Америций

Уран
Плутоний
Протактиний
Кюрий
Калифорний

Америций, Americium, Am, атомный номер 95, атомный вес 243. Назван от слова «Америка» (по месту открытия). Г. Сиборг дал название с учетом положения элемента 95 в «ряду актинидов» периодической системы Менделеева. Элемент 95 закономерно был помещен под схожим с ним элементом 63 в «ряду лантанидов». Элемент с номером 63 - европий - получил свое название в честь Европы, по аналогии с ним элементу с номером 95 было присвоено в честь Америки название америций. Радиоактивен, наиболее устойчив изотоп ²⁴³Am (Т=7370 лет).

Америций - четвертый синтезированный трансурановый элемент (кюрий, элемент №96, был открыт несколькими месяцами ранее). Он был идентифицирован Г. Т. Сиборгом, А. Гиорсо, Р. Джеймсом и Л. Морганом в 1944 году в результате облучения изотопов плутония нейтронами в реакторе как ²⁴¹Am.

Америций был так же получен Сиборгом путем бомбардировки ²³⁴Pu α-частицами.

Америций / Americium (Am)

Атомный номер 95

Внешний вид серебристо-белый радиоактивный металл

Атомная масса (молярная масса) 243,0614 а.е.м. (г/моль)

Радиус атома 173 пм

Плотность 13,67 г/см³

Температура плавления 1267 K

Теплота плавления (10,0) кДж/моль

Температура кипения 2 880 K

Теплота испарения 238,5 кДж/моль

Молярный объём 20,8 см³/моль

Америций - металл серебристо-белого цвета, тягучий и ковкий. Больше всего он похож на металлы редкоземельного семейства. Америций медленно тускнеет в сухом воздухе при комнатной температуре. Имеет две аллотропные формы. В низкотемпературной форме обладает двойной плотно упакованной гексагональной структурой, плотность 13.67, которая при 1173°С преобразуется в гранецентрированную кубическую.

Относительная экологическая опасность 1,0-1,2. Содержание в земной коре 0,0003%.

В 1972 году синтезированы первые соединения двухвалентного америция. Промышленное получение изотопов америция основано на облучении нейтронами ²³⁸U, ²³⁷Np и ²³⁵Pu. Для получения некоторых изотопов америция могут быть использованы отдельные изотопы самого элемента. Так, ²⁴⁸Аm и ²⁴³Аm могут быть получены облучением гамма-нейтронным излучением ²⁴¹Аm и ²⁴⁴Аm. Изотопы америция с массовыми числами 241, 245 и 246 являются дочерними продуктами изотопов плутония с такими же массовыми числами. Некоторые изотопы америция образуются при испытаниях ядерного оружия. Потребность в ²⁴¹Аm составляет около 10 кг в год.

Очень важно, что каждый из америциевых ионов дает ярко выраженный и характерный только для него спектр поглощения. Это позволяет эффективно использовать спектрофотометрический метод для исследования окислительно-восстановительных процессов, происходящих с ионами америция в растворах. А это важно не только для химии трансурановых элементов, но и для понимания механизма окислительно-восстановительных реакций вообще. В этом следует видеть одно из важных практических применений искусственного элемента америция. ²⁴¹Аm используют в различных приборах (дефектоскопах, плотномерах, толщиномерах и т. д.) в качестве источника мягких γ-квантов; при изготовлении источников энергии с низкой тепловой мощностью, а также источников α-излучения, применяемых для снятия статических зарядов; для возбуждения рентгенофлуоресценции в анализе. Важным является использование ²⁴¹Аm для получения изотопа кюрия-242.

Самый долгоживущий изотоп америция - ²⁴³Am, он живет 7400 лет и используется пока для радиохимических исследований и накопления более отдаленных трансуранов, вплоть до фермия. Значительно многообразие применение изотопа - ²⁴¹Am (период полураспада 433 года). Этот изотоп, распадаясь, испускает α-частицы и мягкие (60 кэВ) γ-лучи (энергия жестких γ квантов, испускаемых ⁶⁰Со - несколько МэВ). Защита от мягкого излучения ²⁴¹Am сравнительно проста и немассивна: вполне достаточно сантиметрового слоя свинца. В этом одна из причин появления многочисленных приборов с ²⁴¹Am. В частности, предложена конструкция просвечивающего аппарата размером чуть больше спичечного коробка для медицинских целей. Америциевый источник γ-излучения - шарик диаметром 3-4 сантиметра - основа такого аппарата, которому, кстати, в отличие от рентгеновской установка не нужна громоздкая высоковольтная аппаратура - трансформаторы, выпрямители, усилители и т. д. Источник мягкого γ-излучения с ²⁴¹Am используется для изучения болезней щитовидной железы. Стабильный йод, присутствующий в щитовидной железе, под действием гамма-лучей начинает испускать слабое рентгеновское излучение. Его интенсивность пропорциональна концентрации йода в исследуемой точке.

Такая установка позволяет получить сведена о распределении йода в железе, не вводя радиоактивный изотоп внутрь организма. Суммарная доза облучения пациента намного ниже, чем при радиойодном способе обследования.

В промышленности используются различные контрольно-измерительные и исследовательские

приборы с ²⁴¹Am. В частности, такими приборами пользуются для непрерывного измерения толщины стальной (от 0.5 до 3 мм) и алюминиевой (до 50 мм) ленты, а также листового стекла. Аппаратуру с ²⁴¹Am используют для снятия электростатических зарядов в промышленности с пластмасс, синтетических пленок и бумаги. Он находится внутри детекторов дыма (~0.26 микрограмма на детектор).

Смесь ²⁴¹Am и ⁹Be – источник нейтронов в дефектоскопии. ²⁴¹Am сейчас получают в промышленном количестве при распаде ²⁴¹Pu:

²⁴¹Pu → (13.2 года, β-распад) → ²⁴¹Am.

Так как ²⁴¹Pu обычно присутствует в только что выработанном оружейном плутонии, ²⁴¹Am

накапливается в веществе с распадом ²⁴¹Pu. В связи с этим, он играет важную роль в старении оружия. Свежеизготовленный оружейный плутоний содержит 0.5-1.0% ²⁴¹Pu, реакторный плутоний имеет от 5-15% до 25% ²⁴¹Pu. Через несколько десятилетий почти весь ²⁴¹Pu распадется в ²⁴¹Am. Энергетика α-распада ²⁴¹Am и относительно короткое время жизни создают высокую удельную радиоактивность и тепловой выход. Большая часть α- и γ-активности старого оружейного плутония обусловливается ²⁴¹Am.

Полагают, что найдет применение и более короткоживущйй (152 года) изотоп - ²⁴²Аm, которому свойственно очень высокое сечение захвата тепловых нейтронов - около 6000 барн.

Источниками поступления америция в окружающую среду являются испытания ядерного оружия, атомные электростанции и аварии при производстве и применении радионуклида. Содержание глобального америция в окружающей среде постоянно увеличивается в связи с распадом ²⁴¹Рu.

При работе с радиоактивными изотопами америция необходимо соблюдать санитарные правила и нормы радиационной безопасности с применением специальных мер защиты в соответствии с классом работ.

При аварийном поступлении изотопов америция промывание носоглотки и полости рта водой; лечебные ингаляции 5—10 % раствором пентацина. Промывание желудка, слабительные, очистительные клизмы. Дезактивация кожи хозяйственным мылом, 5 % раствором пентацина, препаратом «Защита-7» и пастой-116.

Источник:

И.Н. Бекман. Радиохимия. Курс лекций.