Americium, stříbřitě bílý, syntetický prvek, vzniká při jaderných reakcích těžkých prvků. Prvek a jeho izotopy mají velmi málo, ale důležitá použití, včetně detektorů kouře nalezených téměř ve všech budovách a potenciálu pro budoucí vesmírné mise.
Americium je vysoce radioaktivní prvek, který může být při nesprávném zacházení nebezpečný a může způsobit vážná onemocnění. Vzhledem k tomu, že se přirozeně nenachází v prostředí, existuje jen velmi malá šance, že by člověk a zvířata byli ovlivněni tímto prvkem, pokud se nenacházejí ve velmi těsné blízkosti jaderných reaktorů na bázi plutonia.
Jen fakta
- Atomové číslo (počet protonů v jádře): 95
- Atomový symbol (v periodické tabulce prvků): Am
- Atomová hmotnost ( průměrná hmotnost atomu): 243
- Hustota: 7,91 uncí na kubický palec (13,69 gramů na kubický cm)
- Fáze při pokojové teplotě: pevná látka
- Tání bod: 2 149 stupňů Fahrenheita (1 176 stupňů Celsia)
- Bod varu: 3 652 F (2 011 C)
- počet přírodních izotopů (atomy stejného prvku s odlišným počtem neutronů) : 0. V laboratoři je vytvořeno nejméně 19 radioaktivních izotopů.
- Nejběžnější izotopy: Am-241 (zanedbatelné procento přirozeného výskytu), Am-243 (zanedbatelné procento přirozeného výskytu)
Historie
Glenn Seaborg, Albert Ghiorso, Ralph James a Tom Morgan objevili americium, as a kurium, v roce 1944 během jejich práce ve válečné Metallurgical Laboratory na University of Chicago (nyní známé jako Argonne National Laboratory), podle článku z roku 2008 v Bulletinu pro historii chemie od Keitha Costecky, amerického chemika a životního prostředí vědec. Vědci vyrobili syntetický prvek bombardováním plutonia 239 neutrony, aby vytvořili plutonium 240, a poté znovu vytvořili plutonium 241. Plutonium-241 se poté rozpadlo na americium-241. Americium je třetím syntetickým transuranickým prvkem a čtvrtým objeveným.
Objevy americia a kuria byly oznámeny koncem roku 1945 Seaborgem v živé rozhlasové show Quiz Kids, podle článku Ben o přírodě z roku 2017 Přesto britský vědec a autor. K oznámení mělo dojít o pět dní později na celostátním zasedání Americké chemické společnosti. Tento prvek pojmenovali vědci pro zemi, která ho objevila, stejně jako zrcadlo sousedního čísla prvku lanthanidu, europium.
Americium bylo velmi obtížné izolovat od kuria a podle něj proces trval rok. Peter van der Krogt, nizozemský historik. Vědci přezdívali prvky pandemonium a delirium a dokonce navrhli, aby se tato jména stala oficiálními názvy prvků. Navzdory návrhům vědců dostaly prvky názvy americium, podle objevného kontinentu a podle příkladu europia, a kurium pro vědce Marie a Pierre Curie. První dostatečně velké množství americium, které bylo možné viditelně studovat, bylo vytvořeno v roce 1951, podle Národní laboratoře v Los Alamos.
Kdo to věděl?
- Podle článku z roku 1986, který publikovali američtí vědci Norman Edelstein a Lester Morss v Radiochemistry and Nuclear Chemistry, je americium jedním z 15 aktinidových kovů. Aktinidové prvky se pohybují od atomového čísla 89 (aktinium) do 103 ( Tyto prvky jsou všechny radioaktivní s neobvyklým rozsahem fyzikálních vlastností.
- Primárními izotopy jsou americium-241 a americium-243, které mají poločasy asi 433 let a 7370 let, podle Královské společnosti chemie.
- Podle Lenntecha se americium s největší pravděpodobností přirozeně vyskytuje v neuvěřitelně stopových množstvích v uranových minerálech v důsledku jaderných reakcí. Minulé koncentrace americium mohly být vyšší, když byly lokální koncentrace uranu vyšší a produkovaly více jaderných reakcí.
- Americium se primárně vyrábí v jaderných reaktorech bombardováním plutonia neutrony, uvádí Royal Society of Chemistry .
- Americium je přenosný zdroj gama paprsků a alfa částic pro nejrůznější lékařské a průmyslové účely, jako je rentgenografie a spektroskopie, což pomáhá vytvářet ploché sklo měřením jeho tloušťky.
- Podle Světové jaderné asociace jsou detektory kouře, které používají americium, populární v domácnostech a jsou citlivé na přítomnost kouře nebo tepla. Tyto detektory kouře jsou relativně levné a jsou citlivé na širokou škálu podmínek požáru. Izotop americium-241 se v těchto detektorech používá jako oxid uhličitý (AmO2).
- Centra pro kontrolu a prevenci nemocí uvádí, že prach americium-241 může způsobit určité druhy rakoviny a může být spolknut, absorbován ranou nebo vdechnut. Prvek má tendenci se soustředit v kostech, játrech a svalech. Díky dlouhověkosti izotopu může americium-241 zůstat v těle po celá desetiletí.
Současný výzkum
Vzhledem k jeho vzácnosti a radioaktivitě je použití americium jen málo. Jedním z takových použití pro americium, které je v současné době zkoumáno, jsou baterie, konkrétně „vesmírné baterie“. Výzkum prováděný britskou národní jadernou laboratoří (NNL) ve spolupráci s Evropskou kosmickou agenturou (ESA) ukázal slibné výsledky pro získání materiálů potřebných k výrobě baterií napájených americiem-241. Výzkumníci z NNL byli úspěšně schopen navrhnout metodu a úspěšně izolovat americium-241 od plutonia. V současné době se dokončují další studie, které by zkoumaly dopady, které by měl větší závod na zpracování americium na životní prostředí, a také jak zajistit bezpečnost zaměstnanců v takovém závodě . Dlouhodobý plán předložený NNL by pracoval na vytvoření většího množství americium, které může být použito v bateriích.
V článku z roku 2008 představeném na Evropské konferenci o vesmírné energii K. Stephenson a T. Blancquaert, vědci z ESA se sídlem v Nizozemsku, uvedli, že plutonium je oblíbeným zdrojem paliva kvůli vysokému výkonu a 88letému poločasu rozpadu. Izotop plutonia, který je pro takové vesmírné zneužití nezbytný s extrémně omezenou dodávkou a omezujícími předpisy je velmi drahá. Na druhé straně Americium-241 má pouze asi čtvrtinu výkonu, který má plutonium, ale má delší poločas rozpadu (433 let), je snadněji vyráběn a může potenciálně snížit náklady a váhu přibližně o za třetí.
Další skupina vědců v Izraeli provádí testy baterií napájených americiem-242, podle článku z roku 2008 představeného na Kongresu jaderných společností M. Kurtzhandem a spol., skupinou Izraelští jaderní inženýři. Vědci uvedli, že americium-242 má vysoký výkon a podle článku zveřejněného o projektu The Future of Things o projektu by mohlo napájet Mezinárodní vesmírnou stanici až 80 dní. Baterie napájená z americium-242 čelí určitým obtížím, protože americium-242 je obtížnější vyrobit než americium-241, ale izotop vede k ideálním vlastnostem baterie, jako je schopnost být neuvěřitelně tenký (asi jeden mikron) a bez pohyblivé části vedoucí k robustnímu a spolehlivému zdroji energie.