Americium, hopeanvalkoinen, synteettinen alkuaine, syntyy raskaiden alkuaineiden ydinreaktioiden aikana. Elementillä ja sen isotoopeilla on hyvin vähän mutta tärkeitä käyttötarkoituksia, kuten lähes kaikissa rakennuksissa esiintyvät savunilmaisimet ja mahdollisuus tulevaisuuden avaruusoperaatioihin.
Americium on erittäin radioaktiivinen elementti, joka voi olla vaarallinen käsiteltäessä väärin ja voi aiheuttaa vakavia sairauksia. Koska sitä ei löydy luonnosta ympäristöstä, on hyvin vähän mahdollisuuksia, että elementti vaikuttaa ihmisiin ja eläimiin, elleivät ne ole hyvin lähellä plutoniumipohjaisia ydinreaktoreita.
Vain tosiasiat
- Atomiluku (protonien määrä ytimessä): 95
- Atomisymboli (alkuaineiden jaksollisessa taulukossa): Am
- Atomipaino ( atomin keskimääräinen massa): 243
- Tiheys: 7,91 unssia kuutiosenttimetriä kohti (13,69 grammaa kuutiosenttimetriä kohti)
- Vaihe huoneenlämmössä: kiinteä
- Sulaminen piste: 2149 astetta Fahrenheit-astetta (1176 astetta celsiusastetta)
- Kiehumispiste: 3652 F (2 011 C)
- Luonnollisten isotooppien (saman elementin atomeja, joilla on erilainen määrä neutroneja) lukumäärä : 0. Laboratoriossa on luotu vähintään 19 radioaktiivista isotooppia.
- Yleisimmät isotoopit: Am-241 (merkityksetön prosenttiosuus luonnollisesta runsaudesta), Am-243 (merkityksetön prosenttiosuus luonnollisesta runsaudesta)
Historia
Glenn Seaborg, Albert Ghiorso, Ralph James ja Tom Morgan löysivät americiumin, kuten sekä kurium, vuonna 1944 työskennellessään sodan aikaisessa metallurgisessa laboratoriossa Chicagon yliopistossa (tunnetaan nyt nimellä Argonnen kansallinen laboratorio), vuonna 2008 julkaistun amerikkalaisen kemian ja ympäristökemian Keith Costeckan Bulletin for the History of Chemistry -lehden artikkelin mukaan. tiedemies. Tutkijat tuottivat synteettisen elementin pommittamalla plutonium-239: ää neutroneilla plutonium-240: n ja sitten uudelleen plutonium-241: n muodostamiseksi. Plutonium-241 hajosi sitten americium-241: ksi. Americium on kolmas synteettinen transuraanielementti ja neljäs löydetty.
Amerikan ja kuriumin löytöistä ilmoitti Seaborg loppuvuodesta 1945 suorassa radio-ohjelmassa Quiz Kids Benin vuoden 2017 Nature-artikkelin mukaan. Silti brittiläinen tutkija ja kirjailija. Ilmoituksen piti tapahtua viisi päivää myöhemmin American Chemical Societyn kansallisessa kokouksessa. Elementin nimittivät sen löytäneen maan tutkijat sekä peili naapurimaiden lantanidielementtinumerolle, europium.
Ameriumia oli erittäin vaikea eristää kuriumista, ja prosessi kesti yli vuoden. Peter van der Krogt, hollantilainen historioitsija. Tutkijat lempinimellä elementit pandemonium ja delirium ja jopa ehdottivat, että näistä nimistä tulisi tulla alkioiden virallisia nimiä. Tutkijoiden ehdotuksista huolimatta alkioille annettiin nimet americium, löytöalueen jälkeen ja euriumin esimerkkiä noudattaen, ja curium nimettiin tiedemiehille Marie ja Pierre Curie. Ensimmäinen huomattava määrä amerikkia, joka voitiin näkyvästi tutkia, luotiin vuonna 1951 Los Alamosin kansallisen laboratorion mukaan.
Kuka tiesi?
- Amerikkalaisten tutkijoiden Norman Edelsteinin ja Lester Morssin Radiochemistry and Nuclear Chemistry -lehdessä vuonna 1986 julkaiseman artikkelin mukaan americium on yksi 15 aktinidimetallista. Nämä alkuaineet ovat kaikki radioaktiivisia, ja niiden fysikaaliset ominaisuudet ovat epätavalliset.
- Pääasialliset isotoopit ovat americium-241 ja americium-243, joiden puoliintumisaika on noin 433 vuotta. ja vastaavasti 7370 vuotta, Royal Society of Chemistry mukaan.
- Lenntechin mukaan americium esiintyy todennäköisesti luonnollisesti uskomattoman pieninä määrinä uraanimineraaleissa ydinreaktioiden vuoksi. Amerikan aikaisemmat pitoisuudet ovat saattaneet olla suurempia, kun paikalliset uraanipitoisuudet olivat korkeammat ja aiheuttivat enemmän ydinreaktioita.
- Amerikkia tuotetaan ensisijaisesti ydinreaktoreissa pommittamalla plutoniumia neutronilla, Royal Society of Chemistryin mukaan .
- Americium on kannettava gammasäteilyn ja alfa-hiukkasten lähde erilaisiin lääketieteellisiin ja teollisiin käyttötarkoituksiin, kuten radiografiaan ja spektroskopiaan, mikä auttaa luomaan tasolasin mittaamalla sen paksuuden.
- Maailman ydinalan järjestön mukaan americiumia käyttävät savunilmaisimet ovat suosittuja kodeissa ja ovat herkkiä savulle tai lämmölle. Nämä savunilmaisimet ovat suhteellisen halpoja ja herkkiä monille palo-olosuhteille. Isotooppi americium-241 käytetään näissä ilmaisimissa amerikkidioksidina (AmO2).
- Sairauksien torjunnan ja ennaltaehkäisyn keskukset toteavat, että americium-241-pöly voi aiheuttaa tiettyjä syöpiä ja että se voidaan niellä, imeytyä haavan läpi tai hengittää. Elementillä on taipumus keskittyä luihin, maksaan ja lihaksiin. Isotoopin pitkäikäisyyden vuoksi americium-241 voi pysyä kehossa vuosikymmenien ajan.
Nykyinen tutkimus
Harvinaisuutensa ja radioaktiivisuutensa vuoksi americiumin käyttö on vähäistä. Yksi tällainen käyttö amerikiumille, jota tutkitaan parhaillaan, on paristot, erityisesti ”avaruusakut”. Yhdistyneen kuningaskunnan kansallisen ydinlaboratorion (NNL) yhdessä Euroopan avaruusjärjestön (ESA) kanssa tekemät tutkimukset ovat osoittaneet lupaavia tuloksia americium-241 -käyttöisten paristojen rakentamiseen tarvittavien materiaalien hankinnassa. NNL: n tutkijat menestyivät menestyksekkäästi pystyy suunnittelemaan menetelmän ja eristämään americium-241 onnistuneesti plutoniumista.Lisätutkimuksia ollaan parhaillaan valmistelemassa, jotta voidaan tutkia vaikutuksia, joita laajemmalla americium-jalostuslaitoksella olisi ympäristöön, sekä kuinka pitää työntekijät turvallisina tällaisessa laitoksessa NNL: n esittämä pitkän aikavälin suunnitelma pyrkii luomaan suuremman määrän amerikiumia, jota voidaan käyttää paristoissa.
Vuonna 2008 julkaistussa artikkelissa, joka esitettiin Euroopan avaruusvoimakonferenssissa, K. Stephenson ja Alankomaissa sijaitsevan ESA: n tutkijat T. Blancquaert kertoi, että plutonium on ollut suosittu polttoainelähde sen suuren tehon ja 88 vuoden puoliintumisajan vuoksi. Plutoniumin isotooppi, jota tarvitaan tällaiseen avaruuteen on erittäin kallista, koska tarjonta on erittäin vähäistä ja sääntely on rajoittavaa. Amerikka-241: llä on sen sijaan vain noin neljännes plutoniumin sähköntuotannosta, mutta sillä on pidempi puoliintumisaika (433 vuotta), se on helpommin tuotettavissa, ja se voi mahdollisesti vähentää kustannuksia ja painoa noin kolmas.
Toinen Israelin tutkijaryhmä suorittaa testejä americium-242 -käyttöisillä paristoilla, vuoden 2008 artikkelin mukaan, jonka M. Kurtzhand et ai. Israelin ydininsinöörit. Tutkijoiden mukaan americium-242: lla on suuri teho, ja The Future of Things -hankkeesta julkaistun artikkelin mukaan se voisi käyttää kansainvälistä avaruusasemaa jopa 80 päivän ajan. Americium-242: n käyttämä akku kohtaa vaikeuksia, koska americium-242: ta on vaikeampaa tuottaa kuin americium-241: tä, mutta isotooppi johtaa ihanteellisiin paristo-ominaisuuksiin, kuten kykyyn tehdä uskomattoman ohut (noin yksi mikroni) eikä ilman liikkuvat osat, jotka johtavat vankkaan ja luotettavaan virtalähteeseen.