Ameryk

Ameryk (Am, łac. americium) – pierwiastek chemiczny z grupy aktynowców. Otrzymał go Glenn Seaborg ze współpracownikami^[b] w 1944 roku, bombardując uran-238 przyspieszonymi cząstkami α: ${\displaystyle {}^{238}\mathrm {U} (\alpha ,n){}^{241}\mathrm {Pu} .}$ Powstały pluton-241 ulega spontanicznemu rozpadowi promieniotwórczemu β⁻, w wyniku którego powstaje ameryk-241^[3]. Został nazwany na cześć Ameryki. Jest miękkim, srebrzystobiałym metalem^[4]. Wszystkie jego izotopy są promieniotwórcze.

Ameryk

pluton ← ameryk → kiur
Eu ↑ Am ↓ Uqp 95 Am
Wygląd
srebrzysty
Widmo emisyjne ameryku
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	ameryk, Am, 95 (łac. americium)
Grupa, okres, blok	–, 7, f
Stopień utlenienia	III, IV, VI
Właściwości metaliczne	aktynowiec
Masa atomowa	[243][1][a]
Stan skupienia	stały
Gęstość	12000 kg/m³[2]
Temperatura topnienia	1176 °C[2]
Temperatura wrzenia	2011 °C[2]
Numer CAS	7440-35-9
PubChem	23966
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny • van der Waalsa 173 pm 180 ± 6 pm 99 pm (Am3+); 89 pm (Am4+) Konfiguracja elektronowa [Rn]5f77s2 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 32, 25, 8, 2 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 1,3 1,2 Potencjały jonizacyjne I 578 kJ/mol
Właściwości fizyczne Układ krystalograficzny heksagonalny
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 240Am {syn.} 50,9 godz w.e. 240Pu 240Am {syn.} 50,9 godz α 236Np 241Am {syn.} 432,2 lat α 5,482 5,439 5,386 237Np 242Am {syn.} 100 lat β 0,575 242Am {syn.} 100 lat γ 0,053 0,038 242mAm {syn.} 141 lat α 238Np 242mAm {syn.} 141 lat i.t. 242Am 243Am {syn.} 7370 lat α 5,267 5,224 5,169 239Np 243Am {syn.} 7370 lat γ 0,075
Niebezpieczeństwa Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Wiarygodne źródła oznakowania tej substancji według kryteriów GHS są niedostępne.
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Pierwsza informacja o wytworzeniu ameryku została publicznie ujawniona przez Seaborga w dziecięcym quizie radiowym Quiz Kids stacji NBC w 1945, w odpowiedzi na pytanie jednego z uczestników, czy Seaborg odkrył jakieś inne nowe pierwiastki poza plutonem i neptunem. Oficjalnie odkrycie zakomunikowano 5 dni później^[5]. Cena 1 grama AmO
2 wynosi ok. 1500 USD (cena ustalona w 1962 r., od tego czasu pozostała na zbliżonym poziomie – stan na 2018 r.)^[6].

Roztwory związków ameryku na różnych stopniach utlenienia

Am(III)

Am(IV)

Am(IV) i Am(VI)

Właściwości chemiczne

Jest odpowiednikiem europu w szeregu lantanowców. Własnościami przypomina uran, neptun i pluton^[4]. Roztwarza się w kwasie solnym, ale nie roztwarza się w amoniaku.

W związkach występuje na stopniach utlenienia od III (najtrwalszy) do VI. Współstrąca się z solami lantanu. Adsorbuje na pentatlenku tantalu. Pod działaniem silnych utleniaczy powstają łatwo redukowalne jony amerycylowe AmO₂⁺ i AmO₂^2+[4].

Właściwości fizyczne

Jest metalem niemagnetycznym i wykazuje nadprzewodnictwo^[7].

²⁴²Am ma największy ze wszystkich aktynowców przekrój na wychwyt neutronów, ok. 8000 ±1000 barnów^[4].

Ameryk-241 jest materiałem rozszczepialnym. Jego promień krytyczny wynosi 11,5 cm, a masa krytyczna 83 kg^[8].

Otrzymywanie

W śladowych ilościach niektóre izotopy mogły występować wraz z rudami uranowymi, np. w naturalnym reaktorze w Oklo w Gabonie^[5]. Na większą skalę (kilku gramów rocznie)^[5] jest produkowany w reaktorach jądrowych podczas bombardowania uranu (plutonu) neutronami i przejść beta, np.:

${\displaystyle {}^{239}\mathrm {Pu} (n,\gamma ){}^{240}\mathrm {Pu} (n,\gamma ){}^{241}\mathrm {Pu} \;\to \;{}^{241}\mathrm {Am} .}$

Otrzymane izotopy ameryku mają liczby masowe z zakresu od 237 do 246 (plus izomer jądrowy 242m). Powstaje również podczas detonacji bomb jądrowych i termojądrowych^[5].

Wolny metal można otrzymać przez redukcję fluorku AmF₃ mieszaniną wodoru i fluorowodoru lub parami baru w wysokich temperaturach (1100 °C)^[4].

Wykorzystanie

Do najważniejszych izotopów należą ²⁴¹Am i ²⁴³Am. Izotop ²⁴¹Am wykorzystywany jest w precyzyjnych urządzeniach pomiarowych (np. przemysłowych licznikach przepływu, lotniczych wskaźnikach paliwa, miernikach grubości)^[9][10] i czujnikach dymu (w ilości ok. 0,0002 grama i o aktywności ok. 33 kBq)^[10]. Jest także wygodnym źródłem promieniowania γ o energii 59,5 keV.

Bezpieczeństwo

Dopuszczalna aktywność izotopu ²⁴¹Am w organizmie człowieka wynosi 18 kBq, a narządami krytycznymi są nerki i kości^[11].

Uwagi

1. Wartość w nawiasach klamrowych jest liczbą masową najtrwalszego izotopu tego pierwiastka, z uwagi na to, że nie posiada on trwałych izotopów, a tym samym niemożliwe jest wyznaczenie dla niego standardowej względnej masy atomowej. Bezwzględna masa atomowa tego izotopu wynosi: 243,06138 u (243
   Am). Zob. Prohaska i in. 2021 ↓, s. 584.
2. Byli to: Ralph James, Leon Morgan i Albert Ghiorso.