Америций химический элемент

Америций это химический элемент, котого не существует в каких либо соединениях на земле, поэтому получается в результате определенных ядерных реакций.

На земле не существует, но находиться в бывших местах испытаний ядерного оружия, а также в отработанных урановых стержнях атомных электростанций.

Что такое америций

Araerieium; от назв. континента Америка (America)]. Am — искусственно полученный paдиоактивный химический элемент 3-й группы седьмого периода периодической системы.

Атомный номер 95; атомная масса: 243,061, относится к актиноидам.

Блестящий серебристо-серый металл, более тягучий и ковкий, чем металлические уран и плутоний.

Проявляет степень окисления от +2 до +7, наиболее стойкая степень окисления в водном растворе +3, в твердых соединениях +3 и +4.

Впервые синтезирован и идентифицирован в 1945 амер. учеными Г. Сиборгом, Л, Морганом, Р. Джеймсом и А. Гиорсо в виде изотопа ²⁴¹Аm.

Который образовывался в нейтронном потоке ядерного реактора после захвата изотопом ²³⁹Pu двух нейтронов в последующего бета-распада.

Физические свойства

Подобной структуре альфа-лантана, с периодами решетки а_ₒ = 3,468 + 0,008Å и с_ₒ = 11, 241 ± 0,003Å. При т-ре выше 600° С — устойчивая гранецентрированная кубическая структура с периодом решетки а_ₒ = 4,894 ± 0,005Å

Каких-либо определенных данных о третьей модификации нет; предполагается, что она имеет объемноцентрированную кубическую решетку.

Плотность америция 13,871 ± 0,005 г/см³; t_пл 1173° С; t_кип 2607° С; коэфф. термического расширения (т-ра 20° С) равны:

α_ₐ (7,5 ± 0,2) 10^-6  град-¹

α_c = (6,2 ± 0,4) 10^-6 град^—¹.

Интересный факт: Аm является тем самым радиоактивным элементом, который содержится в подавляющем большинстве бытовых дымовых извещателей.

Изотопы

Стабильных изотопов не имеет. Известны 11 изотопов америция с массовыми числами от 237 до 247.

Наиболее долгоживущие — альфа-радиоактивные изотопы ²⁴³Am и ²⁴¹Аm с периодами полураспада соответственно 7370 и 435 лет.

В осн. состоянии изотоп ²⁴²Аm — бета-излучатель с периодом полураспада 16 ч.

В зависимости от т-ры существует в трех модификациях. При комнатной т-ре альфа-модификация с двойной гексагональной структурой плотной упаковки.

Химические свойства

Взаимодействие с кислородом (окисление):

Образование диоксида америция(IV):

2Am + 2O₂ → 2AmO₂

Образование оксида америция(III):

2AmO₂ (>1000 ∘C) → Am₂O₃ + 1/2O₂

Взаимодействие с водой:

Америций реагирует с горячей водой, вытесняя водород и образуя гидроксид америция (III):

2Am + 6H₂O → 2Am(HO)₃ + 3H₂↑

Взаимодействие с кислотами:

С соляной кислотой: 2Am + 6HCl → 2AmCl₃ + 3H₂↑

С серной кислотой: 2Am + 3H₂SO₄ → 2Am₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

Взаимодействие с галогенами:

С хлором: 2Am + 3Cl₂ → 2AmCl₃

С фтором: 2Am + 3F₂ → 2AmF₃

Взаимодействие с другими неметаллами:

С водородом: 2Am + 3H₂ → 2AmH₃

Получение

Основное получение его в ядерных реакторах, где он накапливается при облучении плутония нейтронами.

А также Бета-распад плутония-241. При этом один нейтрон в ядре превращается в протон, и атомный номер увеличивается на единицу, превращая плутоний в америций.

Бомбардировка плутония альфа-частицами: Это был один из первых способов получения америция при его открытии.

Металлический америций гораздо более электроположителен, чем уран, нептуний или плутоний.

И может быть получен только при действии сильных восстановителей на его безводные соединения при высокой т-ре.

Наилучшими восстановителями являются барий и лантан.

Поэтому из его соединений америций получается разными способами в зависимости от состава.

Так  фторид америция (III) (AmF₃) смешивают с избытком чистого металлического бария или кальция.

Смесь помещают в вакуумную печь и нагревают до высоких температур (около 1000-1200 °C).

2AmF₃ + 3Ba → 2Am + 3BaF₂

Восстановление оксида америция (III) (Am₂O₃) лантаном при нагревании:

Am₂O₃ + 2La → 2Am + La₂О₃

Применение

Изотоп ²⁴¹Аm служит исходным материалом для получения в реакторах трансурановых элементов с высшими атомными номерами.

Около 36% альфа-распадов изотопа ²⁴¹Am сопровождается гамма-излучением с энергией около 60 км, к-рое используют для многих измерительных и калибровочных целей.

В смеси с бериллием изотоп Аm применяют для создания источников нейтронов.

Литература

Мясоедов Б. Ф. [и др.]. Аналитическая химия трансплутониевых элементов. Мм 1972.

Мс Whan D. В., Cunningham В. В., Wallmann J. С. Crystal structure, thermal expansion and melting point of americium metal. ((Journal of Jnorganic and Nuclear Chemistry», 1962,v. 24, № 9.

Хайд Э., Перлман И., Сибоpг Г. Ядерные свойства тяжелых элементов, в. 1. Трансурановые элементы. Пер. с англ. 1967.

Часто задаваемые вопросы