zaman, α-Am sahip β modifikasyonu için dönüştürür yüzey merkezli kübik ( FCC ) simetrisi de, uzay grubu Fm 3 m ve sürekli kafes bir  = 489 pm. Bu fcc yapı dizisi ABC yakın ambalaj eşdeğerdir. 23 GPa daha fazla sıkıştırma üzerine, americium bir dönüşür ortorombik α-uranyum benzer γ-Am yapısı. 10 ve 15 GPa arası basınçlarda monoklinik fazın bir görünüm haricinde 52 GPa kadar görülen başka bir geçiş vardır. Ayrıca, bazen I, II ve III olarak α, β ve γ fazlar listeler Literatürde bu faz durumu ile ilgili bir tutarlılık yoktur. Β-γ geçiş kristal hacminde% 6 azalma eşlik eder; teori α-β geçiş için önemli bir hacim değişikliği tahmin rağmen, deneysel olarak gözlenen değildir. Α-β geçiş basıncı bir dönüşünceye 770 ° C 'de, sıcaklık arttıkça ve zaman a-americium çevre basıncında ısıtılır azalır fcc β-Am farklıdır faz ve 1075 ° C' de dönüştürür bir gövde-merkezli bir kübik yapısı. Amerikyum'un basınç-sıcaklık faz diyagramı böylece lantan, kişilerce oldukça benzerdir praseodimyum ve neodimyum .

Birçok aktinitler gibi, alfa-parçacık ışınımı nedeniyle kristal kafesinin kendi kendine hasar Amerikyum'un içkindir. Üretilen hareketliliği, düşük sıcaklıklarda, özellikle belirgindir kafes kusurlarının bir genişleme ile, nispeten düşük olan X-ışını difraksiyon tepe noktaları. Bu etki, biraz belirsizdir Amerikyum'un sıcaklığını ve elektriksel olarak bazı özelliklerini yapar özdirenç . Böylece americium-241, 10 μOhm yaklaşık 2 μOhm · cm zaman 4.2 K artar rezistivitesi için · 140 saat sonra yaklaşık 16 μOhm · cm'de 40 saat sonra cm, doymuş bileşikler. Bu etki, radyasyon kusurlar yokedilmesine, oda sıcaklığında daha az belirgin olduğu; aynı zamanda düşük sıcaklıklarda saat boyunca muhafaza edilmiştir örnek direncini geri oda sıcaklığına ısıtılması. Taze örneklerde direnç kademeli şekilde yaklaşık 2 sıcaklık ile artmaktadır μOhm · cm, sıvı helyum 69 μOhm için · oda sıcaklığında cm; Bu davranış, neptunyum, uranyum, toryum ve benzerdir protaktinyum ancak doyma ardından 60 K kadar hızlı bir artış göstermektedir plütonyum ve küriyum farklıdır. Amerikyum'un ilişkin sıcaklık değeri neptunyum, plütonyum ve küriyum daha düşüktür, uranyum, toryum ve protaktinyum için olandan daha yüksektir.

Americium olan paramanyetik olduğu kadar olan, geniş bir sıcaklık aralığında sıvı helyum , oda sıcaklığında ve bunun için. Bu davranış, 52 K noktasından antiferromanyetik geçişi gösteren komşusunun küriyum bariz ölçüde farklıdır termal genleşme Amerikyum'un katsayısı hafif anizotropik ve tutarındadır (7.5 ± 0.2) × 10 -6  / ° C kısa boyunca bir eksen ve ( 6.2 ± 0.4) × 10 -6  / ° c daha uzun c altıgen eksen. Erime entalpisi olarak americium metal hidroklorik asit , standart koşullarda bir -620,6 ± 1.3 kJ / mol olan, standart oluşum entalpi değişimif H , sulu Am °) 3+ iyonu olduğu -621,2 ± 2.0 kJ / mol . Standart potansiyel Am 3+ / Am 0 olduğu -2,08 ± 0.01 V .

Kimyasal özellikler

Çözelti içinde americium iyonları: Am 3+ (sol) ve Am 4+ (sağ). Am 3+ yüksek konsantrasyonlarda düşük, renksiz ve kırmızımsı.

Americium kolaylıkla oksijen ile reaksiyona girer ve çok iyi erir asitler . En yaygın oksidasyon durumu Amerikyum'un için hangi americium bileşikleri oksidasyon ve indirgeme karşı oldukça kararlı olup, + 3'tür. Bu anlamda, amerikyum en lantanit kimyasal benzer. Üç değerli americium formları çözünür fluorür , oksalat , iyodat , hidroksit , fosfat ve diğer tuzlar. Diğer oksidasyon durumları aktinit elementler arasında en geniş olan + 2 ve +7 arasında gözlenmiştir. Aşağıdaki gibi, sulu çözeltiler içinde, renk değişmektedir: Am 3+ (sarı-kırmızı renkli, renksiz), Am 4+ (sarı-kırmızı renkli bir), Am V O +
2
; (sarı), Am VI O 2 +
2
(kahverengi) ve Am VII O 5-
6
(koyu yeşil). Tüm oksidasyon durumları görebilir ve orta kızıl ötesi bölgede birkaç keskin tepe noktalı, karakteristik optik emme spektrumu olan ve bu tepe noktalarının konumu ve yoğunluğu, karşılık gelen oksidasyon derecelerine konsantrasyonlarda dönüştürülebilir. Örneğin, Am (III) 'ün 504 iki keskin tepe noktaları ve 666 de 811 nm, Am 514 ve 715 nm'de (V) ve (Am VI) ve 992 nm sahiptir.

Oksidasyon grubu +4 ve daha yüksek olan Amerikum bileşikleri gücü karşılaştırılabilir güçlü oksitleyici maddeler, örneğin, permanganat iyonu ( MnO -
4
asidik çözeltiler içinde). Am ise 4 + iyonları çözeltiler içinde kararsız olan ve hali hazırda Am dönüştürmek 3+ , + 4 oksidasyon durumu gibi katı, iyi ortaya americium dioksit (AmO 2 ) ve americium (IV) 'florit (AMF 4 ).

Tüm beş değerli ve altı değerlikli americium bileşikler, KAMO gibi kompleks tuzları, 2 F 2 Li 3 AmO 4 ve Li 6 AmO 6 , Ba 3 AmO 6 , AmO 2 F 2 . Bu yüksek oksidasyon durumları (IV) 'ün, Am (V) ve (Am VI)' ya (III) oksidasyon ile Am hazırlanabilir Am amonyum persülfat , seyreltik nitrik asit içinde gümüş (I) oksit içinde perklorik asit , ya da ozon veya sodyum persülfat içinde sodyum karbonat çözeltileri. Amerikyum'un bir beş değerli oksidasyon durumu birinci Bu formunda sulu çözelti içinde mevcut olan 1951 gözlendi amo +
2
iyonları (asidik) ya da amo -
3
iyonları (alkali) birçok hızlı için ancak kararsız ve konu olan orantısızlaştırma reaksiyonları,

Kimyasal bileşikler

Oksijen bileşikleri

Üç americium oksitler, oksitlenme + 2 (AmO), +3 (Am ile bilinmektedir 2 O 3 ) ve + 4 (AmO 2 ). Americium (II) oksit küçük miktarlarda hazırlandı ve ayrıntılı olarak karakterize edilmemiştir. Americium (III) oksit 2205 ° C arasında bir erime noktasına sahip bir katı kızıl kahverengi. Americium (IV) oksit hemen hemen tüm uygulamalarında kullanılan katı Amerikyum'un ana şeklidir. Diğer birçok aktinid dioksit gibi, bir kübik (siyah bir katı florit ) kristal yapısı.

Amerikyum'un oksalat (III) 'ün, oda sıcaklığında vakumla kurutulmuş, kimyasal formülüne Am sahip 2 (Cı- 2 O 4 ) 3 · 7H 2 O vakum içinde ısıtma üzerine, 240 ° C sıcaklıkta su kaybeder ve amo içine ayrışan başlar 2 300 ° C 'de, ayrıştırma yaklaşık 470 ° C' de tamamlanır. Başlangıç oksalat 0.25 g / L, maksimum çözünürlüğü olan nitrik asit içinde çözünür.

Halojenürler

Halojenürler Amerikyum'un arasında +3 özellikle Çözeltilerin, en stabil olan, oksitlenme, +2, +3 ve + 4, bilinmektedir.

Paslanma durumu F br ben
4 Americium (IV) 'fluorür
AMF 4
soluk pembe
3 Americium (III) bileşiği
AMF 3
pembe
Americium (III) klorür
AmCl 3
pembe
Americium (III) bromür
AMBR 3
açık san
Americium (III) iyodür
ami 3
açık sarı
2 Americium (II) klorid
AmCl 2
siyah
Americium (II) bromür
AMBR 2
siyah
Americium (II) iyodit
ami 2
siyah

Am indirgenmesi (III) sodyum bileşikler amalgam siyah halojenürler AmCl - Am (II) tuzları verir 2 , AMBR 2 ve ami 2 . Bunlar oksijene karşı duyarlı olan ve hidrojen bırakılması ve Am (III) 'durumuna geri dönüştürülmesi, su içinde okside. Özgül kafes sabitleri şunlardır:

  • Ortorombik AmCl 2 : Bir = 896,3 ± 12:08 , b = 757,3 ± 0.8 pm ve c = 453.2 ± 0.6 pm
  • Tetragonal AMBR 2 : Bir = 1 159 .2 ± 12:04 ve c = 712,1 ± 12:03 . Ayrıca, uygun bir cıva halid HGX metalik americium reaksiyona sokulması ile hazırlanabilir 2 , X = Cl, Br veya I:

Americium (III) bileşiği (AMF 3 ) az çözünür ve Am reaksiyon üzerine çökelir 3+ ve zayıf asidik çözeltiler içinde fluorür iyonları:

Dört değerlikli americium (IV) florür (AMF 4 ) Moleküler katı americium reaksiyona sokulması (III) florür ile elde edilir flor :

Katı dört değerli americium klorür bir başka bilinen biçimi KAMF olan 5 . Dört değerlikli americium da sulu fazda gözlenmiştir. Bu amaç için, siyah Am (OH) 4 15- içinde çözüldü M NH 4 0.01 M Elde edilen kırmızımsı solüsyon americium konsantrasyonu ile F AMF edilene benzer olan karakteristik optik absorpsiyon spektrumu 4 ancak diğer oksidasyon farklılık Amerikyum'un halleri. 90 ° C'ye kadar Am (IV) çözeltisi ısıtılması ancak yavaş azalma Am (III) gözlendi ve alfa parçacıklarının Amerikyum'un kendiliğinden ışınlama atandı onun orantısını veya azaltılması, yol açmamıştır.

En americium (III) 'ün halürler halojen arasında renk ve tam yapısı, küçük bir değişikliği altıgen kristaller oluştururlar. Bu yüzden, klorür (AmCl 3 ) kırmızımsı ve bir yapı izotipik sahip uranyum (III) klorür (boşluk grubu P6 3 / m), ve 715 ° C arasında erime noktasına. Florür laf izotipik olan 3 (boşluk grubu P6 3 / MMC) ve BII iyodidin 3 (boşluk grubu R 3 ). Bromür ortorombik PuBr ile bir istisnadır 3 tipi yapı ve boşluk grubuna Cmcm. Americium heksahidrat Kristaller (AmCl 3 · 6H 2 O) hidroklorik asit içinde americium dioksit çözülmesi ve sıvıyı buharlaştırarak hazırlanabilir. Bu kristaller higroskopiktir ve sarı-kırmızı bir renk ve sahip monoklinik kristal yapısı.

Formu Am Amerikyum'un arasında Oksihalojenler VI O 2 x 2 , Am V O 2 x Am IV OX 2 ve Am III OX oksijen veya Sb karşılık gelen americium halojenür ile elde edilebilir 2 O 3 ve AmOCl de üretilebilir buhar fazı ile hidroliz :

Kalkogenidler ve pnictides

Bilinen kalkogenidler Amerikyum'un arasında bulunmaktadır sülfid ams 2 , selenitler AMSE 2 ve Am 3 Se 4 ve tellürürler Am 2 Te 3 ve AMTE 2 . Pnictides Amerikyum'un (arasında 243 AMX tip Am) elemanları için bilinen fosfor , arsenik , antimon ve bizmut . Bunlar içinde kristalize kaya tuzu kafesinde.

Silisidler ve borürler

Americium monosilicide (AMSI) ve "disilisid" (nominal AMSI x ile: 1.87 <x <2.0) temel ile americium (III) florür azaltılması ile elde edildi silikon 1050 ° C (AMSI) ve 1150-1200 ° C'de vakumda ( AMSI x ). AMSI bir ortorombik kristal simetriye sahiptir, LASI siyah bir katı izomorf. AMSI x parlak gümüş parlaklık ve tetragonal kristal kafes (boşluk grubuna sahip bir 4 1 / AMD), bu pusi ile izomorfik 2 ve Thsi 2 . Borit Amerikyum'un AMB dahil 4 ve Amb 6 . Tetraboride ile Amerikyum'un bir oksit veya halojenür ısıtılarak elde edilebilir , magnezyum diborit vakum veya eylemsiz bir atmosferde gerçekleşir.

Organoamericium bileşikler

Amerocene tahmin edilen bir yapı [(r | 8 -C 8 H 8 ) 2 AM]

Benzer uranocene , americium ile iki organometalik bileşik amerocene oluşturan Siklooktatetraen kimyasal formül (η ile ligandlar 8 C 8 H 8 ) 2 Am. Bir siklopentadienil kompleksi da stoikiometrik AMCP olması muhtemeldir bilinmektedir 3 .

Türü Am kompleksleri (nC oluşumu 3 H 7 -BTP) 3 BTP nC ihtiva eden solüsyonlarda, 2,6-di (1,2,4-triazin-3-il) piridin anlamına gelir, 3 H 7 - BTP ve Am 3+ iyonları ile teyit edilmiştir EXAFS . Bu BTP tip kompleksler bazıları seçici olarak Amerikyum'un etkileşim ve bu nedenle lantanidler ve başka aktinidler arasından seçici ayrılması için yararlıdır.

Biyolojik açıdan

Amerikum bir yok dolayısıyla son kökenlidir yapay öğedir ve biyolojik gereksinimi . Bu zararlıdır hayatı . Amerikyum'un çıkarılması ve başka bakterilerin kullanımı önerilmiştir ağır metaller nehir ve akımlarından. Bu nedenle, Enterobacteriaceae genus Citrobacter hücre duvarlarının bir metal fosfat kompleksi içine bağlamaktadır, sulu çözeltilerden americium iyonlarının çökmesi. Çeşitli çalışmalar rapor edilmiştir biosorbsiyon ve biyoakümülasyon bakteriler ve mantarların Amerikyum'un arasında.

fizyon

İzotop 242m Am (yarılanma ömrü 141 yıl) termal nötronlar (5.700 emilmesi için en büyük enine kesite sahiptir ahır ,) olup, küçük bir sonuçlanır kritik kütlesi sürekli için nükleer zincir reaksiyonu . Çıplak kritik kütle 242m Am küre yaklaşık 9-14 kg (maddi özelliklerinin yetersiz bilgisinden belirsizlik sonuçlar) 'dir. Bu bir metal yansıtıcı ile 3-5 kg düşürülebilir ve bir su reflektör ile daha küçük olmalıdır. Böyle küçük kritik kütle taşınabilir için elverişli olan nükleer silahlar , ancak dayalı olanlar 242m Am muhtemelen nedeniyle kıtlığı ve yüksek fiyat, henüz bilinmemektedir. Diğer iki hazır izotoplar, kritik kütleleri 241 um ile 243 Am, nispeten yüksektir - 57,6 75,6 kg 241 um ile 209 kg 243 Am. Kıtlık ve yüksek fiyat henüz olarak Amerikyum'un uygulanmasını engelleyen nükleer yakıt içinde nükleer reaktörler .

Ve uygun olarak yaklaşık 20 gram ile çok kompakt 10 kW yüksek akı reaktörlerin öneriler vardır 242m Am. Bu tür düşük güç reaktörleri olarak kullanmak nispeten daha güvenli olacaktır nötron kaynağı için radyasyon tedavisi hastanelerde.

izotopları

Yaklaşık 19 izotoplar ve 8 nükleer izomer Amerikyum'un tanınırlar. İki uzun ömürlü alfa-yayıcılar vardır 241 Am ve 243 sırasıyla 432.2 ve 7370 yıllık yarı ömürleri ile Am ve nükleer izomer 242m1 Am 141 yıllık uzun yarı ömre sahiptir. Diğer izotoplar ve izomer yarı ömürleri 0.64 mikrosaniye arasında değişir 245m1 Am 50.8 saat 240 Am. Diğer çoğu Aktinitler olduğu gibi, nötronların tek sayı ile Amerikyum'un izotopları nükleer fizyon ve düşük kritik kütlenin nispeten yüksek oranına sahiptir.

Americium-241 zayıflar 237 çoğunlukla 5,486 MeV (% 85.2) ve 5.443 MeV (% 12.8) 5 farklı enerjilerin Np yayan alfa parçacıkları. Elde edilen durumlarının bir çoğunun yarı kararlı olduğundan, bunlar da yayan gama ışınları , 26.3 ve 158.5 keV arasında ayrı enerjilerle.

Amerikum-242 16,02 saatlik bir yarı ömrü ile kısa ömürlü bir izotop olduğunu. Çoğunlukla (% 82.7) β-çürüme dönüştürür 242 Cm, ancak aynı zamanda , elektron yakalama için 242 Pu (% 17.3). Hem 242 Cm ve 242 Pu ile hemen hemen aynı bozunma zinciri ile transforme 238 aşağı Pu 234 A.B.D.

Yaklaşık Tüm (99,541%) 242m1 Am bozunur iç dönüşüm için 242 Am ve α-bozunma kalan 0.459% 238 Np. İkincisi sonradan zayıflar 238 daha sonra Pu ve 234 U.

Americium-243 içine α-emisyonla dönüşümler 239 için β-çürüme dönüştürür Np, 239 Pu ve 239 Pu dönüşür 235 , bir α-parçacık yayarak U.

Uygulamalar

Dış ve americium bazlı duman detektörü iç görünüm

İyonizasyon tipi duman detektörü

Americium ev maddelerin en yaygın türleri kullanılır duman detektörü kullanan, 241 kendi kaynağı olarak americium dioksit formunda Am iyonize edici radyasyon . Bu izotop daha fazla tercih edilir 226 Ra 5 kat daha fazla alfa parçacıkları ve nispeten daha az zararlı gama radyasyon yayar için. Eleman toplayıcı Theodore Gray kitabında bahseder Öğeleri: Evrende her Bilinen Atomun bir görsel Exploration :

Sen plütonyum (94) izler -ve bir ölçüde daha kısa olan bir sentetik radyoaktif element yarı ömrü-cekti sadece gizli laboratuvarlarda bilim adamlarına mevcut superbomb malzemenin çeşit olmak düşünebilir. Belki çılgın bir bilim adamı bir yere ininde amerikyum okuyor, ancak bazı kendini isterseniz basitçe herhangi mahalle hırdavatçı, süpermarket yürümek veya Wal-Mart ve bazı sormadan soruları satın alabilirsiniz.

Bunun nedeni amerikyum temelde etrafında elemanları daha az tehlikelidir değildir. Aslında, yaygın olarak kullanılan izotop, 241 Am önemli ölçüde olduğunu daha silah plütonyum daha radyoaktif ve en az zehirlidir. Hayır, fark sadece çok küçük bir miktarını gerektirir ve bunun için bir şirket ayırırlar ve düzenleyici bir istisna almak için gerekli çaba geçmesi hazırlanmıştır Amerikyum'un için yararlı bir uygulama olduğunu basitçe.

Tipik yeni duman detektörü içinde Amerikyum'un miktarı 1  mikroküri (37  kBq ) ya da 0.29 mikrogram . Amerikyum bozunumu.Son olarak bu miktar yavaş yavaş düşer Neptünyum -237, çok daha uzun yarılanma ömrü (yaklaşık 2.140.000 yıl) ile farklı bir uranyum ötesi element. 432.2 yıllık yarı-ömrü, duman detektörü içinde americium yaklaşık% 3 içerir Neptünyumun 19 yıl sonra, ve 32 yıl sonra yaklaşık% 5. Işınımı geçer iyonizasyon bölmesinde iki arasında bir hava ile doldurulmuş boşluk elektrotlar ve küçük, sabit izin akım , elektrotlar arasında. Alarmı tetikler bu akımı iyonizasyon azaltır ve etki alfa parçacıklarını emen odasına girer herhangi bir duman. Alternatif optik duman detektörü, iyonizasyon duman detektörü ucuz ve önemli ışık saçılması üretilmesi için çok küçük olan parçacıkları algılayabilir ile karşılaştırıldığında; ancak, daha yatkın olduğunu yanlış alarm .

Radyonüklid

Olarak 241 Am için hemen hemen aynı bir yarı ömre sahip 238 Pu (432.2 yıl genel 87 yaş), aktif unsur olarak önerilmiştir radyoizotop termoelektrik jeneratörler uzay aracı, örneğin. Güç verimi, 114.7 mW / g - americium daha az ısı ve elektrik üretimi ne kadar 241 um ile için 6.31 mW / g 243 Am (bakınız, 390 mW / g 238 Pu) - ve radyasyon nötron sayesinde insanlar için daha fazla tehdit teşkil emisyon, Avrupa Uzay Ajansı onun uzay sondaları için amerikyum kullanmayı düşünmektedir.

Amerikyum'un başka teklif edilen uzay ile ilgili uygulama nükleer tahrik uzay gemileri için bir yakıttır. Bu nükleer fizyon çok yüksek oranda dayanır 242m hatta mikrometre kalınlığında folyo korunabilir Am. Küçük kalınlığı yayılan radyasyonun kendine emilimi sorununu önler. Bu sorun yalnızca yüzey tabakaları alfa parçacıklarını temin ettiği uranyum veya plütonyum çubuklar, uygun olduğunu. Fisyon ürünleri 242m Am doğrudan uzay itmek veya bir itme gazı ısıtabilir. Onlar da bir sıvının kendi enerjisini aktarmak ve içinden elektrik üretebilir MHD jeneratörü .

Yüksek nükleer fizyon oranını kullanır Bir daha öneri 242m Am nükleer batarya. Tasarımı enerjisine değil dayanır amerikyum alfa parçacıklarının yaydığı ama onların şarjla, o kendine yeten "katot" olarak amerikyum davranır olduğunu. Tek bir 3,2 kg 242m , örneğin pilin Am şarj 80 günlük bir süre boyunca güç yaklaşık 140 kW sağlayabilir. Hatta tüm potansiyel yararları ile, mevcut uygulamalar 242m Am henüz bu özel kıtlığı ve yüksek fiyat nedeniyle engellenmektedir nükleer izomeri .

nötron kaynağı

Oksidi 241 ile preslenmiş Am berilyum etkili olan nötron kaynağı . Burada alfa kaynağı ve berilyum olarak americium davranır (α, n), nükleer reaksiyon için geniş enine kesiti nedeniyle nötron üretir:

En yaygın olarak kullanılması 241 AMBE nötron kaynağı a, nötron prob karayolu yapımında kalite kontrolü için topraktaki mevcut olan su miktarı, hem de nem / yoğunluğunu ölçmek için kullanılan bir cihazı -. 241 Am nötron kaynakları da iyi uygulamaları giriş, hem de içinde kullanılan nötron radyografi , tomografi ve diğer radyokimyasal soruşturma.

diğer elemanların üretimi

Americium diğer transuranik elemanları ve üretimi için bir başlangıç malzemesidir transactinides - örneğin,% 82.7 242 Am azalır 242 Cm ve% 17,3 242 Pu. Nükleer reaktörde, 242 nötron yakalama ile yukarı dönüştürülmüş Am da 243 um ile 244 için β-çürüme dönüştürür Am, 244 cm

Işınlama 241 tarafından Am 12 ° C ya da 22 Ne iyonları izotoplannı verir 247 Es ( aynştaynyum ) ya da 260 Db ( dubnium sırasıyla). Ayrıca, eleman berkelyum- ( 243 Bk izotop) ilk kasıtlı üretilir ve bombardıman ile tespit edilmiş olan 241 aynı 60 inç siklotron kullanılarak aynı Berkeley grubu ile, 1949, alfa parçacıkları ile Am. Benzer şekilde, nobelium üretildi Nükleer Araştırma için ortak Enstitüsü , Dubna'da ışınlanmasını dahil biri çeşitli reaksiyonlar, 1965, Rusya, 243 ile Am 15 , N iyonları. Bunun yanı sıra, sentez reaksiyonları bir lawrencium Berkeley ve Dubna'da bilim adamları tarafından keşfedilen, bombardımana uğratılmasını dahil 243 ile Am 18 O.

Spektrometre

Americium-241, tıbbi ve endüstriyel kullanımlar arasında bir dizi gama ışınları ve alfa parçacıklarının iki taşınabilir bir kaynağı olarak kullanılmıştır. Den 59,5409 keV gama ışını emisyonları 241 gibi kaynaklarda Am dolaylı malzeme analizi için kullanılabilir radyografi ve X-ışını floresans spektroskopisi, hem de sabit kalite kontrolü nükleer yoğunluk ölçme ve nükleer densometers . Örneğin, eleman ölçmek için kullanılan edilmiş cam , düz cam oluşturmak için kalınlık. Spektrumu, yaklaşık tek bir tepe noktası ve önemsiz Compton süreklilik (büyüklüğü düşük yoğunlukta en az üç tane) oluştuğu için Amerikum-241, aynı zamanda düşük-enerji aralığında gama ışını spektrometresi kalibrasyonu için uygundur. Amerikum-241 gama ışınları da tiroid fonksiyon pasif tanı sağlamak için kullanıldı. Bu tıbbi uygulama ancak kullanılmıyor.

Sağlık kaygıları

yüksek oranda radyoaktif bir eleman olarak, americium ve bileşikleri özel düzenlemeler altında, uygun bir laboratuarda tek ele alınması gerekir. En americium izotopları ağırlıklı ortak malzeme ince tabakalar tarafından bloke edilebilir alfa parçacıklarını yayan da, kız ürünler birçok gamma ışınları ve uzun bir penetrasyon derinliğine sahip nötron yayar.

Tüketilen Eğer Amerikyum'un çoğu kabaca% 45 gider hangi kanı, emilir sadece% 0.05 ile, birkaç gün içinde atılır karaciğer kemiklerine ve% 45 ve geri kalan% 10 atılır. Karaciğere alımı kişiden kişiye değişir ve yaşla birlikte artar. Kemiklerde americium ilk üzerine yerleştirilir kortikal ve trabeküler yüzey ve yavaş yavaş zaman kemik üzerinde yeniden dağıtır. Biyolojik yarı ömrü 241 oysa Am, kemikler 50 yıl ve karaciğerde 20 yıl gonadlar (testisler ve yumurtalıklar) kalıcı olarak kalır; Bütün bu organlarında, amerikyum onun radyoaktivite sonucu kanser hücrelerinin oluşumunu teşvik eder.

Americium genellikle atılır gelen atık depolama giren duman detektörleri . Duman detektörleri atılması ile ilişkili kuralların en yargı rahat. 1994 yılında 17 yaşındaki David Hahn yetiştirici nükleer reaktör oluşturmak için bir girişimi yaklaşık 100 duman detektörleri arasından americium ekstre edilmiştir. Amerikyum'un maruz kalma birkaç durum olmuştur, bu varlık kötü durum kimyasal işlemler teknisyeni Harold McCluskey 64 yaşında, laboratuarında patlama sonucu amerikyum-241 için 500 kere meslek standardına maruz kaldı, . McCluskey ilgisiz önceden var olan hastalığın 75 yaşında öldü.

Ayrıca bakınız

notlar

Referanslar

Kaynakça

daha fazla okuma

Dış bağlantılar