Фермий это элемент в периодической системе химических элементов с символом Fm и атомным номером 100.
Это актинид и самый тяжелый элемент, который образуется при нейтронном облучении более легких элементов.
Последний элемент, который можно получить в макроскопических количествах, хотя чистый металлический фермий до сих пор не был создан.
На данный момент известно всего 20 изотопов фермия, среди которых 257Fm является самым стабильным с периодом полураспада 100,5 дня.
[Fermium, по имени итал. физика Э. Ферми (Е. Fermi)], Fm — искусственно полученный радиоактивный химический элемент.
Атомный номер 100; относится к актиноидам.
Для фермий характерны степени окисления + 3 и 4 , более устойчива степень окисления + 3.
Первый идентифицированный изотоп 255Fm был извлечен из радиоактивной пыли, собранной в 1952 после взрыва американского термоядерного устройства.
Этот изотоп образовался в результате захвата во время взрыва ядрами 238U 17 нейтронов и последующих бета-распадов.
Агрегатное состояние: Предполагается, что фермий является твердым металлом при комнатной температуре.
Внешний вид: Ожидается, что это будет серебристо-белый металл, как и другие актиниды.
Плотность: Расчетная плотность составляет примерно 9,7 г/см3 (при н.у.).
Температура плавления: Расчетная температура плавления составляет около 1527 °C (1800 К). Температура кипения точно не известна, но предположительно выше.
Радиоактивность: Все изотопы фермия радиоактивны. Наиболее долгоживущий изотоп — 257Fm с периодом полураспада около 100,5 суток.
Другие изотопы имеют гораздо более короткие периоды полураспада (от минут до нескольких часов).
Металлические свойства: Как актинид, фермий, предположительно, обладает типичными металлическими свойствами, такими как электропроводность.
Но из-за невозможности получения макроскопических количеств, эти свойства не могут быть измерены напрямую.
Интересный факт: заключается в условиях его открытия был впервые обнаружен (вместе с эйнштейнием) в радиоактивных продуктах и обломках первого термоядерного (водородного) взрыва.
✅ Степени окисления:
+3 (наиболее стабильная и характерная): Как и подавляющее большинство других актинидов, фермий проявляет степень окисления +3 в водных растворах. Он образует ионы Fm3+, которые ведут себя как типичные трехвалентные актиниды.
+2 (устойчивая): Фермий также способен проявлять степень окисления +2.
Это довольно важная особенность, отличающая его от многих других актинидов, но сближающая его с такими элементами, как европий (Eu) и иттербий (Yb) среди лантанидов, а также с эйнштейнием (Es) среди актинидов.
Ион Fm3+ относительно легко восстанавливается до Fm2+
под действием умеренно сильных восстановителей (например, хлорида самария(II) SmCl2). Стандартный электродный потенциал для пары Fm3+/Fm2+
составляет примерно −1,55 В.
+0 (металлическое состояние): Чистый металлический фермий в макроскопическом количестве не получен.
✅ Электронная конфигурация:
Предполагаемая электронная конфигурация внешних оболочек:
[Rn]5f127s2.
Потеря двух электронов 7s2 приводит к образованию Fm2+, а потеря дополнительного электрона 5f приводит к более стабильному Fm3+.
✅ Комплексообразование:
Ионы фермия (особенно Fm3+) способны образовывать комплексные соединения с различными лигандами, содержащими «жесткие» донорные атомы, такие как кислород (например, с нитратами или хлоридами).
Предполагается, что комплексы фермия могут быть несколько стабильнее, чем у предшествующих актинидов, таких как эйнштейний или калифорний.
✅ Реактивность:
Как и другие актиниды, фермий является химически активным металлом, но из-за радиоактивности и крайне малых количеств его прямая реактивность с различными веществами (например, с кислотами, водой, воздухом) не изучалась.
В водных растворах он ведет себя как типичный актинид, образуя, например, нерастворимые гидроксиды (Fm(OH)3) и фториды (FmF3).
Стабильных изотопов не имеет.
Известны 15 изотопов фермий с массовыми числами от 244 до 258. Наиболее долгоживущий из них — альфа-радиоактивный изотоп 257Fm с периодом полураспада 100,5 дня.
Есть сведения 0 существовании спонтанно делящегося изотопа 259Fm с периодом полураспада около 1,5 сек.
При длительном и мощном облучении в ядерном реакторе удается накопить весомые количества изотопа 257Fm.
Данных относительно получения фермий в металлическом состоянии нет.
Мишени изотопа 257Fm используют в исследовательских работах в области ядерной физики, в частности для синтеза и изучения свойств более тяжелых изотопов фермия.
Существует два основных метода получения фермия:
✅Бомбардировка тяжелых элементов нейтронами в ядерных реакторах (многоступенчатый захват нейтронов):
Это основной метод получения фермия в относительно больших (хотя все еще микроскопических) количествах, например, до 109 атомов изотопа 257Fm в год.
Мишени: Чаще всего используют более легкие актиниды, такие как изотопы плутония (Pu), кюрия (Cm) или калифорния (Cf).
Процесс: Эти мишени подвергаются длительному и интенсивному облучению нейтронами в мощных ядерных реакторах (например, в высокопоточном изомерном реакторе (HFIR) в Ок-Ридже, США).
✅В результате последовательных захватов нейтронов и последующих бета-распадов (когда нейтрон превращается в протон, увеличивая атомный номер), образуются все более тяжелые элементы, в том числе фермий.
Пример: Изотоп 238U может последовательно захватывать до 17 нейтронов, а затем претерпевать серию бета-распадов, что приводит к образованию 255Fm.
Бомбардировка более легких элементов тяжелыми ионами в циклотронах (ускорителях частиц):
Этот метод используется для получения изотопов фермия, которые не могут быть получены нейтронным облучением, или для получения фермия в первых экспериментах.
Мишени: Могут использоваться мишени из тория (Th), урана (U) или плутония (Pu).
Снаряды: Мишени бомбардируются ускоренными ионами более легких элементов, таких как неон (Ne), кислород (O) или углерод (C).
Ядерная реакция: В результате столкновения и слияния ядер образуются более тяжелые элементы.
Исторический пример (открытие): Фермий-256 был впервые синтезирован путем облучения эйштейния-253 (253Es) альфа-частицами (4He):
253Es + 4He → 256Md + n
(поскольку менделевий был получен первым, а затем его предшественник — фермий, это более сложный пример, но он демонстрирует метод).
Не имеет никаких практических или коммерческих применений. Его единственная «область применения» — это фундаментальные научные исследования в области ядерной химии и физики.
Включая изучение свойств трансурановых элементов и синтез еще более тяжелых элементов.
Мясоедов Б. ф. [и др.]. Аналитическая химия трансплутониевых элементов. М., 1972; Хайд Э., Перлман И., Сиборг Г. Ядерные свойства тяжелых элементов.
Зависит от конкретного изотопа, например:
Очень радиоактивен. Все его изотопы нестабильны и имеют короткие периоды полураспада, от нескольких минут до 100,5 суток (для самого стабильного изотопа 257Fm).
В природе не существует, так как образуется только искусственным путем.
Поэтому найти в природе только на ядерного взрыва.