Amerīcijs

Amerīcijs
95	2; 8; 25; 32; 18; 8; 2
	Am; [243] g/mol
	[Rn]5f77s2
	; Amerīcija paraugs mikroskopā
Oksidēšanas pakāpes	+2, +3, +4, +5, +6
Elektronegativitāte	1,3
Blīvums	12 000 kg/m3
Kušanas temperatūra	1449 K (1176 °C)
Viršanas temperatūra	2880 K (2607 °C)
Īpatnējā pretestība	6,89·10-7 Ω·m

Amerīcijs ir mākslīgi sintezēts, radioaktīvs ķīmiskais elements ar simbolu Am un atomskaitli 95. Tas periodiskajā tabulā ir aktinīdu saimes elements. Amerīcijs ir sudrabbalts metāls ar izteiktu radioaktivitāti, un to izmanto gan zinātniskos pētījumos, gan praktiskos pielietojumos, piemēram, dūmu detektoros. Amerīcijs pirmo reizi tika iegūts 1944. gadā ASV, strādājot pie Manhatanas projekta un kodolreaktorā veicot plutonija apstarošanu ar neitroniem.^[1] Savienojumos amerīcijam oksidēšanas pakāpes visbiežāk mēdz būt +3 un +4.

Vēsture

Amerīciju pirmo reizi sintezēja un identificēja 1944. gada vēlā rudenī Čikāgas Universitātē amerikāņu zinātnieku grupa Glena T. Sīborga vadībā, kurā darbojās arī Ralfs A. Džeimss (Ralph A. James), Leons O. Morgans (Leon O. Morgan) un Alberts Giorso (Albert Ghiorso).^[2]^[3] Darbs tika veikts stingri slepenos apstākļos kā daļa no Manhatanas projekta, kura mērķis bija Otrā pasaules kara laikā izstrādāt kodolieročus.^[4] Amerīcijs tika iegūts, plutonija-239 paraugus kodolreaktorā apstarojot ar neitroniem, veidojot plutoniju-241, kas tālāk bēta sabrukšanas ceļā pārvērtās par amerīciju-241.^[1]

\mathrm {^{239}_{\ 94}Pu\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 94}^{240}Pu\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 94}^{241}Pu\ {\xrightarrow[{14.35\ yr}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 95}^{241}Am\ \left(\ {\xrightarrow[{432.2\ yr}]{\alpha }}\ _{\ 93}^{237}Np\right)}

Ķīmiski amerīcijs ir ļoti līdzīgs urānam un plutonijam, un tas periodiskajā tabulā atrodas aktinīdu rindā aiz šiem elementiem.^[5] Ķīmiskās īpašības tam lielā mērā ir līdzīgas lantanīdiem, īpaši eiropijam un gadolīnijam, taču radioaktivitātes un atommasas ziņā tas ir tipisks smagais aktinīds. Nosaukums ‘amerīcijs’ izvēlēts pēc analoģijas ar lantanīdu elementu eiropiju, godinot pasaules daļu, kur tas tika atklāts — Ameriku. Šis nosaukums oficiāli tika pieņemts pēc kara, kad atklājuma fakti tika atslepenoti un 1945.–1946. gadā publicēti.

Izotopi

Amerīcijam nav stabilu izotopu. Amerīcijs ir radioaktīvs elements, kuram zināmi vairāki izotopi ar masas skaitļiem no 229 līdz 247, taču tehniski un praktiski nozīmīgi galvenokārt ir amerīcijs-241 un amerīcijs-243. Amerīcijs-241 ir visizplatītākais amerīcija izotops. Tā pussabrukšanas periods ir 432,2 gadi, un tas sabrūk ar alfa sabrukšanu, veidojot neptūniju-237, vienlaikus izstarojot arī vāju gamma starojumu. Šis izotops ir salīdzinoši viegli iegūstams no kodolreaktoros apstarota plutonija, un to plaši izmanto jonizācijas tipa dūmu detektoros, materiālu nesagraujošajā testēšanā un kā gamma starojuma avotu rūpniecībā. Amerīcijs-243 ir otrs nozīmīgākais izotops ar pussabrukšanas periodu aptuveni 7370 gadi. Tas arī pārsvarā piedzīvo alfa sabrukšanu, pārvēršoties par neptūniju-239. Šī izotopa iegūšana ir sarežģītāka, un to galvenokārt izmanto zinātniskos pētījumos un kā izejvielu citu elementu sintēzē, piemēram, kirija un berklija izotopu ražošanā.

Citi amerīcija izotopi, piemēram, amerīcijs-242 un amerīcijs-245, ir īslaicīgāki, ar pussabrukšanas periodiem no stundām līdz desmitiem gadu, un tiem ir ierobežota praktiskā nozīme, pārsvarā zinātniskos eksperimentos. Amerīcija izotopu radioaktīvās pārvērtības, īpaši amerīcijs-241, ir nozīmīgas gan drošības aspektos (sakrāto atkritumu radiotoksiskums), gan enerģētikas kontekstā (aktinīdu transmutācijas iespējas ilgdzīvojošu kodolatkritumu pārstrādē).

Fizikālās īpašības

Amerīcijs normālos apstākļos ir sudrabaini balts, metālisks elements ar spīdumu, kas līdzīgs citiem aktinīdiem. Tas ir mīksts metāls, mehāniski viegli apstrādājams, taču gaisā ātri oksidējas, veidojot plānu oksīda slāni, kas aizsargā dziļākos metāla slāņus no turpmākas korozijas. Amerīcija blīvums atkarībā no alotropiskā stāvokļa variē no 12 līdz 13,67 g/cm³,^[2]^[6] kas ir mazāks nekā urānam vai plutonijam. Kušanas temperatūra ir 1176 °C, bet viršanas temperatūra ir 2607 °C.

Kristāliskajā stāvoklī atkarībā no temperatūras un spiediena amerīcijs var eksistēt vairākās alotropiskās formās. Pie normāliem apstākļiem amerīcijs-α kristalizējas malās centrētā kubiskā singonijā, kas ir raksturīgs daudziem mīkstākiem metāliem un nodrošina relatīvi labu kušanas plastiskumu. Istabas temperatūrā amerīcijam ir paramagnētiskās īpašības, taču zem noteiktas kritiskās temperatūras var parādīt vājākas magnētiskās sakārtotības pazīmes. Elektriskajā ziņā tas ir labs vadītājs, un tā elektrovadītspēja ir salīdzināma ar citiem pārejas un aktinīdu metāliem. Standarta elektrodpotenciāls (Am/Am⁺³) ir –2,320 V.

Augstas radioaktivitātes dēļ amerīcija siltuma izdalīšanās ziņā ir nozīmīgs materiāls. Amerīcijs-241 izdala pietiekami daudz siltuma, lai mazā paraugā būtu jūtama paaugstināta temperatūra, kas tiek ņemta vērā gan glabāšanas, gan izmantošanas procesā.

Ķīmiskās īpašības

Ķīmiskās īpašības ir līdzīgas plutonija īpašībām. Ir zināmi divi amerīcija oksīdi: amerīcija(III) oksīds (Am₂O₃) un amerīcija(IV) oksīds (AmO₂). Praktiski izmanto galvenokārt tikai amerīcija(IV) oksīdu.

Vēsture

Izotopi

Fizikālās īpašības

Ķīmiskās īpašības

Atrašanās dabā

Atsauces

Ārējās saites