Americium

Americium
←  Plutonium | Curium  →
95 Eu
↑
Am
↓
(Uqe)		 Periodická soustava prvků95 hodin ráno
Vzhled jednoduché látky
americium vzorek
Vlastnosti atomu
Jméno, symbol, číslo Americium / Americium (Am), 95
Skupina , období , blok 3 (zastaralé 3), 7,
f-prvek
atomová hmotnost
( molární hmotnost )		 [243] ( hmotnostní číslo nejstabilnějšího izotopu) [1]
Elektronická konfigurace [Rn] 5f 7 7s 2
Poloměr atomu 173 hodin
Chemické vlastnosti
Poloměr iontů (+4e) 92 (+3e) 107  hodin
Elektronegativita 1,3 (Paulingova stupnice)
Elektrodový potenciál Am←Am 4+ -0,90 V
Am←Am 3+ -2,07 V
Am←Am 2+ -1,95 V
Oxidační stavy +3, +4, +5, +6
Ionizační energie
(první elektron)		 578 (6,0 [2] )  kJ / mol  ( eV )
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky
Hustota (v n.a. ) 13,67 g/cm³
Teplota tání 1448 K (1176 °C, 2149 °F)
Teplota varu 2880,15 K (2607 °C, 4725 °F)
Oud. teplo tání (10,0) kJ/mol
Oud. výparné teplo 238,5 kJ/mol
Molární tepelná kapacita 25,85 [2]  J/(K mol)
Molární objem 20,8  cm³ / mol
Krystalová mřížka jednoduché látky
Příhradová konstrukce Šestihranný
Parametry mřížky a=3,468 c=11,24 [3]
poměr c / a 3.24
Číslo CAS 7440-35-9
nejdéle žijící izotopy
Izotop Prevalence
_ 		Poločas rozpadu Rozpadový kanál Produkt rozpadu
241 ráno synth. 432,2 let SD -
α 237 Np _
242 m1 Am synth. 141 let IP 242 ráno
α 238 Np _
SD -
243 ráno synth. 7370 let SD -
α 239 Np _
95 Americium
Dopoledne(243)
5f 7 7s 2

Americium  ( chemická značka - Am , z lat.  Americium ) je chemický prvek 3. skupiny (podle zastaralé klasifikace - vedlejší podskupina třetí skupiny, IIIB) sedmé periody periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 95.

Patří do rodiny aktinidů . Americium je čtvrtý syntetizovaný transuranový prvek . Všechny izotopy jsou radioaktivní.

Jednoduchá látka americium je těžký stříbro - bílý kov .

Historie

Prvek uměle získal v roce 1944 v Metallurgické laboratoři Chicagské univerzity Glenn Seaborg a jeho kolegové a objev byl klasifikován. Zajímavé je, že objev americia a kuria poprvé veřejně oznámil Seaborg v dětském rozhlasovém pořadu Quiz Kids , když se ho jeden z posluchačů zeptal, které transuranové prvky byly objeveny během války. Objev byl oficiálně oznámen na zasedání Americké chemické společnosti pouhých pět dní po rozhlasovém vysílání, 11. listopadu 1945 [4] .

Stávající americium je soustředěno v atmosféře v oblastech používaných pro testování jaderných zbraní prováděných v letech 1945 až 1980, stejně jako v místech jaderných incidentů, jako byla katastrofa v Černobylu. Například analýza trosek na místě, kde byla testována první americká vodíková bomba (1. listopadu 1952, atol Enewetak), odhalila vysoké koncentrace různých aktinidů, včetně americia; ale kvůli vojenskému tajemství byly tyto údaje zveřejněny až v roce 1956 [5] . Trinitit , sklovitá látka vytvořená na místě testu jaderné bomby na základně Trinity poblíž Alamogordo v Novém Mexiku 16. července 1945, obsahovala stopy americia-241. Zvýšené hladiny americia byly také detekovány v roce 1968 v Grónsku na místě havárie amerického bombardéru Boeing B-52 nesoucího čtyři vodíkové pumy [6] .

Původ jména

Vnější elektronový obal nového prvku (5f) se ukázal být podobný elektronovému obalu europia (4f). Proto byl prvek pojmenován na počest Ameriky americium , jako europium - na počest Evropy [7] .

Fyzikální vlastnosti

Kompletní elektronová konfigurace atomu americia je: 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 7 5f 7 .

Americium je radioaktivní kujný a kujný stříbrno-bílý kov. Svítí ve tmě díky vlastnímu α-záření . Podobné jako kovy z rodiny vzácných zemin . Má dvě alotropní formy.

V nízkoteplotní formě (hustota 13,67 g/cm 3 ) má dvojitou hustě zabalenou hexagonální strukturu, která se při 1074 °C přeměňuje na plošně centrovanou kubickou strukturu. Teplota tání - 1175 °C. Bod varu - 2607 °C.

Chemické vlastnosti

Chemické vlastnosti americia jsou podobné lanthanoidům [2] . Silné redukční činidlo.

( n = 2,7 ± 0,3) .

Izotopy

Americium nemá žádné stabilní izotopy. Nejdéle žijící izotop americia je 243 Am; jeho poločas rozpadu je 7350±9 let .

Získání

241 Am se nyní komerčně vyrábí z rozpadu 241 Pu : Pu-241 -> (13,2 let, beta rozpad) -> Am-241 a 243 Am z rozpadu 243 Pu.

241 Pu se tvoří ve všech jaderných reaktorech, když je neutron zachycen uranem-238.

  1. 238 U + n → 239 U
  2. 239 U β-rozpad → 239 Np
  3. 239 Np β-rozpad → 239 Pu
  4. 239 Pu + n → 240 Pu
  5. 240 Pu + n → 241 Pu
  6. 241 Pu β-rozpad (13,2 let) → 241 Am (poločas 432,2 let)
  7. 241 Pu + n → 242 Pu
  8. 242 Pu + n → 243 Pu
  9. 243 Pu → 243 Am (poločas 4,956(3) hodin, beta rozpad)

Protože 241 Pu je obvykle přítomno v čerstvě vyrobeném plutoniu pro zbraně , 241 Am se hromadí v materiálu, když se 241 Pu rozpadá. V tomto ohledu hraje důležitou roli při stárnutí plutoniových zbraní. Čerstvě vyrobené plutonium pro zbraně obsahuje 0,5-1,0 % 241 Pu, plutonium pro reaktory má od 5-15 % do 25 % 241 Pu. Za několik desetiletí se téměř všech 241 Pu rozpadne na 241 Am. Energie alfa rozpadu 241 Am a relativně krátká životnost vytváří vysokou měrnou radioaktivitu a tepelný výkon (106 W/kg, např. 241 Pu má tepelný výkon 3,4 W/kg). Většina alfa a gama aktivity starého plutonia pro zbraně je způsobena 241 Am.

Aplikace

Nejdéle žijící izotop americia , 243 Am, má poločas rozpadu 7,37 tisíc let a používá se pro radiochemický výzkum a akumulaci vzdálenějších transuranů až po fermium .

Mnohem rozmanitější je aplikace úplně prvního objeveného izotopu americia, 241 Am. Má poločas rozpadu 433,2 let. Tento izotop, který se rozkládá, vyzařuje částice alfa a měkké (60 keV) gama paprsky (například: energie tvrdých gama paprsků emitovaných kobaltem-60 je větší než 1 MeV: 1,173 a 1,332 MeV). Ochrana před měkkým zářením Am-241 je poměrně jednoduchá a nemasivní: stačí centimetrová vrstva olova . V průmyslu se používají různé měřicí a výzkumné přístroje americium-241, zejména pro kontinuální měření tloušťky ocelové (od 0,5 do 3 mm) a hliníkové (do 50 mm) pásky, ale i tabulového skla. Zařízení s americiem-241 se také používá k odstraňování elektrostatických nábojů v průmyslu z plastů, syntetických fólií a papíru. Nachází se také uvnitř některých detektorů kouře (~0,26 mikrogramu na detektor).

Jaderný izomer americium-242m má vysoký průřez štěpení tepelných neutronů (6000 barnů ), velký počet emitovaných neutronů na štěpení (3,6) a relativně dlouhý poločas rozpadu (141 let) [9] , což z něj činí vhodný palivo pro ultrakompaktní jaderné reaktory ( kritická hmotnost  je 3,78 kg, pouze některé izotopy kalifornia jsou menší). Předpokládá se například využití pro jaderné reaktory na meziplanetárních kosmických lodích [10] . O produkci tohoto izotopu v gramovém množství se však zatím pouze diskutuje (má být získáván z 241 Am, který je obsažen ve VJP v množství řádově kilogram na tunu).

Nebezpečí

Americium je vysoce toxický prvek. Hodnota MPC pro americium ve vzduchu je asi 1⋅10 −4 Bq / l, ve vodě nádrží - asi 70-80 Bq / l.

Americium zločiny

V dubnu 2021 byli v gruzínském městě Kutaisi zadrženi dva lidé, kteří se pokusili nelegálně prodat americium-241 za 300 000 eur [11] .

Poznámky

  1. ↑ Meija J. a kol. Atomové hmotnosti prvků 2013 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2016. - Sv. 88 , č. 3 . - str. 265-291 . - doi : 10.1515/pac-2015-0305 .
  2. ↑ 1 2 3 4 5 6 Gromov B. V. Americium // Chemická encyklopedie  : v 5 dílech / Ch. vyd. I. L. Knunyants . - M . : Sovětská encyklopedie , 1988. - T. 1: A - Darzana. - S. 125. - 623 s. — 100 000 výtisků.  - ISBN 5-85270-008-8 .
  3. ↑ WebElements Periodická tabulka prvků | Amerika | krystalové struktury . Získáno 10. srpna 2010. Archivováno z originálu dne 25. března 2010.
  4. ↑ Pepling, Rachel Sheremeta Chemical & Engineering News: It's Elemental: The Periodic Table - Americium (2003). Datum přístupu: 7. července 2010. Archivováno z originálu 27. prosince 2007.
  5. ↑ 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 .)  // Physical Review  : journal. - 1956. - Sv. 102 , č. 1 . - S. 180-182 . - doi : 10.1103/PhysRev.102.180 . — .
  6. ↑ Eriksson M. On Weapons Plutonium in the Arctic Environment (PhD disertační práce  ) . - Risø National Laboratory, Roskilde, Dánsko: Lund University , 2002. - S. 28. - 150 s. - ISBN 87-550-3007-6. Archivovaná kopie (nedostupný odkaz) . Získáno 9. října 2019. Archivováno z originálu 18. prosince 2008. 
  7. ↑ Seaborg GT The Transuranium Elements   // Věda . - 1946. - Sv. 104 , č. 2704 . - str. 379-386 . - doi : 10.1126/science.104.2704.379 . - . — PMID 17842184 . — .
  8. ↑ 1 2 3 4 Chemické vlastnosti anorganických látek / ed. R. A. Lidina. - 3. vydání, Rev. - M.: Chemie, 2000. - S. 348-349. — 480 s. — ISBN 5-7245-1163-0 .
  9. ↑ Encyklopedie neutronových dat (pdf). Rosfond (Ruská knihovna datových souborů odhadovaných neutronů). Datum přístupu: 26. června 2011. Archivováno z originálu 22. srpna 2011.
  10. ↑ IOP Publishing
  11. ↑ Dva lidé byli zadrženi v Gruzii za pokus prodat radioaktivní látku . Staženo 25. dubna 2021. Archivováno z originálu 7. dubna 2022.

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 Periodický systém chemických prvků D. I. Mendělejeva
  jeden 2                             3 čtyři 5 6 7 osm 9 deset jedenáct 12 13 čtrnáct patnáct 16 17 osmnáct
jeden H   On
2 Li Být   B C N Ó F Ne
3 Na mg   Al Si P S Cl Ar
čtyři K Ca   sc Ti PROTI Cr Mn Fe co Ni Cu Zn Ga Ge Tak jako Se Br kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD v sn Sb Te já Xe
6 Čs Ba Los Angeles Ce Pr Nd Odpoledne sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu hf Ta W Re Os Ir Pt Au hg Tl Pb Bi Po V Rn
7 Fr Ra AC Th Pa U Np Pu Dopoledne cm bk srov Es fm md Ne lr RF Db Sg bh hs Mt Ds Rg Cn Nh fl Mc Lv Ts Og
 
alkalických kovů kovy alkalických zemin Lanthanoidy aktinidy přechodné kovy
lehké kovy Polokovy nekovy Halogeny vzácné plyny
 Řady elektrochemické aktivity kovů

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 , Ti , Co , Ni , Te , Mo , Sn , Pb , H 2 ,
W , Sb , Bi , Ge , Re , Cu , Tc , Te , Rh , Po , Hg , Ag , Pd , Os , Ir , Pt , Au