Americium, ein silberweißes synthetisches Element, entsteht bei Kernreaktionen schwerer Elemente. Das Element und seine Isotope haben nur sehr wenige, aber wichtige Verwendungszwecke, einschließlich Rauchmeldern, die in fast allen Gebäuden zu finden sind, und das Potenzial, zukünftige Weltraummissionen anzutreiben.
Americium ist ein hochradioaktives Element, das dies kann Bei unsachgemäßer Handhabung gefährlich sein und schwere Krankheiten verursachen. Da es in der Umwelt nicht auf natürliche Weise vorkommt, besteht nur eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit, dass Menschen und Tiere von dem Element betroffen sind, es sei denn, sie befinden sich in unmittelbarer Nähe von Kernreaktoren auf Plutoniumbasis.
Nur die Fakten
- Ordnungszahl (Anzahl der Protonen im Kern): 95
- Atomsymbol (im Periodensystem der Elemente): Am
- Atomgewicht ( durchschnittliche Masse des Atoms): 243
- Dichte: 7,91 Unzen pro Kubikzoll (13,69 Gramm pro Kubikzentimeter)
- Phase bei Raumtemperatur: fest
- Schmelzen Punkt: 2.149 Grad Fahrenheit (1.176 Grad Celsius)
- Siedepunkt: 3.652 F (2.011 C)
- Anzahl natürlicher Isotope (Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Anzahl von Neutronen) : 0. In einem Labor werden mindestens 19 radioaktive Isotope erzeugt.
- Die häufigsten Isotope: Am-241 (vernachlässigbarer Prozentsatz der natürlichen Häufigkeit), Am-243 (vernachlässigbarer Prozentsatz der natürlichen Häufigkeit)
Geschichte
Glenn Seaborg, Albert Ghiorso, Ralph James und Tom Morgan entdeckten americium als sowie Curium, im Jahr 1944 während ihrer Arbeit im Metallurgical Laboratory während des Krieges an der Universität von Chicago (heute bekannt als Argonne National Laboratory), laut einem Artikel aus dem Jahr 2008 im Bulletin für die Geschichte der Chemie von Keith Costecka, einem amerikanischen Chemiker und Umweltschützer Wissenschaftler. Die Forscher stellten das synthetische Element her, indem sie Plutonium-239 mit Neutronen bombardierten, um Plutonium-240 und dann erneut Plutonium-241 zu erzeugen. Das Plutonium-241 zerfiel dann zu Americium-241. Americium ist das dritte synthetische transuranische Element und das vierte, das entdeckt wird.
Die Entdeckungen von Americium und Curium wurden Ende 1945 von Seaborg in der Live-Radiosendung Quiz Kids gemäß einem Nature-Artikel von Ben aus dem Jahr 2017 angekündigt Trotzdem ein britischer Wissenschaftler und Autor. Die Ankündigung sollte fünf Tage später auf einem nationalen Treffen der American Chemical Society erfolgen. Das Element wurde von Forschern nach dem Land benannt, in dem es entdeckt wurde, sowie als Spiegel der benachbarten Lanthaniden-Elementnummer Europium.
Americium war sehr schwer von Curium zu isolieren, und der Prozess dauerte laut Angaben über ein Jahr Peter van der Krogt, ein niederländischer Historiker. Die Forscher nannten die Elemente Pandemonium und Delirium Spitznamen und schlugen sogar vor, diese Namen zu „offiziellen Namen“ zu machen. Trotz der Vorschläge der Forscher erhielten die Elemente nach dem Entdeckungskontinent und nach dem Vorbild von Europium und Curium die Namen americium für die Wissenschaftler Marie und Pierre Curie. Die erste ausreichend große Menge an Americium, die sichtbar untersucht werden konnte, wurde 1951 nach Angaben des Los Alamos National Laboratory hergestellt.
Wer wusste?
- Laut einem 1986 in Radiochemistry and Nuclear Chemistry von Norman Edelstein und Lester Morss, amerikanischen Forschern, veröffentlichten Artikel ist Americium eines von 15 Actinidmetallen. Actinide-Elemente reichen von den Ordnungszahlen 89 (Actinium) bis 103 ( Lawrencium). Diese Elemente sind alle radioaktiv mit ungewöhnlichen physikalischen Eigenschaften.
- Die primären Isotope sind Americium-241 und Americium-243, die eine Halbwertszeit von etwa 433 Jahren haben und 7370 Jahre nach Angaben der Royal Society of Chemistry.
- Laut Lenntech kommt Americium aufgrund von Kernreaktionen höchstwahrscheinlich in unglaublich geringen Mengen in Uranmineralien auf natürliche Weise vor. Frühere Americiumkonzentrationen waren möglicherweise höher, wenn die lokalen Urankonzentrationen höher waren und mehr Kernreaktionen hervorriefen.
- Americium wird nach Angaben der Royal Society of Chemistry hauptsächlich in Kernreaktoren durch Beschuss von Plutonium mit Neutronen hergestellt
- Americium ist eine tragbare Quelle für Gammastrahlen und Alpha-Partikel für eine Vielzahl von medizinischen und industriellen Anwendungen wie Radiographie und Spektroskopie. Sie hilft bei der Herstellung von Flachglas, indem die Dicke gemessen wird.
- Laut der World Nuclear Association sind Rauchmelder, die Americium verwenden, in Privathaushalten beliebt und reagieren empfindlich auf Rauch oder Hitze. Diese Rauchmelder sind relativ kostengünstig und reagieren empfindlich auf eine Vielzahl von Brandbedingungen. Das Isotop Americium-241 wird in diesen Detektoren als Americiumdioxid (AmO2) verwendet.
- In den Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten heißt es, dass Americium-241-Staub bestimmte Krebsarten verursachen und verschluckt, durch eine Wunde absorbiert oder eingeatmet werden kann. Das Element neigt dazu, sich in Knochen, Leber und Muskeln zu konzentrieren. Aufgrund der Langlebigkeit des Isotops kann Americium-241 jahrzehntelang im Körper verbleiben.
Aktuelle Forschung
Aufgrund seiner Seltenheit und Radioaktivität gibt es nur wenige Verwendungsmöglichkeiten für Americium. Eine solche Verwendung für Americium, die derzeit erforscht wird, sind Batterien, insbesondere „Weltraumbatterien“. Untersuchungen des britischen National Nuclear Laboratory (NNL) in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) haben vielversprechende Ergebnisse für die Beschaffung der Materialien gezeigt, die für den Bau der mit Americium-241 betriebenen Batterien erforderlich sind. Die Forscher am NNL waren erfolgreich In der Lage, eine Methode zu entwerfen und Americium-241 erfolgreich aus Plutonium zu isolieren. Derzeit werden weitere Studien abgeschlossen, um die Auswirkungen einer größeren Americium-Verarbeitungsanlage auf die Umwelt sowie die Sicherheit der Arbeitnehmer in einer solchen Anlage zu untersuchen Der von NNL vorgelegte langfristige Plan würde darauf abzielen, eine größere Menge Americium zu schaffen, die in den Batterien verwendet werden kann.
In einem Artikel aus dem Jahr 2008, der auf einer Europäischen Weltraumkonferenz vorgestellt wurde, haben K. Stephenson und T. Blancquaert, Wissenschaftler der ESA mit Sitz in den Niederlanden, sagte, dass Plutonium aufgrund seiner hohen Leistungsabgabe und 88-jährigen Halbwertszeit die bevorzugte Brennstoffquelle gewesen sei. Das Isotop von Plutonium, das für einen solchen Weltraumfehler erforderlich ist sionen sind sehr teuer mit einem äußerst begrenzten Angebot und restriktiven Vorschriften. Americium-241 hingegen hat nur etwa ein Viertel der Leistung von Plutonium, hat jedoch eine längere Halbwertszeit (433 Jahre), ist leichter herzustellen und kann möglicherweise Kosten und Gewicht um etwa a senken drittens.
Eine andere Gruppe von Wissenschaftlern in Israel führt Tests mit Batterien durch, die mit Americium-242 betrieben werden. Dies geht aus einem Artikel von 2008 hervor, der auf dem Kongress der Nukleargesellschaften von M. Kurtzhand et al., einer Gruppe von Wissenschaftlern, vorgestellt wurde Israelische Nuklearingenieure. Die Forscher sagten, dass Americium-242 eine hohe Leistung hat und laut einem Artikel über die Zukunft der Dinge über das Projekt die Internationale Raumstation bis zu 80 Tage lang mit Strom versorgen könnte. Die von Americium-242 betriebene Batterie ist mit einigen Schwierigkeiten konfrontiert, da Americium-242 schwieriger herzustellen ist als Americium-241, aber das Isotop führt zu idealen Batterieeigenschaften, wie der Fähigkeit, unglaublich dünn (etwa ein Mikron) und ohne Nr. 1 hergestellt zu werden bewegliche Teile führen zu einer robusten und zuverlässigen Stromquelle.