Americijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Americijum
Opšta svojstva
Ime, simbolamericijum, Am
Izgledsrebrnasto beo
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Eu
↑
Am
↓
(Uqe)
plutonijum ← americijum → kirijum ‍
Atomski broj (Z)95
Grupa, periodagrupa N/D, perioda 7
Blokf-blok
Kategorija  aktinoid
Rel. at. masa (Ar)243,0613813(24)[1]
Maseni broj243 (najstabilniji izotop)
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 25, 8, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja1449 K ​(1176 °‍C, ​2149 °F)
Tačka ključanja2880 K ​(2607 °‍C, ​4725 °F) (izračunato)
Gustina pri s.t.12 g/cm3
Toplota fuzije14,39 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet28[2] J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 1239 1356
P (Pa) 103 104 105
na T (K)
Atomska svojstva
Elektronegativnost1,3
Energije jonizacije1: 578 kJ/mol
Atomski radijus173 pm
Kovalentni radijus180±6 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​dupla zbijena heksagonalna
(dHCP)
Dupla zbijena heksagonalna (dHCP) kristalna struktura za americijum
Topl. vodljivost10 W/(m·K)
Električna otpornost0,69 µΩ·m[2]
Magnetni rasporedparamagnetičan
Magnetna susceptibilnost (χmol)+1000,0·10−6 cm3/mol[3]
CAS broj7440-35-9
Istorija
Imenovanjepo Amerikama
OtkrićeGlen T. Siborg, Ralf A. Džejms, Leon O. Morgan, Albert Giorzo (1944)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
241Am syn 432,2 y SF –
α 237Np
242m1Am syn 141 y IT 242Am
α 238Np
SF –
243Am syn 7370 y SF –
α 239Np
reference • Vikipodaci

Americijum (Am, lat. americium) je hemijski element iz grupe aktinoida sa atomskim brojem 95.[4][5] [6]Ime potiče od kontinenta Amerika.

U periodnom sistemu nalazi se u grupi aktinoida (7. perioda, f-blok) te se ubraja u transuranske elemente. Americijum je, pored evropijuma, jedini hemijski element nazvan po nekom kontinentu. To je radioaktivni srebreno-sjajni metal, koji se vrlo lako može oblikovati. Ne postoji ni jedan stabilni izotop americijuma. Na Zemlji se javlja isključivo kao sintetički, veštački element. Prvi put je dobijen u jesen 1944. godine, ali njegovo otkriće nije odmah objavljeno. Međutim, njegovo postojanje indirektno je objavio njegov pronalazač, čuveni američki hemičar Glen T. Siborg tokom gostovanja u jednoj radioemisiji za decu.

Americijum takođe nastaje i u nuklearnim reaktorima, gde se prosečno u jednoj toni potrošenog nuklearnog goriva nalazi oko 100 grama ovog elementa. Najčešće se koristi kao izvor jonizujućeg zračenja, na primer, u spektroskopiji fluorescencijom i u detektorima dima na bazi jonizacije. Izotop americijuma 241Am se razmatrao za korištenje u radionuklidnim baterijama (RTG) za svemirske letelice i sonde, gde bi zamenio plutonijum (238Pu) zbog znatno dužeg vremena poluraspada od 432,2 godine, čime bi se takve letelice mogle napajati električnom energijom više stotina godina.

Istorija[uredi | uredi izvor]

Americijum je u kasnu jesen 1944. sintetisala grupa naučnika: Glen T. Siborg, Ralf A. Džejms, Leon O. Morgan i Albert Giorzo na Univerzitetu Kalifornije u Bekliju pomoću 60-inčnog ciklotrona, kao i naučnici u metalurškoj laboratoriji Univerziteta u Čikagu (danas: Nacionalna laboratorija Argon). Nakon neptunijuma i plutonijuma, americijum je bio četvrti transuranijski element koji je otkriven od 1940. godine; dok je kirijum sa višim atomskim brojem od njega otkriven treći već na leto 1944. godine.[6] Ime elementa odabrano je kao referenca za oba kontinenta Amerike, analogno elementu evropijumu, metalu retkih zemalja koji se u periodnom sistemu elemenata nalazi tačno iznad americijuma: Ime americijum (prema obe Amerike) i simbol Am predložen je za ovaj element na osnovu njegovog mesta u PSE, kao šestog člana serije retkih zemnih aktinoida, analogno evropijum, Eu, iz serije lantanoida.[7][8]

Za sintezu novih elemenata po pravilu su se koristili oksidi polaznih elemenata. Najpre se nanosio rastvor plutonijum-nitrata (koji se sastojao iz izotopa 239Pu) na platinsku foliju površine oko 0,5 cm2. Zatim se rastvor uparavao a ostatak se žario dok ne pređe u oksid (PuO2). Nakon bombardovanja u ciklotronu, sloj se skida i rastvara u azotnoj kiselini, a potom se ponovno taloži kao hidroksid pomoću koncentrovanog vodenog rastvora amonijum hidroksida. Talog se ponovno rastvara u perhlornoj kiselini. Daljnje odvajanje nastavlja se pomoću jonskoizmenjivačkih sredstava. U svojim eksperimentima, naučnici su uspeli da sintetišu niz od četiri različita izotopa americijuma: 241Am, 242Am, 239Am i 238Am.

Kao prvi je izolovani izotop 241Am iz jednog uzroka plutonijuma koji je bio izložen neutronima. Taj izotop americijuma raspao se na 237Np emitujući α-čestice. Vreme poluraspada ovog α-raspada najpre je bilo procenjeno na 510 ± 20 godina, međutim danas je u nauci opšteprihvaćeno da ova vrednost iznosi 432,2 godine.[9]

Navedeno vreme predstavlja vreme poluraspada.

Kao drugi izotop dobijen je 242Am putem ponovljenog bombardovanja neutronima prethodno sintetizovanog 241Am. Nakon što je dobijen, usledio je vrlo brzi β-raspad pri čemu je nastao 242Cm, izotop već ranije otkrivenog elementa kirijuma. Vreme poluraspada ovog β-raspada najpre je procenjeno na 17 sati, a danas je poznato da ta vrednost iznosi 16,02 sati.[9].

Otkriće novog elementa prvi put je objavljeno u javnosti u američkoj radioemisiji „Kviz kids” 11. novembra 1945. u kojoj je učestvovao Glen T. Siborg, što se dogodilo pre zvanične objave otkrića koja je usledila na simpoziju Američkog hemijskog društva. Jedan od mlađih slušalaca upitao je gosta emisije, Siborga, da li su tokom Drugog svetskog rata u sklopu istraživanja nuklearnog oružja otkriveni neki novi elementi. Siborg je potvrdno odgovorio na pitanje i time istovremeno otkrio postojanje i sledećeg težeg elementa, kirijuma.[10]

Americijum (241Am i 242Am) i njegovo dobijanje kasnije je patentirano pod nazivom Element 95 i metoda dobijanja istog (engl. Element 95 and method of producing said element), pri čemu je kao pronalazač naveden samo Glen T. Siborg.[11]

U elementarnom obliku prvi put je dobijen tek 1951. putem redukcije americijum(III) fluorida barijumom.[12]

Osobine[uredi | uredi izvor]

U periodnom sistemu elemenata, americijum s atomskim brojem 95 nalazi se u seriji aktinoida, njegov prethodnik je plutonijum, a nakon njega sledi kirijum. Analog americijuma u seriji lantanoida jeste evropijum.

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Americijum je veštački radioaktivni element. Sveže proizvedeni americijum je srebreno-sjajni metal, koji na sobnoj temperaturi polako poprimi mat sjaj. Lako se može kovati i deformisati. Njegova tačka topljenja iznosi 1176 °C[13] a tačka ključanja oko 2607 °C. Njegova specifična težina iznosi oko oko 13,67 g/cm3.[13][14] Javlja se u dve alotropske modifikacije.

Pri standardnim uslovima temperature i pritiska stabilna modifikacija α-Am se kristalizuje u heksagonalnom kristalnom sistemu u prostornoj grupi P63/mmc sa parametrima rešetke a = 346,8 pm i c = 1124 pm kao i četiri formulske jedinice po elementarnoj ćeliji. Kristalna struktura se sastoji od dvostrukog heksagonalnog najgušćeg kuglastog pakovanja (dhcp) uz redosled slojeva ABAC pa je prema tome izotip strukture α-lantana.[14][15]

Pri visokom pritisku α-Am prelazi u β-Am. Beta modifikacija se kristalizuje u kubnom kristalnom sistemu u prostornoj grupi Fmm sa parametrom rešetke a = 489 pm,[14][15] što odgovara kubnoj plošno centriranoj rešetci (fcc) odnosno kubnom najgušćem kuglastom pakovanju sa redosledom slogova ABC.

Entalpija rastvora metalnog americijuma u HCl pri standardnim uslovima iznosi −620,6 ± 1,3 kJ·mol−1. Polazeći od ove vrednosti došlo se do prvobitnih proračuna o standardnoj entalpiji nastanka (ΔfH0) jona Am3+(aq) od −621,2 ± 2,0 kJ·mol−1 kao i standardnog potencijala Am3+ / Am0 od −2,08 ± 0,01 V.[16]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

On je vrlo reaktivan element, koji lako reaguje sa kiseonikom iz vazduha i dobro se rastvara u kiselinama. Dosta je stabilan prema bazama. Najstabilnije oksidaciono stanje americijuma je +3, pa su jedinjenja Am(III) relativno dobro otporna na oksidaciju i redukciju. Počev od americijuma u periodnom sistemu pa naviše, slede aktinoidi koji su prema svojim hemijskim osobinama više slični lantanoidima nego elementima d-bloka.

Americijum se može javiti i u oksidacionim stanjima +2, +4, +5, +6 i +7. Prema oksidacionom broju varira i boja jona americijuma u vodenim rastvorima kao i boja njegovih jedinjenja u čvrstom stanju:
Am3+ (žuto-roz), Am4+ (žuto-crven), AmVO2+ (žut), AmVIO22+ (limun žut), AmVIIO65− (tamnozelen).

Za razliku od svog homologa evropijuma (americijum ima elektronsku konfiguraciju analognu evropijumu), joni Am3+ se ne mogu redukovati do Am2+ u vodenom rastvoru. Jedinjenja americijuma od oksidacionog stanja +4 i većem su snažna oksidaciona sredstva koja se mogu porediti sa permanganatnim jonom (MnO4−) u kiselom rastvoru.[17] Joni Am4+ koji nisu postojani u vodenim rastvorima mogu se dobiti iz Am(III) samo pomoću snažnih oksidacionih sredstava. U čvrstom obliku poznata su dva jedinjenja americijuma u oksidacionom stanju +4: americijum(IV)-oksid (AmO2) i americijum(IV)-fluorid (AmF4).

Rasprostranjenost[uredi | uredi izvor]

Smatra se da neki izotopi americijuma nastaju r-procesom pri supernovi, ali se na Zemlji ne nalaze u prirodi zbog svog relativno kratkog vremena poluraspada u odnosu na starost planete.

Međutim, danas se americijum dobija kao nusproizvod u nuklearnim centralama. Izotop 241Am nastaje kao proizvod raspada (između ostalog u potrošenim gorivim šipkama) iz izotopa plutonijuma 241Pu. U jednoj toni potrošenog nuklearnog goriva prosečno se nalazi oko 100 g raznih izotopa americijuma.[18] Uglavnom su to izotopi α-emiteri 241Am i 243Am, koji su zbog svog, nešto dužeg, vremena poluraspada nepoželjni za trajno odlaganje nuklearnog otpada, pa se zbog toga ubrajaju u „transuranijski otpad”. Smanjenje dugoročne radioaktivnosti u odlagalištima nuklearnog otpada je moguće putem izdvajanja dugoživući izotopa iz potrošenog nuklearnog goriva. Da bi se u njemu smanjilo prisustvo americijuma, istražuju se, između ostalog, strategije particioniranja i transmutiranja.[19][20]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ а б Muller, W.; Schenkel, R.; Schmidt, H. E.; Spirlet, J. C.; McElroy, D. L.; Hall, R. O. A.; Mortimer, M. J. (1978). „The electrical resistivity and specific heat of americium metal”. Journal of Low Temperature Physics. 30 (5–6): 561. Bibcode:1978JLTP...30..561M. doi:10.1007/BF00116197. 
  3. ^ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4. 
  4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  5. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  6. ^ а б Мишић, Милан, ур. (2005). Енциклопедија Британика. А-Б. Београд: Народна књига : Политика. стр. 41. ISBN 86-331-2075-5. 
  7. ^ G. T. Seaborg; R. A. James; L. O. Morgan (1949). „The Transuranium Elements: Research Papers”. The New Element Americium (Atomic Number 95). 14 B. New York: McGraw-Hill Book Co. Inc. , Paper No. 22.1, (sažetak; mašinoskript (januar 1948)).
  8. ^ K. Street, Jr.; A. Ghiorso; G. T. Seaborg (1950). „The Isotopes of Americium”. Physical Review. 79 (3): 530—531. doi:10.1103/PhysRev.79.530. , mašinoskript (11. april 1950)).
  9. ^ а б G. Audi; O. Bersillon; J. Blachot; A. H. Wapstra (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3—128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Архивирано из оригинала 01. 03. 2015. г. Приступљено 19. 01. 2021. 
  10. ^ Rachel Sheremeta Pepling (2003). „Americium”. Chemical & Engineering News. 81 (36). ISSN 0009-2347. 
  11. ^ US 3156523, Glenn T. Seaborg, "Element 95 and method of producing said element", published 10. 11. 1964, issued 23. 8. 1946 
  12. ^ Edgar F. Westrum, Jr.; LeRoy Eyring (1951). „The Preparation and Some Properties of Americium Metal”. J. Am. Chem. Soc. 73 (7): 3396—3398. doi:10.1021/ja01151a116. 
  13. ^ а б W. Z. Wade; T. Wolf (1967). „Preparation and Some Properties of Americium Metal”. J. Inorg. Nucl. Chem. 29 (10): 2577—2587. doi:10.1016/0022-1902(67)80183-0. 
  14. ^ а б в D. B. McWhan; B. B. Cunningham; J. C. Wallmann (1962). „Crystal Structure, Thermal Expansion and Melting Point of Americium Metal”. J. Inorg. Nucl. Chem. 24 (9): 1025—1038. doi:10.1016/0022-1902(62)80246-2. 
  15. ^ а б Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, sist. br. 71, Transurane, dio vol 1, str. 57–67.
  16. ^ J. U. Mondal; D. L. Raschella; R. G. Haire; J. R. Peterson (1987). „The Enthalpy of Solution of 243Am Metal and the Standard Enthalpy of Formation of Am3+(aq)”. Thermochim. Acta. 116: 235—240. doi:10.1016/0040-6031(87)88183-2. 
  17. ^ A. F. Holleman; E. Wiberg; N. Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 изд.). Berlin: de Gruyter. стр. 1956. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  18. ^ Klaus Hoffmann (1979). Kann man Gold machen? Gauner, Gaukler und Gelehrte. Aus der Geschichte der chemischen Elemente. Leipzig, Jena, Berlin: Urania-Verlag. стр. 233. 
  19. ^ L. H. Baetsle: Application of Partitioning/Transmutation of Radioactive Materials in Radioactive Waste Management Архивирано 2005-04-26 на сајту Wayback Machine, septembar 2001.
  20. ^ Gabriele Fioni; Michel Cribier; Frédéric Marie. „Can the minor actinide, americium-241, be transmuted by thermal neutrons?” (na jeziku: engleski). Arhivirano iz originala 23. 09. 2015. g. Pristupljeno 23. 9. 2015. 

Literatura[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Americijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Америцијум&oldid=25909478”