Americium

Americium (chemická značka Am) je sedmým členem z řady aktinoidů, třetím transuranem, silně radioaktivní kovový prvek, připravovaný uměle v jaderných reaktorech především z plutonia.

Americium
[Rn 5f7 7s2 243 Am 95
↓ Periodická tabulka ↓
Americium pod mikroskopem
Obecné
Název, značka, číslo	Americium, Am, 95
Cizojazyčné názvy	lat. Americium
Skupina, perioda, blok	7. perioda, blok f
Chemická skupina	Aktinoidy
Koncentrace v zemské kůře	7×10−13 ppm
Vzhled	stříbřitě bílé
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-35-9
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	(241,056 7) (243,061 4)
Atomový poloměr	173 pm
Kovalentní poloměr	184 pm
Van der Waalsův poloměr	228,5 pm
Iontový poloměr	(Am3+) 107 pm (Am4+) 92 pm (Am6+) 71 pm
Elektronová konfigurace	[Rn 5f7 7s2
Oxidační čísla	II, III, IV, V, VI
Elektronegativita (Paulingova stupnice)	1,3
Ionizační energie
První	5,5 eV
Druhá	10,9 eV
Třetí	23,9 eV
Čtvrtá	41,0 eV
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava	α-modifikace hexagonální a= 346,81 pm c= 1 124,1 pm β-modifikace kubická (stálá nad 600 °C) a= 489,4 pm
Molární objem	17,78×10−6 m3/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota	13,78 g/cm3 (α - mod.) 13,67 g/cm3 (β - mod.)
Skupenství	pevné
Tlak syté páry	1 Pa (966 °C) 10 Pa (1 083 °C)
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost	10 W⋅m−1⋅K−1
Molární atomizační entalpie	252 kJ/mol
Standardní molární entropie S°	54 J K−1 mol−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	994 ± 4 °C (1 267,15 K)
Teplota varu	2 460 °C (2 733,15 K)
Specifické teplo tání	41 J/K
Specifické teplo varu	890 J/K
Měrná tepelná kapacita	62,7 J mol−1 K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Měrný elektrický odpor	0,69 µΩ m
Standardní elektrodový potenciál	(Am3+ + 3 e− → Am) −2,070 V
Magnetické chování	paramagnetický
Měrná magnetická susceptibilita	4×10−6 cm3/g (27 °C)
Bezpečnost
Radioaktivní
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P {{{izotopy}}}
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Eu ⋏ Plutonium ≺ Am ≻ Curium

Základní fyzikálně-chemické vlastnosti

Americium je radioaktivní kovový prvek stříbřitě bílé barvy, která se působením vzdušného kyslíku mění na šedavou. Po mechanické stránce je tvárnější než příbuzný uran nebo neptunium. Vyzařuje α a γ záření a je proto nutno s ním manipulovat za dodržování bezpečnostních opatření pro práci s radioaktivními materiály.

Ve sloučeninách se vyskytuje v mocenství od Am²⁺ po Am⁶⁺, přičemž nejstálejší jsou sloučeniny v oxidačním čísle +3.

Výskyt, výroba, vlastnosti

Americium se v přírodě přirozeně nevyskytuje. Je to uměle připravený kovový prvek, tzv. transuran. Avšak množství americia bylo uvolněno do prostředí v důsledku černobylské havárie, kde se vyskytuje především v oblasti Uzavřené zóny Černobylské jaderné elektrárny (Ukrajina) a Poleské státní radiačně-ekologické rezervace (Bělorusko). Izotop ²⁴¹Am s poločasem rozpadu 432,6 let vzniká rozpadem ²⁴¹Pu s poločasem rozpadu 14,4 let. ²⁴¹Am je tak jediný radioizotop, jehož koncentrace v půdě se s časem zvyšuje, navíc je jako alfa zářič vzhledem k ²⁴¹Pu (beta zářič) mnohem toxičtější. Očekává se, že jeho koncentrace v Poleské státní radiačně-ekologické rezervaci se bude zvyšovat přibližně až do roku 2060.^[1]

Americium bylo poprvé připraveno roku 1944 bombardováním ²³⁹Pu neutrony v jaderné laboratoři chicagské university. Za jeho objevitele jsou označováni Glenn T. Seaborg, Leon O. Morgan, Ralph A. James a Albert Ghiorso. Prvek byl poté pojmenován podle světadílu, na kterém byl vyroben.

Kovové americium se připravuje redukcí fluoridu americitého AmF₃ parami barya.

Je charakterizováno 20 izotopů americia z nichž jsou nejstabilnější ²⁴³Am s poločasem rozpadu 7364 let a ²⁴¹Am s poločasem 432,6 let. Všechny zbývající radioaktivní izotopy mají poločas rozpadu méně než 51 hodin a většina z nich dokonce méně než 100 minut^[2]:

Izotop	Poločas přeměny	Druh přeměny	Produkt přeměny
230Am	≈17 s	ε	230Pu
231Am	?	ε (? %) / α (? %)	231Pu / 227Np
232Am	79 s	ε (97 %) / α (3 %)	232Pu (ε )/ 228Np (α)
233Am	3,2 m	ε (<97 %) / α (>3 %)	233Pu (ε) / 229Np (α)
234Am	2,32 m	ε (100 %) / α (? %)	234Pu / 230Np
235Am	10,3 m	ε (99,6 %) / α (0,4 %)	235Pu / 231Np
236Am	3,6 m	ε (? %) / α (? %)	236Pu / 232Np
237Am	73,6 m	ε (99,97 %) / α (0,03 %)	237Pu / 233Np
238Am	98 m	ε (100,00 %)/ α (10−4 %)	238Pu / 234Np
239Am	11,9 h	ε (99,99 %)/ α (0,01 %)	239Pu / 235Np
240Am	50,8 h	ε (100,00 %)/ α (1,9×10−4 %)	240Pu / 236Np
241Am	432,6 r	α (100,00 %)/SF (4×10−10 %)	237Np / různé
242Am	16,02 h	β− (82,7 %)/ ε (17,3 %)	242Cm / 242Pu
243Am	7364 r	α (100,00 %) / SF (3,7×10−9 %)	239Np / různé
244Am	10,1 h	β−	244Cm
245Am	2,05 h	β−	245Cm
246Am	39 m	β−	246Cm
247Am	23,0 m	β−	247Cm
248Am	≈10 m	β−	248Cm
249Am	?	β−	249Cm

Všechny izotopy americia jsou radioaktivní.

Využití, sloučeniny

Americium se používá v přesných měřících přístrojích a v detektorech kouře jako zdroj α-částic nebo γ-záření. V lékařství se používá při léčbě nádorů štítné žlázy.

Nejdůležitější sloučeninou americia je oxid americičitý AmO₂, který je výchozí surovinou pro přípravu ostatních sloučenin tohoto prvku. Další v praxi významnou sloučeninou je fluorid americitý AmF₃.

Dalším využitím jsou externí neutronové zdroje pro startování jaderných reaktorů, například reaktoru LR-0^[3] v CV Řež.

Bombardováním americia urychlenými jádry vápníku vzniká moscovium:^[4]

${\displaystyle _{\ 95}^{243}{\textrm {Am}}+_{20}^{48}{\textrm {Ca}}\rightarrow _{115}^{288}{\textrm {Mc}}+3_{0}^{1}{\textrm {n}}}$

${\displaystyle _{\ 95}^{243}{\textrm {Am}}+_{20}^{48}{\textrm {Ca}}\rightarrow _{115}^{287}{\textrm {Mc}}+4_{0}^{1}{\textrm {n}}}$