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Photo of light pink solution of americium(III) in concentrated potassium carbonate (left) and after electrochemical oxidation at a platinum screen anode to produce a golden-brown solution of americium(IV) carbonate complex (right). D. E. Hobart, et al. (1982) Radiochimica Acta, 31,139., |
Americio
Storia
L’americio fu il quarto elemento transuranico sintetico ad essere scoperto e prese il nome dal continente del Nord America per analogia al suo più leggero omologo dei lantanidi, europio, che prese il nome dall’Europa, il suo continente di scoperta. L’Americium fu prodotto da Glenn Seaborg, Ralph James, Leon Morgan e Albert Ghiorso alla fine del 1944 presso il laboratorio metallurgico in tempo di guerra dell’Università di Chicago. È stato prodotto come risultato di successive reazioni di cattura di neutroni da parte di isotopi di plutonio in un reattore nucleare., L’elemento prodotto era abbastanza difficile da separare in base alle sue proprietà previste, che non erano corrette come si è scoperto. A differenza degli elementi transuranici più leggeri precedentemente scoperti posti nel blocco principale della tavola periodica, l’americio si comportava chimicamente come la serie di elementi lantanidi. Ha esposto, ad esempio, lo stato trivalente come il più stabile nelle soluzioni acquose. Questo comportamento e il comportamento simile dell’elemento appena scoperto, curium, spinsero Glenn Seaborg a rivedere coraggiosamente e radicalmente la tavola periodica e creare la serie di elementi attinidi.,
Il primo isotopo di americio identificato era quello di 241Am, che ha un’emivita di decadimento alfa di 432,2 anni al neptunio-237 della figlia. La scoperta iniziale fu classificata come segreta come parte del Progetto Manhattan durante la seconda guerra mondiale, ma la scoperta fu successivamente declassificata. Seaborg annunciò la scoperta di elements 95, americium 96 e curium nel programma radiofonico per bambini degli Stati Uniti,”The Quiz Kids” cinque giorni prima della sua prevista presentazione a una riunione della American Chemical Society nel novembre 1945., Il suo annuncio è risultato quando uno dei giovani ascoltatori ha chiesto se fosse stato scoperto un nuovo elemento transuranio accanto al plutonio e al nettunio.
Proprietà
I campioni iniziali di americio pesavano pochi microgrammi; erano appena visibili e sono stati identificati dalla loro radioattività. Le prime quantità sostanziali di americio metallico non furono preparate fino al 1951 attraverso la riduzione del fluoruro di americio(III) con metallo di bario in alto vuoto a 1100 °C, producendo fino a 200 milligrammi., La lucentezza del metallo americio appena preparato è bianca e più argentea del plutonio o del nettunio preparati allo stesso modo. Sembra essere più malleabile dell’uranio o del nettunio e si appanna lentamente nell’aria secca a temperatura ambiente. In soluzione, gli stati di ossidazione III, IV, V e VI sono noti e c’è un’affermazione infondata dell’esistenza di Am(VII). Am (IV) è instabile nei media acidi, ma nelle soluzioni di carbonato fortemente basico Am(IV) è stabile., Infatti, nelle soluzioni di carbonato, l’americio ha dimostrato di essere il secondo elemento dopo il plutonio ad avere in coesistenza tutti e quattro gli stati di ossidazione contemporaneamente. Ci sono numerosi composti di americio. I suoi ossidi hanno le applicazioni più pratiche.
Isotopi
Circa 19 isotopi e 8 isomeri nucleari sono noti per l’americio. Ci sono due alfa-emettitori longevi, 241Am e 243Am con emivita di 432,2 e 7.370 anni, rispettivamente, e l’isomero nucleare 242Am ha un’emivita di 141 anni. Le emivita di altri isotopi e isomeri vanno da 0.,64 microsecondi per 245Am a 50.8 ore per 240Am. Come con la maggior parte degli altri attinidi, gli isotopi di americio con numero dispari di neutroni hanno relativamente alto tasso di fissione nucleare e bassa massa critica. Le quantità di chilogrammo di elevata purezza sono ora disponibili per gli isotopi più longevi, 241Am e 243Am.
Usi
Ci sono molte applicazioni commerciali per gli isotopi di americio. Americium-241 è stato utilizzato come fonte portatile di raggi gamma e particelle alfa per una serie di usi medici e industriali., Le emissioni di raggi gamma a 60 keV da 241Am in tali fonti possono essere utilizzate per l’analisi indiretta di materiali in radiografia e spettroscopia di fluorescenza a raggi X, nonché per il controllo di qualità in misuratori di densità nucleare fissi e densometri nucleari. Ad esempio, americium è stato impiegato per misurare lo spessore del vetro per contribuire a creare vetro piano. Americium-241 è adatto anche per la calibrazione di spettrometri a raggi gamma nella gamma a bassa energia, poiché il suo spettro è costituito da quasi un singolo picco gamma. Americium-241 è anche usato come fonte di ionizzazione nei rilevatori di fumo commerciali., Diverse applicazioni insolite, come una batteria nucleare o combustibile per navi spaziali con propulsione nucleare, sono state proposte per l’isotopo 242mAm, ma sono ancora ostacolate dalla scarsità e dal prezzo elevato di questo isomero.
Pericoli
Come per tutti gli elementi altamente radioattivi, l’americio e i suoi composti devono essere manipolati solo in un laboratorio appropriato in condizioni di contenimento speciali., Anche se la maggior parte isotopi americio emettono prevalentemente particelle alfa che possono essere bloccati da sottili strati di materiali comuni, molti dei prodotti figlia emettono raggi gamma e neutroni che hanno una profondità di penetrazione lunga. L’attività alfa da 241Am è circa tre volte quella del radio. Quando vengono gestite quantità di grammi di 241Am, l’intensa attività gamma rende l’esposizione un problema serio.
Ulteriori letture
Aggiornato luglio 2013 dal Dr. David Hobart.