Americiul, un element sintetic alb-argintiu, este creat în timpul reacțiilor nucleare ale elementelor grele. Elementul și izotopii săi au utilizări foarte puține, dar importante, inclusiv detectoare de fum găsite în aproape toate clădirile și potențialul de a alimenta viitoarele misiuni spațiale.
Americiul este un element extrem de radioactiv care poate să fie periculos atunci când este manipulat incorect și poate provoca boli grave. Deoarece nu se găsește în mod natural în mediu, există foarte puține șanse ca oamenii și animalele să fie afectate de acest element, cu excepția cazului în care se află în imediata apropiere a reactoarelor nucleare pe bază de plutoniu.
Doar faptele
- Număr atomic (numărul de protoni din nucleu): 95
- Simbol atomic (pe tabelul periodic al elementelor): Am
- Greutatea atomică ( masa medie a atomului): 243
- Densitate: 7,91 uncii pe inch cub (13,69 grame pe cm cub)
- Faza la temperatura camerei: solid
- Topire punct: 2.149 grade Fahrenheit (1.176 grade Celsius)
- Punct de fierbere: 3.652 F (2.011 C)
- Numărul de izotopi naturali (atomi ai aceluiași element cu un număr diferit de neutroni) : 0. Există cel puțin 19 izotopi radioactivi creați într-un laborator.
- Cele mai frecvente izotopi: Am-241 (procent neglijabil din abundența naturală), Am-243 (procent neglijabil din abundența naturală)
Istorie
Glenn Seaborg, Albert Ghiorso, Ralph James și Tom Morgan au descoperit americium, ca precum și curium, în 1944, în timpul lucrărilor lor la Laboratorul metalurgic de război de la Universitatea din Chicago (acum cunoscut sub numele de Laboratorul Național Argonne), conform unui articol din 2008 din Buletinul de istorie a chimiei de Keith Costecka, chimist american și mediu om de stiinta. Cercetătorii au produs elementul sintetic bombardând plutoniul-239 cu neutroni pentru a crea plutoniu-240 și apoi din nou pentru a crea plutoniu-241. Plutoniul-241 a decăzut apoi la americiul-241. Americiul este al treilea element transuranic sintetic și al patrulea care a fost descoperit.
Descoperirile americiului și curiului au fost anunțate la sfârșitul anului 1945 de Seaborg la emisiunea radio live Quiz Kids, potrivit unui articol din 2017 publicat de Ben Totuși, un om de știință și autor britanic. Anunțul trebuia să aibă loc cinci zile mai târziu la o reuniune națională a American Chemical Society. Elementul a fost numit de cercetători pentru țara care l-a descoperit, precum și o oglindă a numărului vecin de elemente lantanide, europium.
Americiul a fost foarte greu de izolat de curio și procesul a durat peste un an, conform Peter van der Krogt, istoric olandez. Cercetătorii au poreclit elementele pandemonium și delir și chiar au sugerat că aceste nume ar trebui să devină elementele „nume oficiale. În ciuda sugestiilor cercetătorilor, elementelor li s-a dat numele de americium, după continentul descoperirii și urmând exemplul europium și curium numit pentru oamenii de știință Marie și Pierre Curie. Prima cantitate suficient de substanțială de americium care ar putea fi studiată vizibil a fost creată în 1951, conform Laboratorului Național Los Alamos.
Cine știa?
- Conform articolului din 1986 publicat în Radiochimie și chimie nucleară de Norman Edelstein și Lester Morss, cercetători americani, americiul este unul dintre cele 15 metale actinide. Elementele actinidice variază de la numerele atomice 89 (actiniu) până la 103 ( lawrencium). Aceste elemente sunt toate radioactive cu o gamă neobișnuită de proprietăți fizice.
- Izotopii sunt în principal americium-241 și americium-243, care au timp de înjumătățire de aproximativ 433 de ani și, respectiv, 7370 de ani, conform Societății Regale de Chimie.
- Potrivit lui Lenntech, americiul apare cel mai probabil în mod natural în cantități incredibil de mici în mineralele de uraniu din cauza reacțiilor nucleare. Concentrațiile anterioare de americi ar fi putut fi mai mari atunci când concentrațiile locale de uraniu au fost mai mari și au produs mai multe reacții nucleare.
- Americiul este produs în principal în reactoare nucleare prin bombardarea plutoniului cu neutroni, conform Societății Regale de Chimie. .
- Americiul este o sursă portabilă de raze gamma și particule alfa pentru o varietate de utilizări medicale și industriale, cum ar fi radiografia și spectroscopia, ajutând la crearea sticlei plate prin măsurarea grosimii acesteia.
- Conform Asociației Nucleare Mondiale, detectoarele de fum care folosesc americiul sunt populare în case și sunt sensibile la prezența fumului sau a căldurii. Aceste detectoare de fum sunt relativ ieftine și sunt sensibile la o gamă largă de condiții de incendiu. Izotopul americium-241 este utilizat în aceste detectoare ca dioxid de americium (AmO2).
- Centrele pentru controlul și prevenirea bolilor afirmă că praful de americi-241 poate provoca anumite tipuri de cancer și poate fi înghițit, absorbit printr-o rană sau inhalat. Elementul tinde să se concentreze în oase, ficat și mușchi. Datorită longevității izotopului, americiul-241 poate rămâne în organism timp de decenii.
Cercetările actuale
Datorită rarității și radioactivității sale, utilizările pentru americium sunt puține. O astfel de utilizare a americiului care este în curs de cercetare este în baterii, în special „baterii spațiale”. Cercetările efectuate de Laboratorul Național Nuclear (NNL) al Regatului Unit, împreună cu Agenția Spațială Europeană (ESA), au arătat rezultate promițătoare pentru obținerea materialelor necesare construirii bateriilor alimentate cu americium-241. Cercetătorii de la NNL au avut succes capabil să proiecteze o metodă și să izoleze cu succes americiul-241 de plutoniu. În prezent sunt finalizate studii suplimentare pentru a examina impactul pe care o fabrică de prelucrare a americiului la scară mai mare l-ar avea asupra mediului, precum și cum să-i păstreze în siguranță pe lucrătorii unei astfel de fabrici Planul pe termen lung prezentat de NNL ar funcționa pentru a crea o cantitate mai mare de americium care poate fi utilizată în baterii.
Într-un articol din 2008 prezentat la o Conferință Europeană a Puterii Spațiale, K. Stephenson și T. Blancquaert, oameni de știință de la ESA cu sediul în Olanda, au declarat că plutoniul a fost sursa preferată de combustibil datorită puterii sale ridicate și a timpului de înjumătățire de 88 de ani. Isotopul plutoniului care este necesar pentru astfel de misiuni spațiale este foarte scump cu o ofertă extrem de limitată și cu reglementări restrictive. Americium-241, pe de altă parte, are doar aproximativ un sfert din puterea de ieșire pe care o are plutoniul, dar are un timp de înjumătățire mai lung (433 de ani), mai ușor de produs, și poate reduce costurile și greutatea cu aproximativ al treilea.
Un alt grup de oameni de știință din Israel efectuează teste pe baterii alimentate cu americium-242, conform unui articol din 2008 prezentat la Congresul societăților nucleare de M. Kurtzhand și colab., un grup de Ingineri nucleari israelieni. Cercetătorii au spus că americium-242 are o putere de ieșire ridicată și, potrivit unui articol publicat în The Future of Things despre proiect, ar putea alimenta Stația Spațială Internațională timp de până la 80 de zile. Bateria alimentată de americium-242 se confruntă cu unele dificultăți datorită faptului că americium-242 este mai dificil de produs decât americium-241, dar izotopul duce la proprietăți ideale ale bateriei, cum ar fi capacitatea de a fi incredibil de subțire (aproximativ un micron) și fără piese mobile care duc la o sursă de energie robustă și fiabilă.