Americium, srebrzystobiały, syntetyczny pierwiastek, powstaje podczas reakcji jądrowych ciężkich pierwiastków. Pierwiastek i jego izotopy mają bardzo niewiele, ale ważnych zastosowań, w tym wykrywacze dymu znajdujące się w prawie wszystkich budynkach oraz potencjał do zasilania przyszłych misji kosmicznych.
Americium to wysoce radioaktywny pierwiastek, który może być niebezpieczne przy niewłaściwym obchodzeniu się z nimi i może powodować ciężkie choroby. Ponieważ nie występuje naturalnie w środowisku, istnieje bardzo małe prawdopodobieństwo, że pierwiastek ten wpłynie na ludzi i zwierzęta, chyba że znajdują się w bardzo bliskiej odległości od reaktorów jądrowych opartych na plutonie.
Tylko fakty
- Liczba atomowa (liczba protonów w jądrze): 95
- Symbol atomowy (w układzie okresowym pierwiastków): Am
- Masa atomowa ( średnia masa atomu): 243
- Gęstość: 7,91 uncji na cal sześcienny (13,69 gramów na cm sześcienny)
- Faza w temperaturze pokojowej: ciało stałe
- Topnienie punkt: 2149 stopni Fahrenheita (1176 stopni Celsjusza)
- Temperatura wrzenia: 3652 F (2,011 C)
- Liczba naturalnych izotopów (atomy tego samego pierwiastka z różną liczbą neutronów) : 0. W laboratorium powstaje co najmniej 19 izotopów promieniotwórczych.
- Najpopularniejsze izotopy: Am-241 (znikomy procent naturalnej obfitości), Am-243 (znikomy procent naturalnej obfitości)
Historia
Glenn Seaborg, Albert Ghiorso, Ralph James i Tom Morgan odkryli ameryk, jako jak również kurium, w 1944 roku podczas ich pracy w wojennym laboratorium metalurgicznym na Uniwersytecie w Chicago (obecnie znanym jako Argonne National Laboratory), zgodnie z artykułem z 2008 roku w Bulletin for the History of Chemistry autorstwa Keitha Costecki, amerykańskiego chemika i naukowiec. Naukowcy wyprodukowali syntetyczny pierwiastek, bombardując pluton-239 neutronami, aby stworzyć pluton-240, a następnie ponownie, aby utworzyć pluton-241. Następnie pluton-241 rozpadł się na ameryk-241. Americium jest trzecim syntetycznym pierwiastkiem transuranowym i czwartym odkrytym.
Odkrycie ameryku i kurium zostało ogłoszone pod koniec 1945 roku przez Seaborga w programie radiowym Quiz Kids, zgodnie z artykułem Bena w Nature z 2017 roku. Mimo to brytyjski naukowiec i autor. Ogłoszenie miało nastąpić pięć dni później na krajowym spotkaniu American Chemical Society. Pierwiastek został nazwany przez naukowców od kraju, który go odkrył, a także jako lustro dla sąsiedniego pierwiastka lantanowca, europu.
Americium było bardzo trudne do wyodrębnienia z curium, a proces ten trwał ponad rok. Peter van der Krogt, holenderski historyk. Naukowcy nadali pierwiastkom przydomek pandemonium i delirium, a nawet zasugerowali, że te nazwy powinny stać się oficjalnymi nazwami pierwiastków. Wbrew sugestiom badaczy, pierwiastkom nadano imiona americium, od kontynentu odkrycia i na wzór europu, a także kur. dla naukowców Marie i Pierre Curie. Pierwsza dostatecznie duża ilość ameryku, którą można było w widoczny sposób zbadać, powstała w 1951 r., według Narodowego Laboratorium Los Alamos.
Kto wiedział?
- Zgodnie z artykułem z 1986 roku opublikowanym w Radiochemistry and Nuclear Chemistry przez Normana Edelsteina i Lestera Morssa, amerykańskich badaczy, ameryk jest jednym z 15 metali aktynowców. Pierwiastki aktynowców mają od 89 (aktyn) do 103 ( lawrencium). Wszystkie te pierwiastki są radioaktywne o nietypowym zakresie właściwości fizycznych.
- Głównymi izotopami są ameryk-241 i ameryk-243, których okres półtrwania wynosi około 433 lat i 7370 lat, odpowiednio, według Royal Society of Chemistry.
- Według Lenntech, ameryk najprawdopodobniej występuje naturalnie w niewiarygodnie śladowych ilościach w minerałach uranu w wyniku reakcji jądrowych. Wcześniejsze stężenia ameryku mogły być wyższe, gdy lokalne stężenia uranu były wyższe i powodowały więcej reakcji jądrowych.
- Amery jest wytwarzany głównie w reaktorach jądrowych poprzez bombardowanie plutonu neutronami, zgodnie z danymi Royal Society of Chemistry .
- Americium jest przenośnym źródłem promieniowania gamma i cząstek alfa do różnych zastosowań medycznych i przemysłowych, takich jak radiografia i spektroskopia, pomagając w tworzeniu płaskiego szkła poprzez pomiar jego grubości.
- Według World Nuclear Association czujniki dymu wykorzystujące ameryk są popularne w domach i są wrażliwe na obecność dymu lub ciepła. Te czujki dymu są stosunkowo niedrogie i wrażliwe na szeroki zakres warunków pożarowych. Izotop ameryku-241 jest używany w tych detektorach jako dwutlenek ameryku (AmO2).
- Centers for Disease Control and Prevention stwierdza, że pył americium-241 może powodować niektóre nowotwory i może zostać połknięty, wchłonięty przez ranę lub wdychany. Pierwiastek ma tendencję do koncentrowania się w kościach, wątrobie i mięśniach. Ze względu na długowieczność izotopu ameryk-241 może pozostawać w organizmie przez dziesięciolecia.
Aktualne badania
Ze względu na jego rzadkość i radioaktywność, zastosowań ameryku jest niewiele. Jednym z takich zastosowań ameryka, które jest obecnie badane, są baterie, a konkretnie „baterie kosmiczne”. Badania przeprowadzone przez National Nuclear Laboratory (NNL) w Zjednoczonym Królestwie we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną (ESA) wykazały obiecujące wyniki w uzyskaniu materiałów potrzebnych do budowy akumulatorów zasilanych amerykiem-241. Naukowcom z NNL powiodło się w stanie zaprojektować metodę i skutecznie wyodrębnić ameryk-241 z plutonu. Obecnie trwają dalsze badania mające na celu zbadanie wpływu, jaki większy zakład przetwórstwa ameryku miałby na środowisko, a także sposoby zapewnienia bezpieczeństwa pracownikom takiego zakładu . Długoterminowy plan przedstawiony przez NNL miałby na celu stworzenie większej ilości ameryku, który mógłby zostać użyty w bateriach.
W artykule z 2008 roku zaprezentowanym na Europejskiej Konferencji Energetyki Kosmicznej K. Stephenson i T. Blancquaert, naukowcy z ESA z siedzibą w Holandii, powiedział, że pluton jest preferowanym źródłem paliwa ze względu na jego wysoką moc i 88-letni okres półtrwania. Izotop plutonu, który jest wymagany w takich kosmicznych misjach są bardzo drogie, z bardzo ograniczoną podażą i restrykcyjnymi przepisami. Z drugiej strony Americium-241 ma tylko około jednej czwartej mocy wyjściowej plutonu, ale ma dłuższy okres półtrwania (433 lata), jest łatwiejszy do wyprodukowania i może potencjalnie obniżyć koszty i wagę o około po trzecie.
Inna grupa naukowców w Izraelu prowadzi testy baterii zasilanych amerykiem-242, zgodnie z artykułem przedstawionym w 2008 roku na Kongresie Towarzystw Nuklearnych przez M. Kurtzhanda i in. Izraelscy inżynierowie nuklearni. Naukowcy stwierdzili, że americium-242 ma wysoką moc wyjściową i, zgodnie z artykułem opublikowanym w The Future of Things o projekcie, może zasilać Międzynarodową Stację Kosmiczną nawet przez 80 dni. Bateria zasilana amerykiem-242 napotyka pewne trudności, ponieważ ameryk-242 jest trudniejszy do wyprodukowania niż ameryk-241, ale izotop prowadzi do idealnych właściwości baterii, takich jak możliwość uzyskania niewiarygodnie cienkiej (około jednego mikrona) i bez części ruchome prowadzące do solidnego i niezawodnego źródła zasilania.