ამერიციუმი

ამერიციუმი

95Am

[243]

5f7 7s2

ამერიციუმი (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.

ამერიციუმი, ₉₅Am

ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	მოვერცხლისფრო ლითონი
მასური რიცხვი	243
ამერიციუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი Eu ↑ Am ↓ (Uqe) 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)
ნაჯერი ორთქლის წნევა P (პა) 1 10 100 1 k 10 k 100 k T (K)-ზე 1239 1356
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	6997100000000000000♠+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
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 241Am სინთ 7002432200000000000♠432.2 წ α 237Np სდ – 242m1Am სინთ 7002141000000000000♠141 წ IT 242Am α 238Np SF – 243Am სინთ 7003735000000000000♠7350 წ α 239Np SF –
ამერიციუმი ვიკისაწყობში •

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

სახელწოდების წარმოშობა

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

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.

1. ²³⁸U + n → ²³⁹U
2. ²³⁹U β-დაშლა → ²³⁹Np
3. ²³⁹Np β-დაშლა → ²³⁹Pu
4. ²³⁹Pu + n → ²⁴⁰Pu
5. ²⁴⁰Pu + n → ²⁴¹Pu
6. ²⁴¹Pu β-დაშლა (13,2 წელი) → ²⁴¹Am (ნახევრადდაშლის პერიოდი 432,2 წელი)
7. ²⁴¹Pu + n → ²⁴²Pu
8. ²⁴²Pu + n → ²⁴³Pu
9. 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), 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. 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

• ამერაციუმი Webelements-ზე
• ამერაციუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში

სქოლიო

პორტალი ქიმია