Americium ist ein transuranic radioaktives chemisches Element, das den Symbol-Am und die Atomnummer 95 hat. Dieses transuranic Element der actinide Reihe wird im Periodensystem unter dem lanthanide Element-Europium gelegen, und wurde so analog nach einem anderen Kontinent, Amerika genannt.

Americium wurde zuerst 1944 von der Gruppe von Glenn T. Seaborg an der Universität Kaliforniens, Berkeley erzeugt. Obwohl es das dritte Element in der transuranic Reihe ist, wurde es viert nach dem schwereren curium entdeckt. Die Entdeckung wurde heimlich und nur veröffentlicht zum Publikum im November 1945 behalten. Der grösste Teil von Americium wird durch das Bombardieren von Uran oder Plutonium mit Alphateilchen in Kernreaktoren erzeugt - die eine Tonne verausgabter Kernbrennstoff enthält ungefähr 100 Gramme Americium. Es wird in kommerziellen Ionisationsraum-Rauchmeldern, sowie in Neutronquellen und Industriemaßen weit verwendet. Mehrere ungewöhnliche Anwendungen, wie eine Kernbatterie oder Brennstoff für Raumschiffe mit dem Kernantrieb, sind für den Isotop-Am vorgeschlagen worden, aber sie werden bis jetzt durch die Knappheit und den hohen Preis dieses Kernisomer gehindert.

Americium ist ein relativ weiches radioaktives Metall mit dem silberfarbenen Äußeren. Seine allgemeinsten Isotope sind Am und Am. In chemischen Zusammensetzungen nehmen sie gewöhnlich an, dass die Oxydation +3, besonders in Lösungen festsetzt. Mehrere andere Oxydationsstaaten sind bekannt, die sich von +2 bis +7 erstrecken und durch ihre charakteristischen optischen Absorptionsspektren identifiziert werden können. Das Kristallgitter von festem Americium und seinen Zusammensetzungen enthält innere Defekte, die durch das Selbstausstrahlen mit Alphateilchen veranlasst werden und mit der Zeit anwachsen; das läuft auf einen Antrieb von einigen materiellen Eigenschaften hinaus.

Geschichte

Obwohl Americium wahrscheinlich in vorherigen Kernexperimenten erzeugt wurde, wurde es zuerst absichtlich synthetisiert, isoliert und hat sich gegen Ende des Herbstes 1944, an der Universität Kaliforniens, Berkeley durch Glenn T. Seaborg, Leon O. Morgan, Ralph A. James und Albert Ghiorso identifiziert. Sie haben ein 60-zölliges Zyklotron an der Universität Kaliforniens, Berkeley verwendet. Das Element wurde am Metallurgischen Laboratorium (jetzt Argonne Nationales Laboratorium) der Universität Chicagos chemisch identifiziert. Im Anschluss an das leichtere Neptunium, Plutonium und schwereren curium, war Americium das vierte transuranium zu entdeckende Element. Zurzeit war das Periodensystem von Seaborg zu seinem gegenwärtigen Lay-Out umstrukturiert worden, die actinide Reihe unter dem lanthanide ein enthaltend. Das hat zu Americium geführt, das direkt unter seinem Zwilling lanthanide Element-Europium wird liegt; es wurde so analog nach einem anderen Kontinent, Amerika genannt:" Das Namenamericium (nach den Amerikas) und der Symbol-Am wird für das Element auf der Grundlage von seiner Position als das sechste Mitglied der actinide Selten-Erdreihe angedeutet, zu Europium, Eu von der lanthanide Reihe analog."

Das neue Element wurde von seinen Oxyden in einem Komplex, Mehrschritt-Prozess isoliert. Das erste Plutonium 239 Nitrat (PuNO) Lösung wurde auf einer Platin-Folie des ungefähr 0.5 Cm Gebiets, die Lösung angestrichen, wurde verdampft und der Rückstand, wurde ins Plutonium-Dioxyd (PuO) durch das Ausglühen umgewandelt. Nach dem Zyklotron-Ausstrahlen wurde der Überzug mit Stickstoffsäure aufgelöst, und hat sich dann niedergeschlagen, weil das Hydroxyd damit wässrigen Salmiakgeist konzentriert hat. Der Rückstand wurde in perchloric Säure aufgelöst. Weitere Trennung wurde durch den Ion-Austausch ausgeführt, ein bestimmtes Isotop von curium nachgebend. Die Trennung von curium und Americium war so sorgfältig, dass jene Elemente von der Gruppe von Berkeley als (von Griechisch für alle Dämonen oder Hölle) und (von Latein für den Wahnsinn) am Anfang genannt wurden.

Anfängliche Experimente haben vier Americium-Isotope nachgegeben: Am, Am, Am und Am. Americium 241 wurde bei Plutonium nach der Absorption eines Neutrons direkt erhalten. Es verfällt durch die Emission eines α-particle zu Np; die Halbwertzeit dieses Zerfalls wurde zuerst als 510 ± 20 Jahre bestimmt, aber dann zu 432.2 Jahren korrigiert.

Der zweite Isotop-Am wurde nach der Neutronbeschießung des bereits geschaffenen Am erzeugt. Auf schnellen β-decay wandelt sich Am zum Isotop des curium Cm um (der vorher entdeckt worden war). Die Halbwertzeit dieses Zerfalls wurde in 17 Stunden am Anfang bestimmt, der dem jetzt akzeptierten Wert von 16.02 h nah gewesen ist.

Die Entdeckung von Americium und curium 1944 ist nah mit dem Projekt von Manhattan verbunden gewesen; die Ergebnisse waren vertraulich und nur 1945 freigegeben. Seaborg hat die Synthese der Elemente 95 und 96 auf der amerikanischen Radioshow für Kinder, die Quiz-Kinder fünf Tage vor der offiziellen Präsentation an einer amerikanischen Chemischen Gesellschaft durchgelassen, die sich am 11. November 1945 trifft, als einer der Zuhörer gefragt hat, ob ein neues transuranium Element neben Plutonium und Neptunium während des Krieges entdeckt worden war. Nach der Entdeckung von Americium-Isotop-Am und Am wurden ihre Produktion und Zusammensetzungen patentiert, nur Seaborg als der Erfinder verzeichnend. Die anfänglichen Americium-Proben haben einige Mikrogramme gewogen; sie waren kaum sichtbar und wurden durch ihre Radioaktivität identifiziert. Die ersten wesentlichen Beträge von metallischem Americium, das 40-200 Mikrogramme wiegt, waren bis 1951 durch die Verminderung von Americium (III) Fluorid mit Barium-Metall im Hochvakuum an 1100 °C nicht bereit.

Ereignis

Die am längsten gelebten und allgemeinsten Isotope von Americium, Am und Am, haben Halbwertzeiten von 432.2 und 7,370 Jahren beziehungsweise. Deshalb sollte das ganze primordiale Americium (Americium, das auf der Erde während seiner Bildung da gewesen ist) inzwischen verfallen sein.

Vorhandenes Americium wird in den Gebieten konzentriert, die für die atmosphärischen Kernwaffentests verwendet sind, die zwischen 1945 und 1980, sowie an den Seiten von Kernereignissen wie die Katastrophe von Tschernobyl geführt sind. Zum Beispiel, die Analyse des Schuttes am Testgebiet der ersten amerikanischen Wasserstoffbombe, Ivy Mike, (am 1. November 1952, das Atoll Enewetak), hat hohe Konzentrationen von verschiedenem actinides einschließlich Americiums offenbart; wegen der militärischen Geheimhaltung wurde dieses Ergebnis nur 1956 veröffentlicht. Trinitite, der glasige Rückstand, der auf dem Wüste-Fußboden in der Nähe von Alamogordo, New Mexico nach dem Plutonium-basierten Dreieinigkeitsatombombe-Test am 16. Juli 1945 verlassen ist, enthält Spuren von Americium 241. Hochniveaus von Americium wurden auch an der Absturzstelle eines B-52 US-Bombers entdeckt, der vier Wasserstoffbomben 1968 in Grönland getragen hat.

In anderen Gebieten ist die durchschnittliche Radioaktivität wegen restlichen Americiums nur ungefähr 0.01 picocuries (0.37 mBq). Atmosphärische Americium-Zusammensetzungen sind in allgemeinen Lösungsmitteln schlecht auflösbar und kleben größtenteils an Boden-Partikeln. Boden-Analyse hat ungefähr 1,900 höhere Konzentration von Americium innerhalb von sandigen Boden-Partikeln offenbart als in der Wassergegenwart in den Boden-Poren; ein noch höheres Verhältnis wurde in Ton-Böden gemessen.

Americium wird größtenteils künstlich in kleinen Mengen zu Forschungszwecken erzeugt. Eine Tonne verausgabter Kernbrennstoff enthält ungefähr 100 Gramme von verschiedenen Americium-Isotopen, größtenteils Am und Am. Ihre anhaltende Radioaktivität ist für die Verfügung unerwünscht, und deshalb muss Americium, zusammen mit anderem langlebigem actinides, für neutral erklärt werden. Das verbundene Verfahren kann mehrere Schritte einschließen, wo Americium zuerst getrennt und dann durch die Neutronbeschießung in speziellen Reaktoren zu kurzlebigem nuclides umgewandelt wird. Dieses Verfahren ist als Kernumwandlung weithin bekannt, aber es wird noch für Americium entwickelt.

Einige Atome von Americium können durch Neutronfestnahme-Reaktionen und Beta-Zerfall in sehr hoch konzentrierten Uran tragenden Ablagerungen erzeugt werden.

Synthese und Förderung

Isotop nucleosyntheses

Americium ist in kleinen Mengen in Kernreaktoren seit Jahrzehnten erzeugt worden, und Kilogramme seiner Am- und Am-Isotope sind inzwischen angesammelt worden. Dennoch, da es zuerst zum Verkauf 1962 angeboten wurde, bleibt sein Preis, ungefähr 1,500 US-Dollar pro Gramm von Am, fast unverändert infolge des sehr komplizierten Trennungsverfahrens. Der schwerere Isotop-Am wird in viel kleineren Beträgen erzeugt; es ist so schwieriger, sich zu trennen, auf höhere Kosten der Ordnung 100-160 US-Dollar/Mg hinauslaufend.

Americium wird direkt von Uran - dem allgemeinsten Reaktormaterial - aber vom Plutonium-Isotop Pu nicht synthetisiert. Die letzten Bedürfnisse, zuerst gemäß dem folgenden Kernprozess erzeugt zu werden:

Die Festnahme von zwei Neutronen durch Pu (ein so genannter (n, γ) Reaktion), gefolgt von einem β-decay, läuft auf Am hinaus:

Die Plutonium-Gegenwart in verausgabtem Kernbrennstoff enthält ungefähr 12 % von Pu. Weil es sich spontan zum Am umwandelt, kann Pu herausgezogen werden und kann verwendet werden, um weiteren Am zu erzeugen. Jedoch ist dieser Prozess ziemlich langsam: Die Hälfte des ursprünglichen Betrags des Zerfalls von Pu zum Am nach ungefähr 15 Jahren und dem Am-Betrag erreicht ein Maximum nach 70 Jahren.

Der erhaltene Am kann verwendet werden, um schwerere Americium-Isotope durch die weitere Neutronfestnahme innerhalb eines Kernreaktoren zu erzeugen. In einem leichten Wasserreaktor (LWR) wandeln sich 79 % von Am zum Am und 10 % zu seinem isomer Kernam um:

:79 %:

:10 %:

Americium 242 hat eine Halbwertzeit von nur 16 Stunden, die seinen weiteren Umwandlungs-zum Am, äußerst ineffizient macht. Das letzte Isotop wird stattdessen in einem Prozess erzeugt, wo Pu vier Neutronen unter dem hohen Neutronfluss gewinnt:

Metallgeneration

Die meisten Synthese-Routinen geben eine Mischung von verschiedenen actinide Isotopen in Oxydformen nach, von denen Isotope von Americium getrennt werden müssen. In einem typischen Verfahren, der verausgabte Reaktorbrennstoff (z.B. MOX Brennstoff) wird in Stickstoffsäure aufgelöst, und der Hauptteil von Uran und Plutonium wird mit einer PUREX-Typ-Förderung (Plutonium - Uran-Förderung) mit tributyl Phosphat in einem Kohlenwasserstoff entfernt. Die lanthanides und actinides bleibend, werden dann vom wässrigen Rückstand (raffinate) durch eine mit Sitz in diamide Förderung getrennt, um, nach dem Abstreifen, einer Mischung von dreiwertigem actinides und lanthanides zu geben. Americium-Zusammensetzungen werden dann mit dem Mehrschritt chromatographic und den centrifugation Techniken mit einem passenden Reagens auswählend herausgezogen. Ein großer Betrag der Arbeit ist auf der lösenden Förderung von Americium getan worden. Zum Beispiel hat eine neue EU Projekt codenamed "EUROPART" finanziell unterstützt hat triazines und andere Zusammensetzungen als potenzielle Förderungsagenten studiert. Komplex von Bis-triazinyl bipyridine ist kürzlich als solches Reagens als hoch auswählend zu Americium (und curium) vorgeschlagen worden. Die Trennung von Americium vom hoch ähnlichen curium kann durch das Behandeln eines Schlickers ihres Hydroxyds im wässrigen doppeltkohlensauren Natron mit dem Ozon bei Hochtemperaturen erreicht werden. Sowohl Am als auch Cm sind größtenteils in Lösungen im +3 Wertigkeitsstaat da; wohingegen curium unverändert bleibt, oxidiert Americium zum auflösbaren Am (IV) Komplexe, die abgewaschen werden können.

Metallisches Americium wird durch die Verminderung bei seinen Zusammensetzungen erhalten. Americium (III) Fluorid wurde zuerst für diesen Zweck verwendet. Die Reaktion wurde mit elementarem Barium als abnehmendes Reagenz in einem Wasser - und Umgebung ohne Sauerstoff innerhalb eines Apparats geführt, der aus dem Tantal und Wolfram gemacht ist.

Eine Alternative ist die Verminderung des Americium-Dioxyds durch das metallische Lanthan oder Thorium:

Physikalische Eigenschaften

Im Periodensystem wird Americium Recht auf Plutonium gelegen, das zu curium, und unter dem lanthanide Europium verlassen ist, mit dem es viele Ähnlichkeiten in physischen und chemischen Eigenschaften teilt. Americium ist ein hoch radioaktives Element. Wenn frisch bereit, hat es einen silberfarben-weißen metallischen Glanz, aber wird dann langsam in Luft trübe. Mit einer Dichte von 12 g/cm ist Americium leichter als beide curium (13.52 g/cm) und Plutonium (19.8 g/cm); aber ist schwerer als Europium (5.264 g/cm) — größtenteils wegen seiner höheren Atommasse. Americium ist relativ weich und leicht verformbar und hat ein bedeutsam niedrigeres Hauptteil-Modul als der actinides davor: Th, Pennsylvanien, U, Np und Pu. Sein Schmelzpunkt von 1173 °C ist bedeutsam höher als dieses von Plutonium (639 °C) und Europium (826 °C), aber tiefer als für curium (1340 °C).

An umgebenden Bedingungen ist Americium in seiner stabilsten α-Form da, die eine sechseckige Kristallsymmetrie und eine Raumgruppe P6/mmc mit Gitter-Rahmen = 346.8 Premierminister und c = 23:24 Uhr und vier Atome pro Einheitszelle hat. Der Kristall besteht aus einer doppelt-sechseckigen nahen Verpackung mit der Schicht-Folge ABAC und ist auch isotypic mit α-lanthanum und mehreren actinides wie α-curium. Die Kristallstruktur von Americium ändert sich mit dem Druck und der Temperatur. Wenn zusammengepresst, bei der Raumtemperatur zu 5 GPa verwandelt sich α-Am zur β Modifizierung, die eine flächenzentrierte kubische (fcc) Symmetrie, Raumgruppe Fmm und Gitter unveränderlich = 489 Premierminister hat. Diese fcc Struktur ist zur nächsten Verpackung mit dem Folge-Abc gleichwertig. Nach der weiteren Kompression zu 23 GPa gestaltet Americium in einen orthorhombic γ-Am diesem von α-uranium ähnliche Struktur um. Es gibt keine weiteren Übergänge beobachtet bis zu 52 GPa abgesehen von einem Äußeren einer monoklinen Phase am Druck zwischen 10 und 15 GPa. Es gibt keine Konsistenz auf dem Status davon führen die Literatur stufenweise ein, die auch manchmal den α, β und γ Phasen als ich, II und III verzeichnet. Der β-γ Übergang wird durch eine 6-%-Abnahme im Kristallvolumen begleitet; obwohl Theorie auch eine bedeutende Volumen-Änderung für den α-β Übergang voraussagt, wird sie experimentell nicht beobachtet. Der Druck des α-β Übergangs nimmt mit der Erhöhung der Temperatur ab, und wenn α-americium am umgebenden Druck geheizt wird, an 770 °C ändert es sich in eine fcc Phase, die von β-Am verschieden ist, und an 1075 °C es sich zu einer Körper - Kubikstruktur umwandelt. Das mit dem Drucktemperaturphase-Diagramm von Americium ist so denjenigen des Lanthans, Praseodymes und Neodyms ziemlich ähnlich.

Als mit vielen anderen actinides ist der Selbstschaden des Kristallgitters wegen des Alphateilchen-Ausstrahlens zu Americium inner. Es ist bei niedrigen Temperaturen besonders bemerkenswert, wo die Beweglichkeit der erzeugten Gitter-Defekte durch das Erweitern von Röntgenstrahl-Beugungsspitzen relativ niedrig ist. Diese Wirkung macht etwas unsicher die Temperatur von Americium und einige seiner Eigenschaften wie elektrischer spezifischer Widerstand. So für Americium 241 nimmt der spezifische Widerstand an 4.2 K mit der Zeit von ungefähr 2 µOhm zu · Cm zu 10 µOhm · der Cm nach 40 Stunden, und sättigt an ungefähr 16 µOhm · Cm nach 140 Stunden. Diese Wirkung ist bei der Raumtemperatur wegen der Vernichtung von Strahlendefekten weniger ausgesprochen; auch zur Raumtemperatur heizend, stellt die Probe, die seit Stunden bei niedrigen Temperaturen behalten wurde, seinen spezifischen Widerstand wieder her. In frischen Proben nimmt der spezifische Widerstand allmählich mit der Temperatur von ungefähr 2 µOhm zu · Cm an flüssigem Helium zu 69 µOhm · Cm bei der Raumtemperatur; dieses Verhalten ist diesem von Neptunium, Uran, Thorium und Protactinium ähnlich, aber ist von Plutonium und curium verschieden, die einem schnellen Anstieg bis zu 60 von der Sättigung gefolgte K zeigen. Der Raumtemperaturwert für Americium ist niedriger als dieses des Neptuniums, Plutoniums und curium, aber höher als für Uran, Thorium und Protactinium.

Americium ist in einer breiten Temperaturreihe, von diesem von flüssigem Helium, zur Raumtemperatur, und oben paramagnetisch. Dieses Verhalten ist von diesem seiner Nachbarcurium deutlich verschieden, die antimagnetischen Übergang an 52 K ausstellen. Der Thermalausdehnungskoeffizient von Americium ist ein bisschen anisotropic und beläuft sich auf (7.5 ± 0.2) / °C vorwärts kürzer eine Achse und (6.2 ± 0.4) / °C für die längere c sechseckige Achse. Der enthalpy der Auflösung von Americium-Metall in Salzsäure an Standardbedingungen ist 620.6 ± 1.3 kJ/mol, von denen der Standard enthalpy Änderung der Bildung (ΔH °) des wässrigen Am-Ions 621.2 ± 2.0 kJ/mol ist. Das Standardpotenzial ist 2.08 ± 0.01 V.

Chemische Eigenschaften

Americium reagiert sogleich mit Sauerstoff und löst sich gut in Säuren auf. Der allgemeinste Oxydationsstaat für Americium ist +3, in dem Americium-Zusammensetzungen gegen die Oxydation und die Verminderung ziemlich stabil sind. In diesem Sinn ist Americium dem grössten Teil von lanthanides chemisch ähnlich. Das dreiwertige Americium bildet unlösliches Fluorid, Oxalat, iodate, Hydroxyd, Phosphat und andere Salze. Andere Oxydationsstaaten sind zwischen +2 und +7 beobachtet worden, der die breiteste Reihe unter den actinide Elementen ist. Ihre Farbe in wässrigen Lösungen ändert sich wie folgt: Am (farblos zu gelb-rötlich), Am (gelb-rötlich), AmO; (gelb), AmO (braun) und (dunkelgrüner) AmO. Alle Oxydationsstaaten haben ihre charakteristischen optischen Absorptionsspektren, mit einigen scharfen Spitzen im sichtbaren und der Mitte Infrarotgebiete, und die Position und Intensität dieser Spitzen können in die Konzentrationen der entsprechenden Oxydationsstaaten umgewandelt werden. Zum Beispiel hat Am (III) zwei scharfe Spitzen an 504 und 811 nm, Am (V) an 514 und 715 nm und Am (VI) an 666 und 992 nm.

Americium-Zusammensetzungen mit der Oxydation setzen +4 fest und sind höher starke Oxidieren-Agenten, die in der Kraft zum Permanganat-Ion (MnO) in acidic Lösungen vergleichbar sind. Wohingegen die Am-Ionen in Lösungen nicht stabil sind und sich sogleich zum Am umwandeln, kommt der +4 Oxydationsstaat gut in Festkörpern, wie Americium-Dioxyd (AmO) und Americium (IV) Fluorid (AmF) vor.

Der ganze pentavalent und hexavalent Americium-Zusammensetzungen sind komplizierte Salze wie KAmOF, LiAmO und LiAmO, BaAmO, AmOF. Dieser setzt hohe Oxydation Am (IV) fest, Am (V) und Am (VI) können vom Am (III) durch die Oxydation mit Ammonium persulfate in verdünnter Stickstoffsäure, mit Silber (I) Oxyd in perchloric Säure, oder mit dem Ozon oder Natrium persulfate in Natriumkarbonat-Lösungen bereit sein. Der pentavalent Oxydationsstaat von Americium wurde zuerst 1951 beobachtet. Es ist in der wässrigen Lösung in der Form von Ionen von AmO (acidic) oder (alkalischen) Ionen von AmO da, die jedoch nicht stabil und mehreren schnellen disproportionation Reaktionen unterworfen sind:

Chemische Zusammensetzungen

Sauerstoffverbindungen

Zwei Americium-Oxyde sind bekannt, mit der Oxydation setzt +3 (AmO) und +4 (AmO) fest. Americium (III) Oxyd ist ein rot-brauner Festkörper mit einem Schmelzpunkt von 2205 °C. Americium (IV) ist Oxyd die Hauptform von festem Americium, das in fast allen seinen Anwendungen verwendet wird. Als die meisten anderen actinide Dioxyde ist es ein schwarzer Festkörper mit einer kubischen (fluorite) Kristallstruktur.

Das Oxalat von Americium (III), bei der Raumtemperatur ausgetrocknetes Vakuum, hat den chemischen Formel-Am (CO) · 7HO. Nach der Heizung im Vakuum verliert es Wasser an 240 °C und fängt an, sich in AmO an 300 °C zu zersetzen, die Zergliederung vollendet an ungefähr 470 °C. Das anfängliche Oxalat löst sich in Stickstoffsäure mit der maximalen Löslichkeit von 0.25 g/L auf.

Halogenide

Halogenide von Americium sind für die Oxydation bekannt setzt +2, +3 und +4 fest, wo die +3 besonders in Lösungen am stabilsten sind.

Die Verminderung von Am (III) Zusammensetzungen mit dem Natriumsamalgam gibt Am (II) Salze - die schwarzen Halogenide AmCl, AmBr und AmI nach. Sie sind zu Sauerstoff sehr empfindlich und oxidieren in Wasser, Wasserstoff veröffentlichend und sich zurück zum Am (III) Staat umwandelnd. Spezifische Gitter-Konstanten sind:

• Orthorhombic AmCl: = 896.3 ± 0.8 Premierminister, b = 757.3 ± 0.8 Premierminister und c = 453.2 ± 0.6 Premierminister
• Tetragonal AmBr: = 1159.2 ± 0.4 und c = 712.1 ± 0.3 Premierminister.

Sie können auch bereit sein, indem sie metallisches Americium mit einem passenden Quecksilberhalogenid HgX, wo X = Kl., Br oder ich reagieren:

Americium (III) ist Fluorid (AmF) schlecht auflösbar und schlägt sich nach der Reaktion von Am und Fluorid-Ionen in schwachen acidic Lösungen nieder:

Das tetravalent Americium (IV) Fluorid (AmF) wird durch das Reagieren festen Americiums (III) Fluorid mit dem molekularen Fluor erhalten:

Eine andere bekannte Form des festen tetravalent Americium-Chlorids ist KAmF. Americium von Tetravalent ist auch in der wässrigen Phase beobachtet worden. Für diesen Zweck wurde schwarzer Am (OH) in 15-M-NHF mit der Americium-Konzentration von 0.01 M aufgelöst. Die resultierende rötliche Lösung hatte ein charakteristisches optisches Absorptionsspektrum, das diesem von AmF ähnlich ist, aber sich von anderen Oxydationsstaaten von Americium unterschieden hat. Als sie den Am (IV) geheizt hat, ist die Lösung von 90 °C auf seinen disproportionation oder die Verminderung nicht hinausgelaufen, jedoch wurde die langsame Verminderung zum Am (III) beobachtet und dem Selbstausstrahlen von Americium durch Alphateilchen zugeteilt.

Der grösste Teil von Americium (III) Halogenide bildet sechseckige Kristalle mit der geringen Schwankung der genauen und Farbenstruktur zwischen den Halogenen. Also, Chlorid (AmCl) ist rötlich und hat eine Struktur isotypic zu Uran (III) Chlorid (Raumgruppe P6/m) und der Schmelzpunkt von 715 °C. Das Fluorid ist isotypic zu LaF (Raumgruppe P6/mmc) und der iodide zu BiI (Raumgruppe R). Das Bromid ist eine Ausnahme mit der orthorhombic PuBr-Typ-Struktur und Raumgruppe Cmcm. Kristalle von Americium hexahydrate (AmCl · 6HO) kann durch das Auflösen des Americium-Dioxyds in Salzsäure und das Abdampfen von der Flüssigkeit bereit sein. Jene Kristalle sind hygroskopisch und haben gelb-rötliche Farbe und eine monokline Kristallstruktur.

Oxyhalides von Americium in der Form AmOX, AmOX, AmOX und AmOX können durch das Reagieren des entsprechenden Americium-Halogenids mit Sauerstoff oder SbO und AmOCl erhalten werden, kann auch durch die Dampf-Phase-Hydrolyse erzeugt werden:

Chalcogenides und pnictides

Die bekannten chalcogenides von Americium schließen das Sulfid AmS, selenides AmSe und AmSe, und tellurides AmTe und AmTe ein. Die pnictides von Americium-Am des Typs AmX sind für den Element-Phosphor, das Arsen, das Antimon und das Wismut bekannt. Sie kristallisieren im Steinsalz-Gitter.

Silicides und borides

Americium monosilicide (AmSi) und "disilicide" (nominell AmSi mit: 1.87). AmSi ist ein schwarzer mit LaSi isomorpher Festkörper, er hat eine orthorhombic Kristallsymmetrie. AmSi hat einen hellen silberfarbenen Glanz und ein tetragonal Kristallgitter (Raumgruppe I4/amd), es ist mit PuSi und ThSi isomorph. Borides von Americium schließen AmB und AmB ein. Der tetraboride kann durch die Heizung eines Oxyds oder Halogenids von Americium mit Magnesium diboride in der trägen oder Vakuumatmosphäre erhalten werden.

Organoamericium vergleicht sich

Analog uranocene bildet Americium eine Organometallic-Zusammensetzung mit zwei cyclooctatetraene ligands, der (η-CH) Am ist. Es macht auch trigonal (η-CH) Am-Komplexe mit drei Cyclopentadienyl-Ringen.

Die Bildung der Komplexe des Typs Am (n-CH-BTP), wo BTP 2,6-di (1,2,4 triazin 3 yl) Pyridin in Lösungen eintritt, die n-CH-BTP und Am-Ionen enthalten, ist durch EXAFS bestätigt worden. Einige dieser BTP-Typ-Komplexe wirken auswählend mit Americium aufeinander und sind deshalb in seiner auswählenden Trennung von lanthanides und einem anderen actinides nützlich.

Biologische Aspekte

Americium ist ein künstliches Element, und so würde eine biologische Funktion, die das Element wie alle Elemente einschließt, die schwerer sind als Wolfram, unmöglich sein. Es ist vorgehabt worden, Bakterien für die Eliminierung von Americium und anderen schweren Metallen von Flüssen und Strömen zu verwenden. So stürzen Enterobacteriaceae der Klasse Citrobacter Americium-Ionen von wässrigen Lösungen hinab, sie in einen Metallphosphat-Komplex an ihren Zellwänden bindend. Mehrere Studien sind auf dem biosorption und bioaccumulation von Americium von Bakterien und Fungi berichtet worden.

Spaltung

Der Isotop-Am (Halbwertzeit 141 Jahre) hat die größten bösen Abteilungen für die Absorption von Thermalneutronen (5,700 Scheunen), der auf eine kleine kritische Masse für eine anhaltende Kernkettenreaktion hinausläuft. Die kritische Masse für einen bloßen Am-Bereich ist ungefähr 9-14 Kg (die Unklarheitsergebnisse von ungenügenden Kenntnissen seiner materiellen Eigenschaften). Es kann zu 3-5 Kg mit einem Metallreflektor gesenkt werden und sollte noch kleiner mit einem Wasserreflektor werden. Solche kleine kritische Masse ist für tragbare Kernwaffen günstig, aber diejenigen, die auf dem Am gestützt sind, sind noch, wahrscheinlich wegen seiner Knappheit und hohen Preises nicht bekannt. Die kritischen Massen von zwei anderen sogleich verfügbaren Isotopen, Am und Am, sind - 57.6 zu 75.6 Kg für den Am und 209 Kg für den Am relativ hoch. Knappheit und hoher Preis hindern noch Anwendung von Americium als ein Kernbrennstoff in Kernreaktoren.

Es gibt Vorschläge von sehr kompakten 10-Kilowatt-Reaktoren des hohen Flusses, die nur 20 Gramme von Am verwenden. Solche Reaktoren der niedrigen Macht würden relativ sicher sein, als Neutronquellen für die Strahlentherapie in Krankenhäusern zu verwenden.

Isotope

Ungefähr 19 Isotope und 8 Kernisomers sind für Americium bekannt. Es gibt zwei langlebige Alpha-Emitter, Am und Am mit Halbwertzeiten von 432.2 und 7,370 Jahren beziehungsweise, und der isomer Kernam hat eine lange Halbwertzeit von 141 Jahren. Die Halbwertzeiten anderer Isotope und isomers erstrecken sich von 0.64 Mikrosekunden für den Am zu 50.8 Stunden für den Am. Als mit dem grössten Teil anderen actinides haben die Isotope von Americium mit der ungeraden Zahl von Neutronen relativ hohe Rate der Atomspaltung und niedrige kritische Masse.

Americium 241 Zerfall zu Np, der Alphateilchen von 5 verschiedenen Energien, größtenteils an 5.486 MeV (85.2 %) und 5.443 MeV (12.8 %) ausstrahlt. Weil viele der resultierenden Staaten metastable sind, strahlen sie auch Gammastrahlung mit den getrennten Energien zwischen 26.3 und 158.5 keV aus.

Americium 242 ist ein kurzlebiges Isotop mit einer Halbwertzeit von 16.02 h. Es größtenteils (82.7 %) wandelt sich durch β-decay zum Cm, sondern auch durch die Elektronfestnahme Pu (17.3 %) um. Sowohl Cm als auch Pu verwandeln sich über fast dieselbe Zerfall-Kette durch Pu unten zu U.

Fast ganzer (99.541 %) von Am verfällt durch die innere Konvertierung zum Am und die restlichen 0.459 % durch α-decay zu Np. Die letzten Brechungen unten Pu und dann zu U.

Americium 243 verwandelt sich durch α-emission zu Np, der sich durch β-decay Pu und die Änderungen von Pu in U durch das Ausstrahlen eines α-particle umwandelt.

Anwendungen

Ionisationsdetektoren

Americium ist das einzige synthetische Element, um seinen Weg in den Haushalt gefunden zu haben, wo ein allgemeiner Typ des Rauchmelders Am in der Form des Americium-Dioxyds als seine Quelle der ionisierenden Strahlung verwendet. Dieses Isotop wird gegen Ra bevorzugt, weil es 5mal mehr Alphateilchen und relativ wenig von schädlichen γ-radiation ausstrahlt. Der Betrag von Americium in einem typischen neuen Rauchmelder ist 1 Mikrocurie (37 kBq) oder 0.28 Mikrogramme. Dieser Betrag neigt sich langsam, weil das Americium ins Neptunium 237, ein verschiedenes transuranic Element mit einer viel längeren Halbwertzeit (ungefähr 2.14 Millionen Jahre) verfällt. Mit seiner Halbwertzeit von 432.2 Jahren schließt das Americium in einem Rauchmelder ungefähr 3 % Neptunium nach 19 Jahren, und ungefähr 5 % nach 32 Jahren ein. Die Radiation führt einen Ionisationsraum, einen luftgefüllten Raum zwischen zwei Elektroden durch, und erlaubt einen kleinen, unveränderlichen Strom zwischen den Elektroden. Jeder Rauch, der in den Raum eingeht, absorbiert die Alphateilchen, der die Ionisation reduziert und diesen Strom betrifft, die Warnung auslösend. Im Vergleich zum alternativen optischen Rauchmelder ist der Ionisationsrauchmelder preiswerter und kann Partikeln entdecken, die zu klein sind, um das bedeutende leichte Zerstreuen zu erzeugen; jedoch ist es für Fehlalarme anfälliger.

Radionuklid

Da Am eine bedeutsam längere Halbwertzeit hat als Pu (432.2 Jahre gegen 87 Jahre), ist er als ein aktives Element des Radioisotops thermoelektrische Generatoren zum Beispiel im Raumfahrzeug vorgeschlagen worden. Obwohl Americium weniger Hitze und Elektrizität erzeugt - ist der Macht-Ertrag 114.7 mW/g für den Am und 6.31 mW/g für den Am (vgl 390 mW/g für Pu) - und seine Radiation stellt mehr Bedrohung für Menschen infolge der Neutronemission dar, die Europäische Weltraumorganisation plant, Americium für seine Raumsonden zu verwenden.

Eine andere vorgeschlagene raumzusammenhängende Anwendung von Americium ist ein Brennstoff für Raumschiffe mit dem Kernantrieb. Es verlässt sich auf die sehr hohe Rate der Atomspaltung von Am, der sogar in einer mit dem Mikrometer dicken Folie aufrechterhalten werden kann. Kleine Dicke vermeidet das Problem der Selbstabsorption der ausgestrahlten Radiation. Dieses Problem ist für Uran- oder Plutonium-Stangen sachdienlich, in denen nur erscheinen, stellen Schichten Alphateilchen zur Verfügung. Die Spaltungsprodukte von Am können entweder das Raumschiff direkt antreiben, oder sie können ein stoßendes Benzin anheizen; sie können auch ihre Energie einer Flüssigkeit übertragen und Elektrizität durch einen magnetohydrodynamic Generator erzeugen.

Ein mehr Vorschlag, der die hohe Atomspaltungsrate von Am verwertet, ist eine Kernbatterie. Sein Design verlässt sich nicht auf die Energie des ausgestrahlten durch Americium-Alphateilchen, aber auf ihrer Anklage, die die Americium-Taten als das Selbstunterstützen "Kathode" ist. Eine einzelne 3.2-Kg-Am-Anklage solcher Batterie konnte ungefähr 140 Kilowatt der Macht über eine Zeitdauer von 80 Tagen zur Verfügung stellen. Mit allen potenziellen Vorteilen werden die aktuellen Anwendungen von Am bis jetzt durch die Knappheit und den hohen Preis dieses Kernisomer gehindert.

Neutronquelle

Das Oxyd von mit Beryllium gedrücktem Am ist eine effiziente Neutronquelle. Hier erzeugen Americium-Taten als die Alpha-Quelle und Beryllium Neutronen infolge seines großen Querschnitts für (α, n) Kernreaktion:

Der weit verbreitetste Gebrauch von Neutronquellen von AmBe eine Neutronuntersuchung - ein Gerät hat gepflegt, die Menge der Wassergegenwart in Boden, sowie Feuchtigkeit/Dichte für die Qualitätskontrolle im Autobahn-Aufbau zu messen. Sind Neutronquellen werden auch in gut der Protokollierung von Anwendungen, sowie in der Neutronröntgenografie, der Tomographie und den anderen radiochemical Untersuchungen verwendet.

Produktion anderer Elemente

Americium ist ein Ausgangsmaterial für die Produktion anderer transuranic Elemente und transactinides - zum Beispiel, 82.7 % des Am-Zerfalls zum Cm und den 17.3 % Pu. Im Kernreaktoren ist Am auch durch die Neutronfestnahme zum Am und Am umgewandelt, der sich durch β-decay zum Cm verwandelt:

Das Ausstrahlen von Am durch Ionen von C oder Ne gibt die Isotope Es (Einsteinium) oder DB (Dubnium) beziehungsweise nach. Außerdem war das Element-Berkelium (Isotop von Bk) zuerst absichtlich erzeugt und durch das Bombardieren von Am mit Alphateilchen, 1949, von derselben Gruppe von Berkeley, das Verwenden desselben 60-zölligen Zyklotrons identifiziert worden. Ähnlich wurde Nobelium am Gemeinsamen Institut für die Kernforschung, Dubna, Russland, 1965 in mehreren Reaktionen, einer von denen eingeschlossenes Ausstrahlen von Am mit N Ionen erzeugt. Außerdem hat eine der Synthese-Reaktionen für das Lawrencium, das von Wissenschaftlern an Berkeley und Dubna entdeckt ist, Beschießung von Am mit O eingeschlossen.

Spektrometer

Americium 241 ist als eine tragbare Quelle sowohl der Gammastrahlung als auch Alphateilchen für mehreren medizinischen und industriellen Gebrauch verwendet worden. Die 60-keV Gammastrahl-Emissionen vom Am in solchen Quellen können für die indirekte Analyse von Materialien in der Röntgenografie und Röntgenstrahl-Fluoreszenz-Spektroskopie, sowie für die Qualitätskontrolle in festen Kerndichte-Maßen und Kerndensometers verwendet werden. Zum Beispiel ist das Element verwendet worden, um Glasdicke zu messen, um zu helfen, flaches Glas zu schaffen. Americium 241 ist auch für die Kalibrierung von Gammastrahl-Spektrometern in der Reihe der niedrigen Energie passend, da sein Spektrum aus fast einem einzelnen unwesentlichen und Maximalkontinuum von Compton (mindestens drei Größenordnungen niedrigere Intensität) besteht. Americium 241 Gammastrahlung wurde auch verwendet, um passive Diagnose der Schilddrüse-Funktion zur Verfügung zu stellen. Diese medizinische Anwendung ist jedoch veraltet.

Gesundheitsprobleme

Als ein hoch radioaktives Element müssen Americium und seine Zusammensetzungen nur in einem passenden Laboratorium laut spezieller Maßnahmen behandelt werden. Obwohl die meisten Americium-Isotope vorherrschend Alphateilchen ausstrahlen, die durch dünne Schichten von allgemeinen Materialien blockiert werden können, strahlen viele der Tochter-Produkte Gammastrahlung und Neutronen aus, die eine lange Durchdringen-Tiefe haben.

Wenn verbraucht, ist Americium excreted innerhalb von ein paar Tagen, und nur 0.05 % ist ins Blut vertieft. Von dort gehen ungefähr 45 % davon zur Leber und 45 % zu den Knochen, und die restlichen 10 % sind excreted. Das Auffassungsvermögen zur Leber hängt von der Person ab und nimmt mit dem Alter zu. In den Knochen wird Americium zuerst über cortical und Trabecular-Oberflächen abgelegt und verteilt langsam über den Knochen mit der Zeit neu. Die biologische Halbwertzeit von Am ist 50 Jahre in den Knochen und 20 Jahre in der Leber, wohingegen in den Gonaden (Hoden und Eierstöcke) es dauerhaft bleibt; in allen diesen Organen fördert Americium Bildung von Krebs-Zellen infolge seiner Radioaktivität.

Americium geht häufig in Geländeauffüllung von verworfenen Rauchmeldern ein. Die mit der Verfügung von Rauchmeldern vereinigten Regeln werden in den meisten Rechtsprechungen entspannt. In den Vereinigten Staaten ist der "Radioaktive Pfadfinder" David Hahn im Stande gewesen, Americium von Rauchmeldern nach dem Schaffen zu konzentrieren, hundert von ihnen zu Rest-Preisen und auch dem Diebstahl von einigen zu kaufen. Es hat Fälle von Menschen gegeben, die mit Americium, der Grenzfall verseuchen werden, der dieser von Harold McCluskey ist, der im Alter von 64 Jahren zu 500mal dem Berufsstandard für Americium 241 infolge einer Explosion in seinem Laboratorium ausgestellt wurde. McCluskey ist im Alter von 75 Jahren gestorben, nicht infolge der Aussetzung, aber einer Herzkrankheit, die er vor dem Unfall hatte.

Siehe auch

• Actinides in der Umgebung

Referenzen

Bibliografie

• Holleman, Arnold F. und Wiberg, Null-Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102 Ausgabe, de Gruyter, Berlin 2007, internationale Standardbuchnummer 978-3-11-017770-1.
• Penneman, R. A. und Keenan T. K. Der radiochemistry von Americium und curium, Universität Kaliforniens, Los Alamos, Kalifornien, 1960

Weiterführende Literatur

• Nuclides und Isotopes - 14. Ausgabe, GE Kernenergie, 1989.
• Handbuch zu den Elementen - Verbesserte Auflage, Albert Stwertka, (Presse der Universität Oxford; 1998) internationale Standardbuchnummer 0-19-508083-1

Links

• ATSDR - Gesundheitswesen-Behauptung: Americium
• - Weltkernvereinigung