Америций

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
95 ПлутонийАмерицийКюрий
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Нихоний Флеровий Московий Ливерморий Теннессин ОганесонПериодическая система элементов
95Am
Hexagonal.svg
Electron shell 095 Americium.svg
Внешний вид простого вещества
Americium microscope.jpg
Серебристо-белый радиоактивный металл
Свойства атома
Название, символ, номер

Америций / Americium (Am), 95

Атомная масса
(молярная масса)

[243] (массовое число наиболее устойчивого изотопа)[1]

Электронная конфигурация

[Rn] 5f7 7s2

Радиус атома

173 пм

Химические свойства
Радиус иона

(+4e) 92 (+3e) 107 пм

Электроотрицательность

1,3 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

Am←Am4+ −0,90 В
Am←Am3+ −2,07 В
Am←Am2+ −1,95 В

Степени окисления

6, 5, 4, 3

Энергия ионизации
(первый электрон)

 578 (6,0[2]кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

13,67 г/см³

Температура плавления

1448 К (1176 °C, 2149 °F)

Температура кипения

2880,15 К (2607 °C, 4725 °F)

Уд. теплота плавления

(10,0) кДж/моль

Уд. теплота испарения

238,5 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

25,85[2] Дж/(K·моль)

Молярный объём

20,8 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

гексагональная

Параметры решётки

a=3,468 c=11,24[3]

Отношение c/a

3,24

Номер CAS

7440-35-9

95
Америций
(243)
5f77s2

Амери́ций — химический элемент с атомным номером 95[4]. Принадлежит к 3-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе III группы, или к группе IIIB), находится в седьмом периоде таблицы. Относится к семейству актиноидов. В природе отсутствует, массовое число наиболее стабильного из известных изотопов равно 243[1](его атомная масса равна 243,06138(2) а. е. м.). Обозначается символом Am (от лат. Americium). Четвёртый синтезированный трансплутониевый элемент.

История[править | править вики-текст]

Элемент был получен искусственно в 1944 году в Металлургической лаборатории Чикагского университета Гленном Сиборгом с сотрудниками.

Физические свойства[править | править вики-текст]

Америций — металл серебристо-белого цвета, тягучий и ковкий. Светится в темноте за счёт собственного α-излучения. Больше всего он похож на металлы редкоземельного семейства. Имеет две аллотропные формы. В низкотемпературной форме (плотность 13,67 г/см3) обладает двойной плотно упакованной гексагональной структурой, которая при 1074 °C преобразуется в гранецентрированную кубическую. Температура плавления — 1175 °C. Температура кипения — 2607°С.

Химические свойства[править | править вики-текст]

Происхождение названия[править | править вики-текст]

Электронная оболочка америция

Внешняя электронная оболочка нового элемента (5f) оказалась аналогичной европию (4f). Поэтому элемент назвали в честь Америки, как европий — в честь Европы.

Получение[править | править вики-текст]

241Am сейчас получают в промышленном количестве при распаде 241Pu: Pu-241 -> (13,2 года, бета-распад) -> Am-241, а 243Am при распаде 243Pu.

241Pu образуется во всех ядерных реакторах при захвате нейтрона ураном-238.

  1. 238U + n → 239U
  2. 239U β-распад → 239Np
  3. 239Np β-распад → 239Pu
  4. 239Pu + n → 240Pu
  5. 240Pu + n → 241Pu
  6. 241Pu β-распад (13,2 года) → 241Am (период полураспада 432,2 года)
  7. 241Pu + n → 242Pu
  8. 242Pu + n → 243Pu
  9. 243Pu + n → 243Am (период полураспада 4,956(3) ч. бета-распад)

Так как 241Pu обычно присутствует в только что выработанном оружейном плутонии, с распадом 241Pu в веществе накапливается 241Am. В связи с этим он играет важную роль в старении плутониевого оружия. Свежеизготовленный оружейный плутоний содержит 0,5-1,0 % 241Pu, реакторный плутоний имеет от 5-15 % до 25 % 241Pu. Через несколько десятилетий почти весь 241Pu распадётся в 241Am. Энергетика альфа-распада 241Am и относительно короткое время жизни создают высокую удельную радиоактивность и тепловой выход (106 Вт/кг, для примера у 241Pu тепловой выход 3,4 Вт/кг). Большая часть альфа- и гамма-активности старого оружейного плутония обусловливается 241Am.

Применение[править | править вики-текст]

Самый долгоживущий изотоп америция, 243Am, имеет период полураспада 7,37 тыс. лет и используется для радиохимических исследований и накопления более отдалённых трансуранов, вплоть до фермия.

Значительно многообразнее применение самого первого обнаруженного изотопа америция — 241Am. Он имеет период полураспада 433,2 года. Этот изотоп, распадаясь, испускает альфа-частицы и мягкие (60 кэВ) гамма-лучи (для примера: энергия жестких гамма-квантов, испускаемых кобальтом-60, — более 1 МэВ: 1,173 и 1,332 МэВ). Защита от мягкого излучения Am-241 сравнительно проста и немассивна: вполне достаточно сантиметрового слоя свинца. В промышленности используются различные контрольно-измерительные и исследовательские приборы с америцием-241, в частности, для непрерывного измерения толщины стальной (от 0,5 до 3 мм) и алюминиевой (до 50 мм) ленты, а также листового стекла. Аппаратуру с америцием-241 используют и для снятия электростатических зарядов в промышленности с пластмасс, синтетических пленок и бумаги. Он находится и внутри некоторых детекторов дыма (~0,26 микрограмма на детектор).

Ядерный изомер америций-242m обладает высоким сечением деления тепловыми нейтронами (6000 барн), большим количеством выделяемых нейтронов на одно деление (3,6) и относительно большим периодом полураспада (141 год)[5], что делает его подходящим топливом для сверхкомпактных ядерных реакторов (критическая масса — 3,78 кг, меньше только у некоторых изотопов калифорния). Предполагается, например, использовать его для ядерных реакторов на межпланетных космических кораблях[6]. Однако получение этого изотопа в граммовых количествах пока только обсуждается (предполагается получать его из 241Am, который содержится в ОЯТ в количестве порядка килограмма на тонну).

Биологическая роль[править | править вики-текст]

Америций — высокотоксичный элемент. Значение ПДК для америция в воздухе — около 1·10−4 Бк/л, в воде водоёмов — около 70-80 Бк/л.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Meija J. et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2016. — Vol. 88, no. 3. — P. 265–291. — DOI:10.1515/pac-2015-0305.
  2. 1 2 Громов Б. В. Америций // Химическая энциклопедия: в 5 т / Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: Абл—Дар. — С. 125. — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8.
  3. WebElements Periodic Table of the Elements | Americium | crystal structures
  4. Таблица Менделеева на сайте ИЮПАК
  5. Энциклопедия нейтронных данных (pdf). Росфонд (Российская библиотека файлов оцененных нейтронных данных). Проверено 26 июня 2011. Архивировано 23 августа 2011 года.
  6. IOP Publishing

Ссылки[править | править вики-текст]