Americi

Americi,  ₉₅Am

Tính chất chung
Tên, ký hiệu	Americi, Am
Phiên âm	/ˌæməˈrɪsiəm/ AM-ə-RIS-ee-əm
Hình dạng	Ánh kim trắng bạc
Americi trong bảng tuần hoàn
Eu ↑ Am ↓ (Uqp) Plutoni ← Americi → Curi
Số nguyên tử	95
Khối lượng nguyên tử chuẩn	(243)
Phân loại	Nhóm Actini
Nhóm, phân lớp	n/a, f
Chu kỳ	Chu kỳ 7
Cấu hình electron	[Rn] 5f7 7s2
mỗi lớp	2, 8, 18, 32, 25, 8, 2
Tính chất vật lý
Trạng thái vật chất	Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy	1449 K ​(1176 °C, ​2149 °F)
Nhiệt độ sôi	2880 K ​(2607 °C, ​4725 °F)
Mật độ (gần nhiệt độ phòng)	12 g·cm−3 (at 0 °C, 101.325 kPa)
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	empirical: 173 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị	180±6 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	​Lục phương
Độ dẫn nhiệt	10 W·m−1·K−1
Điện trở suất	0.69 µ Ω·m
Tính chất từ	Thuận từ
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 Am và số 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. 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

Tổng hợp hạt nhân đồng vị

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. 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. 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.

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. 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.

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:

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:

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