Факти про америцій: елемент 95 або Am

Америцій — радіоактивний металевий елемент з атомним номером 95 і символом елемента Am. Це єдиний синтетичний елемент, який зустрічається в повсякденному житті в невеликих кількостях в іонізаційних датчиках диму. Ось колекція цікавих фактів і даних про америцій.

Америцій Факти

Америцій вперше був синтезований і ідентифікований у 1944 році Гленном Т. Сіборгом, Ральфом Джеймсом, Л. Морганом і Альбертом Гіорсо в Каліфорнійському університеті в Берклі в рамках Манхеттенського проекту. Елемент був створений за допомогою 60-дюймового циклотрона, хоча, ймовірно, попередні експерименти також створювали цей елемент. Хоча елемент 95 був відкритий шляхом його синтезу, америцій зустрічається в природі як мікроелемент в урановмісних мінералах. У далекому минулому цей елемент відбувався природним шляхом у результаті ядерних реакцій нещодавно мільярд років тому. Весь цей америцій вже розпався на дочірні ізотопи .

Назва елемента америцій відноситься до Америки. Америцій розташований безпосередньо під лантаноїдом європію, який названо на честь Європи.

Америцій — блискучий сріблястий радіоактивний метал. Всі ізотопи цього елемента радіоактивні. Ізотоп із найдовшим періодом напіврозпаду — це америцій-243, який має період напіврозпаду 7370 років. Найпоширенішими ізотопами є америцій-241 з періодом напіврозпаду 432,7 років і америцій-243. Відомий також америцій-242 з періодом напіврозпаду 141 рік. Всього охарактеризовано 19 ізотопів і 8 ядерних ізомерів. Ізотопи піддаються різному альфа- , бета- та гамма-розпаду.

Основне використання америцію – у детекторах диму та для наукових досліджень. Цілком можливо, що радіоактивний елемент може використовуватися для батарей космічних кораблів. Пресований з берилієм америцій-241 є хорошим джерелом нейтронів. Як і багато радіоактивних елементів, америцій корисний для виробництва інших елементів. Елемент 95 і його сполуки є корисними портативними джерелами альфа- і гамма-випромінювання.

Атомні електростанції природним чином виробляють америцій як частину послідовності розпаду від нейтронного бомбардування плутонію. За допомогою цього методу щороку виробляється кілька грамів елемента.

Фізичні та хімічні властивості америцію подібні до плутонію (елемент ліворуч у періодичній таблиці) та європію (елемент над ним у періодичній таблиці). Свіжий америцій — це блискучий сріблясто-білий блискучий метал, але він повільно тьмяніє на повітрі. Метал м’який і легко деформується з нижчим модулем об’ємної пружності, ніж попередні актиноїди на столі. Його температура плавлення вища, ніж у плутонію та європію, але нижча, ніж у кюрію. Америцій менш щільний, ніж плутоній, але щільніший, ніж європій.

Америцій є парамагнітним у широкому діапазоні температур, від надзвичайно низьких температур до температури вище кімнатної.

Найпоширенішим ступенем окислення елемента 95 є +3, але він може коливатися від +2 до +8. Діапазон ступенів окиснення найширший для будь-якого актиноїдного елемента. Іони забарвлюються у водному розчині. Стан +3 — від безбарвного до червонувато-жовтого, стан +4 — червонувато-жовтого, з коричневим і зеленим кольорами для інших станів. Кожен ступінь окислення має відмінний спектр поглинання.

Кристалічна структура америцію залежить від температури і тиску. За звичайних умов метал видно в стабільній альфа-формі, що має гексагональну кристалічну симетрію. Коли метал стискається, він змінюється на бета-форму, яка має гранецентровану кубічну симетрію. Підвищення тиску ще більше (23 ГПа) перетворює америцій у його гамма-форму, яка є ромбічної. Також спостерігалася моноклінна кристалічна фаза, але незрозуміло, які саме умови її викликають. Як і інші актиноїди, америцій самостійно пошкоджує свою кристалічну решітку внаслідок альфа-розпаду. Особливо це помітно при низьких температурах.

Метал розчиняється в кислотах і реагує з киснем.

Америцій можна використовувати разом із фосфоресцентним сульфідом цинку для виготовлення саморобного спінтарископа, який є свого роду детектором випромінювання, що передував лічильнику Гейгера. Радіоактивний розпад америцію забезпечує енергією люмінофор, змушуючи його випромінювати світло.

Біологічна роль америцію в живих організмах невідома. Його зазвичай вважають токсичним через його радіоактивність.

Дані про атом америцію

• Назва елемента : Америцій
• Символ елемента : Am
• Атомний номер : 95
• Атомна вага : (243)
• Група елементів : елемент f-блоку, актинід (трансурановий ряд)
• Елемент Період : період 7
• Електронна конфігурація : [Rn] 5f 7 7s 2 (2, 8, 18, 32, 25, 8, 2)
• Зовнішній вигляд : твердий сріблястий металік.
• Точка плавлення : 1449 K (1176 C, 2149 F)
• Точка кипіння : 2880 K ​(2607 C, ​4725 F) прогнозована
• Щільність : 12 г/см 3
• Атомний радіус : 2,44 Астрома
• Ступінь окислення : 6, 5, 4, 3

Америцій

хімічний елемент з атомним номером 95 / З Вікіпедії, безкоштовно encyclopedia

Шановний Wikiwand AI, Давайте зробимо це простіше, відповівши на ключові запитання:

Чи можете ви надати найпопулярніші факти та статистику про Америцій?

Підсумуйте цю статтю для 10-річної дитини

Америцій (Am) — хімічний елемент, радіоактивний метал з сімейства актиноїдів, атомне число 95, відносна атомна маса 243,13; уперше був синтезований у 1944. Синтезується у ядерних реакторах при бомбардуванні плутонію нейтронами.

Історія

Вперше америцій виділили Г. Сіборг, Леон О. Морган, Ральф А. Джеймс та Альберт Ґіорсо в 1944 році в Університеті Каліфорнії (Берклі) та у Металургійній лабораторії Чиказького університету, яка тепер відома як Аргоннська національна лабораторія. Ізотоп 241 Am утворювався при послідовному захопленні нейтронів ядром 239 Pu в ядерному реакторі. Спочатку утворювався 240 Pu, потім 241 Pu, який через бета-розпад перетворювався в 241 Am.

Експерименти, пов’язані з ядерною фізикою були засекречені під час Другої світової війни, а секретність була знята лише у листопаді 1945. Повідомити наукову спільноту про відкриття планувалося 16 листопада, на засіданні Американського хімічного товариства, проте це несподіванно сталося на п’ять днів раніше. Гленн Свіборг був запрошений на радіошоу «Quiz Kids», де діти могли задавати йому різні питання (одним з цих дітей був майбутній нобелівський лауреат Джеймс Ватсон). Коли один з дітей, Річард Вільямс, спитав у Свіборга, чи відкрили вони ще якісь нові елементи під час війни, крім нептунію і плутонію, той відповів чесно, і у прямому ефірі розказав про відкриття елементів номер 95 і 96 [1] .

Для нового елементу було запропоновано багато варіантів назви. Короткий список включав такі варіанти як «саноніум», «артіфіум» і «цикло». Назва «америцій» була дана через те, що новий елемент є хімічним аналогом європію [1] .

Отримання

Америцій може бути отриманий з урану у атомних реакторах, переробці старої ядерної зброї, а також у радіоактивних викидах, що лишаються після використання такої зброї.

Основна реакція отримання — нейтронна активація 238 U, при якій утворюються важкі ізотопи урану, до 241 U [2] . Починаючи з 239 U уран розпадається через бета-канал, перетворюючись на нептуній з тою самою атомною масою. Нептуній, також опромінюючись нейтронами, захоплює їх, утворюючи ізотопи аж до 244 Np. Аналогічно, нептуній, починаючи з 239 Np бета-розпадається на плутоній(і уран-239 і нептуній-239 мають дуже короткі періоди напіврозпаду, тому зазвичай розпадаються до того, як встигають захопити ще один нейтрон, окрім як при дуже інтенсивному опроміненні), який захоплюючи нейтрони, утворює важкі ізотопи, і, нарешті, 241 Pu, 243 Pu, 245 Pu, 246 Pu зазнають бета-розпаду, перетворюючись на відповідні ізотопи америцію. Періоди напіврозпаду цих ізотопів плутонію — 14,3 років, 5 годин, 10,5 годин і 11 днів відповідно.

В промислових масштабах такий процес відбувається у ядерних реакторах при роботі, при підготовці діючої речовини для ядерної зброї а також у реакціях, що відбуваються при детонації такої зброї. При цьому, якщо потоки нейтронів слабкі, легкі ізотопи утворюються у більших кількостях ніж важкі (бо ядра 239 Pu і 240 Pu частіше встигають розпастися до того, як вони захоплять нейтрон). Тому у відпрацьованному ядерному паливі 241 Am має концентрацію 0,22 г/т, а 243 Am — 0,1 г/т. При цьому, концентрація 241 Pu, що розпадається, утворюючи америцій і потенційно може бути використаний для його отримання, становить 1,19 г/т [3] . Максимальна концентрація америцію при розпаді плутонію-241 утворюється через 70 років після завершення роботи реактора [4] . Опромінення нейтронами у реакторах триває роками, тому ізотопи америцію з масовими числами 245 і 246, що мають періоди напіврозпаду менше доби, не накопичуються у значущих кількостях [5] .

При детонації атомної бомби потік нейтронів значно інтенсивніший ніж у ядерному реакторі, тому в цьому випадку частіше утворюються америцій-243 [2] .

Інший спосіб — бомбардування урану-238 альфа-частинками [2] . При цьому америцій утворюється за реакцією:

92 238 U + 2 4 H e → n 94 241 P u → β − 95 241 A m _U\ +_^He>\xrightarrow _Pu>\xrightarrow > _Am>> > .

Ядерні відходи розділяють на складові за допомогою PUREX-процесу [en] , при якому америцій екстрагується разом з хімічно подібним до нього плутонієм. Подальше розділення цих металів може проходити за допомогою процесів іонного обміну, екстракції розчинниками [en] або преципітації [2] .

Щороку добувається кілька кілограмів америцію [2] .

Америцій у природі

На відміну від нептунію і плутонію, америцій поки що не був знайдений у радіоактивних рудах навіть у слідових кількостях, і не відомі природні реакції, за допомогою яких він міг би утворюватися. Примордіальний (утворенний до формування сонячної системи) америцій, або породжуючі його ізотопи достеменно розпалися [6] .

Для утворення америцію природній плутоній (що утворюється при захопленні нейтронів природнім ураном-238, а тому надзвичайно рідкісним — частка плутонію у найбагатших уранових рудах становить 10 −11 від кількості урану) має пройти ще через два захоплення нейтрона. Теоретично передбачувана кількість такого америцію становить лише 1 атом на кілька десятків кілограмів уранової руди [6] .

Природний атомний реактор «Окло», що працював близько 1,7 мільярдів років тому, створював більш інтенсивний потік нейтронів, а тому в ньому могли синтезуватися важкі трансплутонієві елементи, у тому числі і америцій [6] .

Іншим теоретичним природнім джерелом одиничних атомів америцію можуть бути злиттях нейтронних зір. Довгоживучий ізотоп кюрій-247, що утворюється під час нього, розлітається достатньо швидко, щоб розповсюдитись по всій галактиці до того як повністю розпадеться. У нашій Галактиці такі злиття відбуваються в середньому раз на кілька сотень тисяч років. Основним продуктом розпаду цього ізотопу є америцій-243 [6] .

Можна вважати, що весь присутній на Землі америцій має антропогенне походження. Більша частина америцію, що потрапив у атмосферу утворилася під час ядерних випробувань і чорнобильської катастрофи (приблизно по 40 грамів [7] ). Також, кілька сотень грамів америцію потрапило до ґрунту під час неналежного зберігання ядерних відходів.

У природі америцій швидко випадає на поверхню землі і накопичується у приповерхневому шарі товщиною 2-4 сантиметри.

Концентрація америцію у породах дуже варіюється в залежності від близькості до місць його викидів. У Нью-Йорку вона становить близько 17 мкг на квадратний кілометр [7] .

Деякі дослідження вказують, що америцій, разом з іншими короткоживучими актиноїдами, присутній у спектрі однієї з найбільш хімічно незвичайних зірок, HD101065, відомої також як зоря Пшибильського, проте загальноприйнятих теорій, як такі елементи можуть там утворюватися, немає [8] [9] .

Використання

Зараз промислово використовується тільки один ізотоп америцію, 241 Am.

Америцій масово використовується у іонізаційних детекторах диму.

Альфа-випромінювання америцію використовується для високоточного замірювання товщини скла або металу [10] .

Суміш америція з берилієм є джерелом нейтронів, і використовується у промисловій геофізиці для нейтронного каротажу [11] .