Americi

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Americi
PlutoniAmericiCuri
Eu
  Hexagonal.png
 
95
Am
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Am
(Uqp)
Bảng tiêu chuẩn
Hình dạng
Ánh kim trắng bạc
Tính chất chung
Tên, Ký hiệu, Số Americi, Am, 95
Phiên âm /ˌæməˈrɪsiəm/
AM-ə-RIS-ee-əm
Phân loại Nhóm Actini
Nhóm, Chu kỳ, Phân lớp n/a7, f
Khối lượng nguyên tử (243)
Cấu hình electron [Rn] 5f7 7s2
Số electron trên vỏ điện tử 2, 8, 18, 32, 25, 8, 2
Electron shell 095 Americium.svg
Tính chất vật lý
Trạng thái vật chất Chất rắn
Mật độ gần nhiệt độ phòng 12 g·cm−3
Nhiệt độ nóng chảy 1449 K, 1176 °C, 2149 °F
Nhiệt độ sôi 2880 K, 2607 °C, 4725 °F
Nhiệt lượng nóng chảy 14.39 kJ·mol−1
Nhiệt dung 62.7 J·mol−1·K−1
Áp suất hơi
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
ở T (K) 1239 1356
Tính chất nguyên tử
Trạng thái ôxi hóa 7, 6, 5, 4, 3, 2
(Ôxit lưỡng tính)
Độ âm điện 1.3 (thang Pauling)
Năng lượng ion hóa Thứ nhất: 578 kJ·mol−1
Bán kính cộng hoá trị 173 pm
Độ dài liên kết cộng hóa trị 180±6 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể Lục phương
Trạng thái trật tự từ Thuận từ
Điện trở suất 0.69[1] µ Ω·m
Độ dẫn nhiệt 10 W·m−1·K−1
Số đăng ký CAS 7440-35-9
Đồng vị ổn định nhất
iso NA Chu kỳ bán rã DM DE (MeV) DP
241Am Tổng hợp 432,2 năm SF - -
α 5.486 237Np
242mAm Tổng hợp 141 năm IT 0.049 242Am
α 5.637 238Np
SF - -
243Am Tổng hợp 7370 năm SF - -
α 5.275 239Np

Americi là một nguyên tố tổng hợp có ký hiệu Amsố nguyên tử 95. Một nguyên tố kim loại phóng xạ, americi là một actinide đã được Glenn T. Seaborg tách vào năm 1944, ông đã bắn phá plutoni bằng các nơtron và là nguyên tố siêu Urani thứ tư được phát hiện. Nó được đặt tên theo Châu Mỹ (America) tương tự như Europi.[2] Americi được sử dụng rộng rãi trong các máy dò khói buồng ion hóa thương mại, cũng như trong các nguồn nơtron và đồng hồ đo công nghiệp.

Americi là một kim loại phóng xạ tương đối mềm có màu bạc. Các đồng vị phổ biến nhất của nó là 241Am và 243Am. Ở dạng hợp chất, nó thường được cho là có trạng thái ôxi hóa +3, đặc biệt trong các dung dịch. Có 7 trạng thái ôxi hóa khác đã được phát hiện, thay đổi từ +2 đến +7 và có thể nhận dạng được thông qua các tính chất hấp thụ quang phổ của chúng. Ô mạng tinh thể của americi rắn các của các hợp chất của nó chứa các khuyết tật bên trong, chúng được sinh ra bởi các hạt alpha tự phóng xạ và tích tụ theo thời gian; điều này tạo ra một khoảng trống của một số tính chất vật liệu.

Tổng hợp và chiết tách[sửa | sửa mã nguồn]

Tổng hợp hạt nhân đồng vị[sửa | sửa mã nguồn]

Chromatographic elution curves revealing the similarity between the lanthanides Tb, Gd, and Eu and the corresponding actinides Bk, Cm, and Am.

Americi đã được tạo ra với số lượng nhỏ trong các lò phản ứng hạt nhân trong vài thập niên, và hiện đã có vài kilogram các đồng vị 241Am và 243Am.[3] Tuy nhiên, kể từ khi nó được chào bán đầu tiên năm 1962, giá của nó vào khoảng 1.500 USD một gram 241Am, vẫn hầy như không đổi mặc dù quy trình chiết tách rất phức tạp.[4] Đồng vị nặng hơn là 243Am đã được sản xuất với sản lượng nhỏ hơn nhiều do nó rất khó tách nên giá của nó cao hơn vào khoảng 100–160 USD/mg.[5][6]

Americi không được tổng hợp trực tiếp từ urani – một nguyên liệu phổ biến trong các lò phản ứng hạt nhân - nhưng nó được tổng hợp từ đồng vị plutoni 239Pu. Đồng vị Pu cần được tạo ra trước theo phản ứng sau:

\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{239}_{\ 92}U\ \xrightarrow [23.5 \ min]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 93}Np\ \xrightarrow [2.3565 \ d]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 94}Pu}

Việc bắt giữa 2 nơtron bằng 239Pu (a so-called (n,γ) reaction), theo sau là phân rã β, tạo ra 241Am:

\mathrm{^{239}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow {2(n,\gamma)} \ ^{241}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [14.35 \ yr]{\beta^-} \ ^{241}_{\ 95}Am}

Plutoni có mặt trong các nguyên liệu hạt nhân đã qua sử dụng khoảng 12% 241Pu. Do nó liên tục phân hạch thành 241Am, 241Pu có thể được tách ra và có thể được sử dụng để tạo ra 241Am.[4] Tuy nhiên, quá trình này diễn ra khá chậm: phân nửa lượng 241Pu ban đầu phân rã thành 241Am sau khoảng 15 năm, và một lượng 241Am sẽ tạo ra tối đa sau 70 năm.[7]

241Am được tạo ra có thể được sử dụng để tiếp tục tạo ra các đồng vị americi nặng hơn bằng cách bắt nơtron tiếp theo trong lò phản ứng hạt nhân. Trong lò phản ứng nước nhẹ (LWR), 79% 241Am chuyển thành 242Am và 10% thành đồng phân hạt nhân của nó 242mAm:[note 1][8]

79%:   \mathrm{^{241}_{\ 95}Am\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{242}_{\ 95}Am}
10%:   \mathrm{^{241}_{\ 95}Am\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{242m}_{\ \ \ 95}Am}

Americi-242 có chu kỳ bán rã chỉ 16 giờ, tức sau đó nó tiếp tục biến đổi thành 243Am, một đồng vị không có ích. Đồng vị sau được tạo ra thay vì trong quá trình mà 239Pu bắt 4 nơtron trong luồng nơtron cao:

\mathrm{^{239}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow {4(n,\gamma)} \ ^{243}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [4.956 \ h]{\beta^-} \ ^{243}_{\ 95}Am}

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ The "metastable" state is marked by the letter m.

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Muller, W.; Schenkel, R.; Schmidt, H. E.; Spirlet, J. C.; McElroy, D. L.; Hall, R. O. A.; Mortimer, M. J. (1978). “The electrical resistivity and specific heat of americium metal”. Journal of Low Temperature Physics 30 (5–6): 561. doi:10.1007/BF00116197. 
  2. ^ Seaborg, Glenn T. (1946). “The Transuranium Elements”. Science 104 (2704): 379–386. doi:10.1126/science.104.2704.379. PMID 17842184. 
  3. ^ Greenwood, p. 1262
  4. ^ a ă Smoke detectors and americium, World Nuclear Association, January 2009, Retrieved 28 November 2010
  5. ^ Hammond C. R. "The elements" in Lide, D. R. biên tập (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (ấn bản 86). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. 
  6. ^ Emeléus, H. J. Advances in inorganic chemistry, Academic Press, 1987, ISBN 0-12-023631-1 p. 2
  7. ^ BREDL Southern Anti-Plutonium Campaign, Blue Ridge Environmental Defense League, Retrieved 28 November 2010
  8. ^ Sasahara, A. et al. (2004). “Neutron and Gamma Ray Source Evaluation of LWR High Burn-up UO2 and MOX Spent Fuels”. Journal of Nuclear Science and Technology 41 (4): 448–456. doi:10.3327/jnst.41.448.  article/200410/000020041004A0333355.php Abstract