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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., |
Americium
Geschichte
Americium war das vierte synthetische transuranische Element, das entdeckt wurde, und wurde analog zu seinem leichteren Lanthanid-Homolog europium nach dem Kontinent Nordamerika benannt Europa, sein Entdeckungskontinent. Americium wurde Ende 1944 von Glenn Seaborg, Ralph James, Leon Morgan und Albert Ghiorso am Wartime Metallurgical Laboratory der University of Chicago hergestellt. Es wurde als Ergebnis aufeinanderfolgender Neutronenfangreaktionen durch Plutoniumisotope in einem Kernreaktor hergestellt., Das Produktelement war aufgrund seiner erwarteten Eigenschaften, die, wie sich herausstellte, falsch waren, ziemlich schwer zu trennen. Im Gegensatz zu den leichteren zuvor entdeckten Transuranelementen, die im Hauptblock des Periodensystems angeordnet waren, verhielt sich Americium chemisch wie die Lanthanidreihe von Elementen. Es zeigte zum Beispiel den dreiwertigen Zustand als den stabilsten in wässrigen Lösungen. Dieses Verhalten und das ähnliche Verhalten des neu entdeckten Elements Curium veranlassten Glenn Seaborg, das Periodensystem mutig und radikal zu überarbeiten und die Actinid-Reihe von Elementen zu erstellen.,
Das erste identifizierte Americiumisotop war das von 241Am, das eine Alpha-Zerfallshalbwertszeit von 432,2 Jahren gegenüber Tochter Neptunium-237 aufweist. Die erste Entdeckung wurde als geheim als Teil des Manhattan-Projekts während des Zweiten Weltkriegs eingestuft, aber die Entdeckung wurde später freigegeben. Seaborg kündigte die Entdeckung der Elemente 95, Americium 96 und Curium in der US-Kinderradiosendung“The Quiz Kids“ fünf Tage vor seiner geplanten Präsentation bei einem Treffen der American Chemical Society im November 1945 an., Seine Ankündigung resultierte, als einer der jungen Zuhörer fragte, ob ein neues Transuranelement neben Plutonium und Neptunium entdeckt worden sei.
Eigenschaften
Die anfänglichen Americiumproben wogen einige Mikrogramm; sie waren kaum sichtbar und wurden durch ihre Radioaktivität identifiziert. Die ersten wesentlichen Mengen metallischen Americiums wurden erst 1951 durch Reduktion von Americium(III) – Fluorid mit Bariummetall im Hochvakuum bei 1100 °C hergestellt, wodurch bis zu 200 Milligramm produziert wurden., Der Glanz von frisch zubereitetem Americiummetall ist weiß und silbriger als Plutonium oder Neptunium, die auf die gleiche Weise hergestellt werden. Es scheint formbarer zu sein als Uran oder Neptunium und trübt langsam in trockener Luft bei Raumtemperatur. In Lösung sind die Oxidationszustände III, IV, V und VI bekannt, und es besteht ein unbegründeter Anspruch auf die Existenz von Am(VII). Am (IV) ist in sauren Medien instabil, aber in stark basischen Karbonatlösungen ist Am(IV) stabil., Tatsächlich hat sich gezeigt, dass Americium in Karbonatlösungen das zweite Element nach Plutonium ist, das alle vier Oxidationszustände gleichzeitig koexistiert. Es gibt zahlreiche verbindungen von americium. Seine Oxide haben die praktischsten Anwendungen.
Isotope
Für Americium sind etwa 19 Isotope und 8 nukleare Isomere bekannt. Es gibt zwei langlebige Alpha-Strahler, 241Am und 243Am mit Halbwertszeiten von 432,2 bzw. 7.370 Jahren, und das nukleare Isomer 242Am hat eine Halbwertszeit von 141 Jahren. Die Halbwertszeiten anderer Isotope und Isomere reichen von 0.,64 Mikrosekunden für 245Am bis 50.8 Stunden für 240Am. Wie bei den meisten anderen Aktiniden weisen die Isotope von Americium mit einer ungeraden Anzahl von Neutronen eine relativ hohe Kernspaltungsrate und eine geringe kritische Masse auf. Hochreine Kilogramm-Mengen sind jetzt für die langlebigeren Isotope 241Am und 243Am verfügbar.
Verwendet
Es gibt viele kommerzielle Anwendungen für americium-Isotope. Americium-241 wurde als tragbare Quelle für Gammastrahlen und Alphateilchen für eine Reihe von medizinischen und industriellen Anwendungen verwendet., Die 60-keV-Gammastrahlenemissionen von 241Am in solchen Quellen können zur indirekten Analyse von Materialien in der Radiographie und Röntgenfluoreszenzspektroskopie sowie zur Qualitätskontrolle in festen Kerndichtemessgeräten und Kerndichtemessern verwendet werden. Zum Beispiel wurde Americium verwendet, um die Glasdicke zu messen, um Flachglas zu erzeugen. Americium-241 eignet sich auch zur Kalibrierung von Gammastrahlenspektrometern im Low-Energy-Bereich, da sein Spektrum aus fast einem einzigen Gamma-Peak besteht. Americium-241 wird auch als Ionisationsquelle in kommerziellen Rauchmeldern verwendet., Mehrere ungewöhnliche Anwendungen, wie eine Kernbatterie oder Brennstoff für Raumschiffe mit Kernantrieb, wurden für das Isotop 242mAm vorgeschlagen, aber sie sind noch durch die Knappheit und den hohen Preis dieses Isomers behindert.
Gefahren
Wie bei allen hochradioaktiven Elementen dürfen Americium und seine Verbindungen nur in einem geeigneten Labor unter besonderen Eindämmungsbedingungen behandelt werden., Obwohl die meisten Americiumisotope überwiegend Alphateilchen emittieren, die durch dünne Schichten gängiger Materialien blockiert werden können, emittieren viele der Tochterprodukte Gammastrahlen und Neutronen mit einer langen Eindringtiefe. Die Alpha-Aktivität von 241Am ist etwa dreimal so hoch wie die von Radium. Wenn Grammmengen von 241Am behandelt werden, macht die intensive Gammaaktivität die Exposition zu einem ernsthaften Problem.
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Aktualisiert im Juli 2013 von Dr. David Hobart.