ამერიციუმი

95Am

[243]

5f⁷ 7s²

ამერიციუმი^[1]^[2] (ლათ. Americium; ქიმიური სიმბოლო — ${\ce {Am}}$ ) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეშვიდე პერიოდის, ჯგუფგარეშე (ძველი კლასიფიკაციით მესამე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, IIIბ) ხელოვნურად მიღებული რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. განეკუთვნება აქტინოიდების ოჯახს. მისი ატომური ნომერია — 95, t_დნ — 1176 °C, t_დუღ — 2607 °C, სიმკვრივე — 12 გ/სმ³. მოვერცხლისფრო ლითონი. არ გააჩნია სტაბილური იზოტოპები. 1944-1945 წლებში ამერიციუმი მიიღეს ამერიკელმა მეცნიერებმა გ. სიბორგმა, რ. ჯეიმსმა, ლ. მორგანმა და ა. გიორსომ ნეიტრონებით პლუტონიუმის ${\ce {^{239}Pu}}$ დასხივების შედეგად. ცნობილია ამერიციუმის იზოტოპები, როელთა მასური რიცხვებია 237-246. ყველაზე სიცოცხლისუნარიანია ${\ce {^{243}Am}}$ იზოტოპს (T_1/2=7350 წ). ამერიციუმის მეორე იზოტოპი ${\ce {^{241}Am}}$ იზოტოპს (α=აქტიური, T_1/2=432.2 წ) ატომურ რეაქტორში შუალედური პროდუქტის სახით წარმოიქმნება ${\ce {^{239}Pu}}$ -გან. საკუთარი ალფა-გამოსხივების გამო ამერიციუმი და მისი მყარი ნაერთები სიბნელეში ანათებენ. ნაერთებში ამერიციუმი ამჟღავნებს 3-დან 6-მდე ვალენტობას.ამერიციუმი ხსნარებში ძირითადად სამვალენტოვანია, მისი ოთხვალენტოვანი ნაერთებიდან ცნობილია სამი ნაერთი ( ${\ce {AmO2}}$ , ${\ce {AmF4}}$ და ${\ce {KAmF5}}$ ). ცნობილია აგრეთვე ამერიციუმის ხუთ-და ექვსვალენტოვანი ნაერთები. ბერილიუმისა და ${\ce {^{241}Am}}$ -ის ნარევი ნეიტრონების მიღების წყაროა.

ისტორია

ელემენტი მიღებულ იქნა ხელოვნურად 1944 წელს ჩიკაგოს უნივერსიტეტის მეტალურგიულ ლაბორატორიაში გლენ სიბორგის თანამშრომლების მიერ.

ფიზიკური თვისებები

ამერიციუმი — მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის, წელვადი და ჭედადი ლითონია. ანათებს სიბნელეში საკუთარი α-გამოსხივების გამო. ყველაზე უფრო ის ჰგავს იშვიათმიწა ლითონების ოჯახის ლითონებს. აქვს ორი ალოტროპიული ფორმა. დაბალ ტემპერატურულ ფორმაში (სიმკვრივე 13,67 გრ/სმ³) აქვს ორმაგი მჭიდროდ შეკრული ჰექსაგონალური სტრუქტურა, რომელიც 1074 °C გარდაიქმნება წახნაგცენტრირებულ კუბურში. დნობის ტემპერატურაა — 1175 °C. დუღილის ტემპერატურა — 2607°С.

ქიმიური თვისებები

ამერიციუმი, ₉₅Am
ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	მოვერცხლისფრო ლითონი
მასური რიცხვი	243
ამერიციუმი პერიოდულ სისტემაში
	პლუტონიუმი ← ამერიციუმი → კიურიუმი
ატომური ნომერი (Z)	95
პერიოდი	7 პერიოდი
ბლოკი	f-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Rn] 5f7 7s2
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 18, 32, 25, 8, 2
	ელემენტის ატომის სქემა;
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	მყარი სხეული
დნობის; ტემპერატურა	1176 °C (1449 K, 2149 °F)
დუღილის; ტემპერატურა	2607 °C (2880 K, 4725 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.)	12 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო	14.39 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა	28 ჯ/(მოლი·K)
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	+2, +3, +4, +5, +6, +7
ელექტროდული პოტენციალი	Am←Am4+ −0.90 ვ; Am←Am3+ −2.07 ვ
ელექტროუარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 1.3
იონიზაციის ენერგია	1: 578 კჯ/მოლ ; ;
ატომის რადიუსი	ემპირიული: 173 პმ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)	180±6 პმ
იონური ; რადიუსი (rion)	(+4e) 92 (+3e) 107 პმ
მოლური მოცულობა	20.8 სმ3/მოლი
	; ამერიციუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	სინთეზირების შედეგად
მესრის სტრუქტურა	ჰექსაგონალური
მესრის პერიოდი	11.24 Å
ხვედრითი თბოტევადობა	25.85 ჯ/(K·მოლ)
თბოგამტარობა	10 ვტ/(მ·K)
მაგნეტიზმი	პარამაგნეტიკი
მაგნიტური ამთვისებლობა	+1000.0×10−6 სმ3/მოლ
CAS ნომერი	7440-35-9
ისტორია
სახელწოდება მომდინარეობს	ქვეყნის ნაწილის „ამერიკის“ სახელის მიხედვით
აღმომჩენია	გ. სიბორგი, რ. ჯეიმსი, ლ. მორგანი და ა. გიორსო (1944)
ამერიციუმის მთავარი იზოტოპები
სდ	–
α	238Np
SF	–
SF	–
	ამერიციუმი ვიკისაწყობში •

სახელწოდების წარმოშობა

ახალი ელემენტის გარე ელექტრონული გარსი (5f) ელემენტ ევროპიუმის ანალოგიურია (4f). ამიტომაც ელემენტს სახელი ამერიკის პატივსაცემად დაარქვეს, როგორც ევროპიუმი, ევროპის პატივსაცემად.

მიღება

²⁴¹Am ახლა მიიღებენ სამრეწველო რაოდენობით ²⁴¹Pu-ის დაშლით ²⁴¹Pu: Pu-241 -> (13,2 წელი, ბეტა-დაშლა) -> Am-241, ხოლო ²⁴³Am, ²⁴³Pu-ის დაშლით.

²⁴¹Pu წარმოიქმნება ურან-238-ის ნეიტრონიო მიტაცების დროს ყველა სახის ბირთვულ რეაქტორებში.

²³⁸U + n → ²³⁹U
²³⁹U β-დაშლა → ²³⁹Np
²³⁹Np β-დაშლა → ²³⁹Pu
²³⁹Pu + n → ²⁴⁰Pu
²⁴⁰Pu + n → ²⁴¹Pu
²⁴¹Pu β-დაშლა (13,2 წელი) → ²⁴¹Am (ნახევრადდაშლის პერიოდი 432,2 წელი)
²⁴¹Pu + n → ²⁴²Pu
²⁴²Pu + n → ²⁴³Pu
²⁴³Pu + n → ²⁴³Am (ნახევარდაშლის პერიოდი 4,956(3) სთ. ბეტა-დაშლა)

რადგანაც ²⁴¹Pu ჩვეულებრივ არის ახლად გამომუშავებულ იარაღის პლუტონიუმში, ²⁴¹Pu დაშლით ნივთიერებაში გროვდებს ²⁴¹Am. ამის გამო ის თამაშობს დიდ როლს პლუტონიუმიანი იარაღის მოძველებაში. ახლად დამზადებული იარაღის პლუტონიუმი შეიცავს 0,5-1,0 % ²⁴¹Pu, რეაქტორის პლუტონიუმი შეიცავს 5-15 %-დან 25 %-მდე ²⁴¹Pu. რამდენიმე ათწლეულში თითქმის მთლიანად ²⁴¹Pu იშლება ²⁴¹Am-ად. ²⁴¹Am-ის ალფა-დაშლის ენერგეტიკა და შედარებით ხანმოკლე სიცოცხლე ქმნის მაღალ კუთრი რადიოაქტიურობას და სითბოს (106 ვტ/კგ, მაგალითისთვის ²⁴¹Pu-ისაა სითბოს გამოსავალი 3,4 ვტ/კგ). ძველი იარაღის პლუტონიუმის ალფა- და გამა- აქტივობა განპირობებულია ²⁴¹Am-ით.

გამოყენება

კვამლის დეტექტორი

ყველაზე ხანგრძლივად არსებული ამერაციუმის იზოტოპია, ²⁴³Am, მისი ნახევარდაშლის პერიოდია 7,37 ათასი წელი და გამოიყენება რადიოქიმიური კვლევების ჩასატარებლად, ასევე დაშორებული ტრანსურანების დასაგროვებლად, ფერმიუმადეც კი.

უფრო მრავალმხრივია ყველაზე პირველად აღმოჩენილი ამერიციუმის იზოტოპის ²⁴¹Am გამოყენება. მისი ნახევრადდაშლის პერიოდია 433,2 წელი. ეს იზოტოპი დაშლისას უშვებს ალფა-ნაწილაკებს და რბილ (60 კევ) გამა-სხივებს (მაგალითისათვის: ხისტი გამა-კვანტების ენერგია, რომელსაც უშვებს კობალტი-60, — 1 მევ-ზე მეტია: 1,173 და 1,332 მევ). Am-241-ის რბილი გამოსხივებისგან დაცვა შედარებით ადვილია და არამასიურია: საკმაოდ საკმარისია ერთ სანტიმეტრიანი სისქის ტყვიის ფენა. მრეცველობაში გამოიყენება სხვადასხაგვარი საკონტროლო-საზომი და საკვლევი ხელსაწყოები ამერაციუმ-241-ის გამოყენებით, კერძოდ კი, ფოლადის (0,5-დან-3 მმ-მდე) და ალემინის (50 მმ-მდე) ლენტების სისქის უწყვეტი გაზომვისათვის, ასევე ფურცვლოვანი მინისათვის. ამერაციუმ-241-იან აპარატურას გამოიყენებენ ელექტროსტატიკური მუხტების მოსახსნელად პლასტმასების, სინთეთიკური ფირების და ქაღალდის მრეწველობაში. ის მდებარეობს ზოგი კვამლის დეტექტორის შიგნით (~0,26 მიკრო გრამი დეტექტორზე).

ამერაციუმ-242m-ის ბირთვულ იზომერს გააჩნია სითბური ნეოტრონების გაყოფის მაღალი კვეთა (6000 ბარნი), ერთ გაყოფაზე (3,6) გამოყოფილი ნეიტრონრბის დიდი რაოდენობით და ნახევრადდაშლის შედარებით დიდი პერიოდიტ (141 წელი)^[3], რაც მას ხდის ზეკომპაქტური ბირთვული რეაქტორებისათვის გამოსაყენებ საწვავად. (კრიტიკული მასა — 3,78 კგ, უფრო ნაკლები აქვს მხოლოდ კალიფორნიუმის ზოგიერთ იზოტოპს. გეგმავენ მის გამოყენებას მაგალითად პლანეტადშორისი კოსმოსური ხომალდების ბირთვულ რეაქტორებში^[4]. თუმცა ამ იზოტოპის გრამების მიღება ჯერ მხოლოდ განიხილება (მის მიღებას აპირებენ ²⁴¹Am).

ბიოლოგიური როლი

ამერაციუმი - მაღალტოქსიკური ელემენტია. ჰაერში ამერაციუმის ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია (ზდკ) შეადგენს მიახლოებით — 1×10⁻⁴ ბკ/ლ, წყალსაცავების წყალში — მიახლოებით 70-80 ბკ/ლ.

რესურსები ინტერნეტში

სქოლიო

↑ დოლიძე ვ., ციციშვილი ვ., „ოთხენოვანი ქიმიური ლექსიკონი“, თბ., 2004, გვ. 13
↑ ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 1, თბ., 1975. — გვ. 381.
↑ ნეიტრონების მონაცემების ენციკლობედია (pdf). როსფონდი (Российская библиотека файлов оцененных нейтронных данных). დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2011-08-22. ციტირების თარიღი: 2011-06-26.
↑ IOP Publishing

პორტალი ქიმია

[1] დოლიძე ვ., ციციშვილი ვ., „ოთხენოვანი ქიმიური ლექსიკონი“, თბ., 2004, გვ. 13

[2] ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 1, თბ., 1975. — გვ. 381.

[3] ნეიტრონების მონაცემების ენციკლობედია (pdf). როსფონდი (Российская библиотека файлов оцененных нейтронных данных). დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2011-08-22. ციტირების თარიღი: 2011-06-26.

[4] IOP Publishing

[1]

[2]

[3]

[4]