Diecinueve radioisótopos de americio han sido localizados, siendo los más estables el 243Am con una vida media de 7370 años y el241Am con vida media de 472.7 años. El resto de los isótopos radiactivos tienen vidas medias menores que 51 horas, casi en su mayoría mayores a 100 minutos. El elemento también tiene ocho isómeros nucleares, siendo el de mayor estabilidad 242mAm (vida media de 141 años). Los pesos atómicos de los isótopos de Americio oscilan entre 231.046 u.m.a (del 231Am) hasta 249.078 u.m.a. (correspondientes al 249Am).
| Símbolo del isótopo | protones | neutrones | Masa del isótopo (u) | Vida media | Espín nuclear |
|---|---|---|---|---|---|
| Energía de excitación | |||||
| 231Am | 95 | 136 | 231.04556(32)# | 30# s | |
| 232Am | 95 | 137 | 232.04659(32)# | 79(2) s | |
| 233Am | 95 | 138 | 233.04635(11)# | 3.2(8) min | |
| 234Am | 95 | 139 | 234.04781(22)# | 2.32(8) min | |
| 235Am | 95 | 140 | 235.04795(13)# | 9.9(5) min | 5/2-# |
| 236Am | 95 | 141 | 236.04958(11)# | 3.6(1) min | |
| 237Am | 95 | 142 | 237.05000(6)# | 73.0(10) min | 5/2(-) |
| 238Am | 95 | 143 | 238.05198(5) | 98(2) min | 1+ |
| 238mAm | 2500(200)# keV | 35(10) µs | |||
| 239Am | 95 | 144 | 239.0530245(26) | 11.9(1) h | (5/2)- |
| 239mAm | 2500(200) keV | 163(12) ns | (7/2+) | ||
| 240Am | 95 | 145 | 240.055300(15) | 50.8(3) h | (3-) |
| 241Am | 95 | 146 | 241.0568291(20) | 432.2(7) a | 5/2- |
| 241mAm | 2200(100) keV | 1.2(3) µs | |||
| 242Am | 95 | 147 | 242.0595492(20) | 16.02(2) h | 1- |
| 242m1Am | 48.60(5) keV | 141(2) a | 5- | ||
| 242m2Am | 2200(80) keV | 14.0(10) ms | (2+,3-) | ||
| 243Am | 95 | 148 | 243.0613811(25) | 7.37(4)E+3 a | 5/2- |
| 244Am | 95 | 149 | 244.0642848(22) | 10.1(1) h | (6-)# |
| 244mAm | 86.1(10) keV | 26(1) min | 1+ | ||
| 245Am | 95 | 150 | 245.066452(4) | 2.05(1) h | (5/2)+ |
| 246Am | 95 | 151 | 246.069775(20) | 39(3) min | (7-) |
| 246m1Am | 30(10) keV | 25.0(2) min | 2(-) | ||
| 246m2Am | ~2000 keV | 73(10) µs | |||
| 247Am | 95 | 152 | 247.07209(11)# | 23.0(13) min | (5/2)# |
| 248Am | 95 | 153 | 248.07575(22)# | 3# min | |
| 249Am | 95 | 154 | 249.07848(32)# | 1# min | |
Americio |  |
Símbolo: Am
Clasificación: Metales de transición Grupo 3 Actínidos Tierras raras Serie de elementos Actínidos
Número Atómico: 95
Masa Atómica: (243,06)
Número de protones/electrones: 95
Número de neutrones (Isótopo 243-Am): 148
Estructura electrónica: [Rn] 5f7 7s2
Electrones en los niveles de energía: 2, 8, 18, 32, 25, 8, 2
Números de oxidación: +2, +3, +4
Electronegatividad: 1,3
Energía de ionización (kJ.mol-1): 578
Afinidad electrónica (kJ.mol-1):
Radio atómico (pm): 184
Radio iónico (pm) (carga del ion): 107(+3), 92(+4), 86(+5), 80(+6)
Entalpía de fusión (kJ.mol-1): 14,4
Entalpía de vaporización (kJ.mol-1): 284
Punto de Fusión (ºC): 1176
Punto de Ebullición (ºC): 2011
Densidad (kg/m3): 13670; (20 ºC)
Volumen atómico (cm3/mol): 17,78
Estructura cristalina: Hexagonal
Color: Blanco plateado.
Americio - Am
Propiedades químicas del Americio - Efectos del Americio sobre la salud - Efectos ambientales del Americio
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AmericioElemento químico, de símbolo Am, número atómico 95. El isótopo 241Am es emisor de partículas alfa, con una vida promedio de 433 años. Los otros isótopos del americio incluyen desde la masa 232 hasta la 247, pero sólo los isótopos de masas 241 y 243 son importantes. El isótopo 241Am se prepara comúnmente a partir de plutonio <> y se vende para varios usos industriales, entre ellos como fuente de radiaciones gamma de 59 KeV y como componente en fuentes de neutrones. El 243Am, de vida más larga (vida media de 7400 años) es un precursor en la producción de244Cm.En su estado de oxidación más importante en solución acuosa, 3+, el americio se parece mucho a las tierras raras tripositivas. La analogía formal con ellas se advierte también en los compuestos anhidros del americio, tanto los tripositivos como los tetrapositivos. La diferencia radica en que el americio puede oxidarse de Am3+ a los estados 5+ y 6+. El americio metálico tiene una presión de vapor mucho mayor que la de los elementos vecinos, por lo que puede purificarse mediante destilación. El metal no es magnético y es superconductor a 0.79 K. A presión alta, se comprime hasta 80% de su volumen a temperatura ambiente y muestra la estructura del uranio. Efectos del Americio sobre la salud El americio es un compuesto que se da en la naturaleza en niveles muy bajos. Puede ser añadido durante un escape accidental en las plantas de producción nuclear. Los humanos pueden estar expuestos a mayores concentraciones de americio a través de la comida, de la respiración o al contacto con la piel, debido a la liberación de americio durante la producción nuclear y los accidentes nucleares. Las personas que trabajan en plantas de energía nuclear o que viven cerca de ellas pueden estar expuestas a niveles mayores de americio. La radiación por la exposición al americio es la principal causa de efectos sobre la salud causados por el americio absorbido. El americio se mueve rápidamente por el cuerpo después de su toma y se concentra en los huesos durante un largo periodo de tiempo. Durante este almacenamiento el americio se desintegrará lentamente y liberará partículas y rayos radiactivos. Estos rayos pueden causar alteración de material genético y cáncer de huesos. Los daños en los órganos debidos a la exposición al americio son muy poco probables en humanos, porque el americio se acumula en los órganos solo durante un corto periodo de tiempo. Efectos ambientales del Americio El americio está formado principalmente solo por isótopos radiactivos creados por los hombres. Estos pueden estar presentes en suelos y agua en muy pequeñas cantidades como resultado de las pruebas de armas nucleares previas a su prohibición en 1963. El americio procedente de las pruebas atmosféricas de armas nucleares puede permanecer en la atmósfera durante décadas viajando alrededor del mundo y sedimentándose despacio en La Tierra. Sus isótopos se desintegran muy despacio en el medio ambiente y como resultado pueden dañar a plantas y animales. Cuando los animales están expuestos a niveles extremos de americio, los resultados pueden ser daños a los órganos tales como los pulmones, el hígado y el tiroides. El americio que está presente en los suelos puede acabar en las plantas, pero solo en pequeñas cantidades. Normalmente las partículas de americio se almacenan en partes de las plantas que los animales no consumen. En los peces muy poco americio se almacena en su carne o en otras partes comestibles y como resultado de esto no se acumulará en la cadena alimenticia. |
Americio es un elemento químico radiactivo transuránicos que tiene el símbolo Am y número atómico 95 - Este elemento transuránicos de la serie de los actínidos se encuentra en la tabla periódica por debajo de la europio elemento lantánido, y por lo tanto, por analogía, se nombra después de otro continente, América.
El americio se produjo por primera vez en 1944 por el grupo de Glenn T. Seaborg en la Universidad de California, Berkeley. A pesar de que es el tercer elemento de la serie transuránicos, se descubrió cuarto, después de que el curio más pesado. El descubrimiento se mantuvo en secreto y sólo se libera al público en noviembre de 1945 - La mayoría de americio se produce bombardeando el uranio o el plutonio con neutrones en reactores nucleares - una tonelada de combustible nuclear gastado contiene unos 100 gramos de americio. Es ampliamente utilizado en los detectores de humo de cámaras de ionización comerciales, así como en las fuentes de neutrones y medidores industriales. Se han propuesto varias aplicaciones inusuales, tales como una batería de combustible nuclear o de naves espaciales con propulsión nuclear, para el isótopo 242mAm, pero están aún obstaculizada por la escasez y el alto precio de este isómero nuclear.
Americio es un metal radiactivo relativamente suave con aspecto plateado. Sus isótopos más comunes son 241Am y 243Am. En los compuestos químicos, que normalmente suponen el estado de oxidación , especialmente en soluciones. Varios otros estados de oxidación son conocidos, que van 2-7 y se pueden identificar por sus espectros de absorción óptica característica. La red cristalina del sólido americio y sus compuestos contiene defectos intrínsecos, que son inducidos por auto-irradiación con partículas alfa y se acumulan con el tiempo, lo que resulta en una deriva de algunas propiedades de los materiales.
Historia
Aunque el americio se produjo probablemente en experimentos nucleares anteriores, se sintetiza primero intencionadamente, aisló e identificó a finales de otoño de 1944, en la Universidad de California, Berkeley por Glenn T. Seaborg, Leon O. Morgan, Ralph A. James y Albert Ghiorso . Ellos utilizan un ciclotrón de 60 pulgadas en la Universidad de California, Berkeley. El elemento fue identificado químicamente en el laboratorio metalúrgico de la Universidad de Chicago. Tras el neptunio más ligero, el plutonio y más pesado curio, americio fue el cuarto elemento transuránicos por descubrir. En el momento, la tabla periódica había sido reestructurado por Seaborg a su diseño presente, que contiene la fila de actínidos por debajo de la lantánido uno. Esto llevó al americio estar situado justo por debajo de su gemelo europio elemento lantánido; que era por lo tanto, por analogía, el nombre de otro continente, América: "El nombre y el símbolo de americio Am se sugieren para el elemento sobre la base de su posición como el sexto miembro de la serie de los actínidos de las tierras raras, análogo al europio, Eu, de la serie de los lantánidos. "
El nuevo elemento se aisló a partir de sus óxidos en un proceso complejo, de múltiples pasos. Primera solución de nitrato de plutonio-239 se revistió sobre una lámina de platino de alrededor de 0,5 cm2 de área, la solución se evaporó y el residuo se convirtió en dióxido de plutonio por recocido. Después de la irradiación ciclotrón, el recubrimiento se disolvió con ácido nítrico, y después se precipitó como el hidróxido usando solución de amoníaco acuoso concentrado. El residuo se disolvió en ácido perclórico. La separación adicional se llevó a cabo por intercambio de iones, produciendo un cierto isótopo de curio. La separación de americio y curio fue tan meticuloso que esos elementos fueron inicialmente llamados por el grupo de Berkeley como caos y el delirio.
Los primeros experimentos se obtuvieron cuatro isótopos de americio: Am 241, 242Am, 239Am y 238Am. Americio-241 se obtuvo directamente de plutonio de la absorción de un neutrón. Se desintegra por la emisión de una partícula a a 237Np; la vida media de esta descomposición se determinó en primer lugar como 510 20 años, pero luego corrigió a 432,2 años.
Los tiempos son vidas medias
Los segundos 242Am isótopos se fabrican bajo el bombardeo de neutrones de los 241Am ya creados. Tras una rápida desintegración, 242Am se convierte en el isótopo de curio 242Cm. La vida media de esta descomposición se determinó inicialmente a las 17 horas, que estaba cerca del valor actualmente aceptado de 16,02 h.
El descubrimiento de americio y el curio en 1944 fue muy relacionada con el Proyecto Manhattan, y los resultados son confidenciales y desclasificado sólo en 1945 - Seaborg filtró la síntesis de los elementos 95 y 96 en el programa de radio de EE.UU. para los niños, el curso interactivo para niños, cinco días antes de la presentación oficial en una reunión de la Sociedad Química de Estados Unidos el 11 de noviembre de 1945, cuando uno de los oyentes preguntó si algún nuevo elemento transuránicos lado de plutonio y el neptunio se había descubierto durante la guerra. Después del descubrimiento de los isótopos de americio Am 241 y 242Am, su producción y compuestos fueron patentados lista sólo Seaborg como el inventor. Las muestras iniciales americio pesaron unos pocos microgramos; que eran apenas visible y se identificaron por su radiactividad. No se prepararon las primeras cantidades de americio metálica pesada 40 a 200 microgramos hasta 1951 por la reducción de fluoruro americio con el metal bario en alto vacío a 1100 C.
Aparición
Los isótopos más longevos y más común de americio, Am 241 y 243Am, tienen una vida media de 432,2 y 7.370 años, respectivamente. Por lo tanto, todo el americio primordial debería haber decaído por ahora.
Americio existente se concentra en las zonas utilizadas para los ensayos de armas nucleares atmosféricos realizados entre 1945 y 1980, así como en los sitios de los accidentes nucleares, como el desastre de Chernobyl. Por ejemplo, el análisis de los restos en el sitio de prueba de la primera bomba de hidrógeno EE.UU., Ivy Mike,, reveló altas concentraciones de diversos actínidos incluyendo americio; debido al secreto militar, este resultado sólo se publicó en 1956. Trinitita, el residuo cristalino a la izquierda en el suelo del desierto cerca de Alamogordo, Nuevo México, después de la prueba de la bomba nuclear de plutonio Trinidad base el 16 de julio de 1945, contiene trazas de americio-241 - También se detectaron niveles elevados de americio en el lugar del accidente de EE.UU. bombardero B-52, que lleva cuatro bombas de hidrógeno, en 1968 en Groenlandia.
En otras regiones, la radiactividad media de la superficie del suelo debido al americio residual es de sólo 0,01 pCi/g. Compuestos americio atmosféricas son poco solubles en disolventes comunes y en su mayoría se adhieren a las partículas del suelo. El análisis de suelo reveló sobre 1.900 mayor concentración de americio en el interior de las partículas de arena del suelo que en el agua presente en los poros del suelo; una proporción incluso más alta se midió en suelos francos.
Americio se produce artificialmente sobre todo en pequeñas cantidades, para fines de investigación. Una tonelada de combustible nuclear gastado contiene unos 100 gramos de diferentes isótopos de americio, en su mayoría 241Am y 243Am. Su radiactividad prolongada no es deseable para la eliminación, y por lo tanto americio, junto con otros actínidos de larga duración, tienen que ser neutralizados. El procedimiento asociado puede implicar varios pasos, donde el americio se separa primero y luego se convierte por el bombardeo de neutrones en reactores especiales para nucleidos de vida corta. Este procedimiento es conocido como transmutación nuclear, pero todavía se está desarrollando para el americio.
Unos pocos átomos de americio pueden ser producidos por reacciones de captura de neutrones y la desintegración beta en depósitos muy altamente concentrado de uranio-cojinete.
Síntesis y extracción
Nucleosyntheses isótopos
El americio se ha producido en pequeñas cantidades en los reactores nucleares durante décadas, y kilos de sus isótopos 241Am y 243Am se han acumulado por ahora. Sin embargo, desde que se ofreció por primera vez a la venta en 1962, su precio, alrededor de 1.500 USD por gramo de Am 241, se mantiene casi sin cambios, debido al procedimiento de separación muy complejo. El 243Am isótopo más pesado se produce en cantidades mucho más pequeñas, es por lo tanto más difícil de separar, lo que resulta en un mayor coste de la orden de 100-160 USD/mg.
Americio no se sintetiza directamente a partir de uranio - el material del reactor más común - pero desde el isótopo plutonio 239Pu. Este último necesita ser producido en primer lugar, de acuerdo con el siguiente proceso nuclear:
La captura de dos neutrones por reacción 239Pu), seguido de la desintegración alfa, resultados en Am 241:
El plutonio en el combustible nuclear gastado contiene aproximadamente 12% de 241Pu. Debido a que de forma espontánea se convierte en Am 241, 241Pu se puede extraer y se puede utilizar para generar más Am 241. Sin embargo, este proceso es bastante lento: la mitad de la cantidad original de desintegraciones 241Pu de 241Am después de unos 15 años, y la cantidad 241Am alcanza un máximo después de 70 años.
El 241Am obtenido puede ser utilizado para la generación de isótopos más pesados americio por más de captura de neutrones en el interior de un reactor nuclear. En un reactor de agua ligera, el 79% de Am 241 se convierte en 242Am y el 10% de su isómero nuclear 242mAm:
79%: 10%:
Americio-242 tiene una vida media de sólo 16 horas, lo que hace que su posterior conversión ascendente a 243Am, extremadamente ineficiente. El último isótopo se produce en su lugar en un proceso donde 239Pu captura cuatro neutrones a alto flujo de neutrones:
Generación de metal
La mayoría de las rutinas de síntesis producen una mezcla de diferentes isótopos de actínidos en formas de óxido, de la que necesitan ser separados isótopos de americio. En un procedimiento típico, el combustible gastado del reactor se disuelve en ácido nítrico, y se elimina la mayor parte de uranio y plutonio utilizando una extracción de tipo PUREX con fosfato de tributilo en un hidrocarburo. Los lantánidos y actínidos restantes se separan a continuación el residuo acuoso mediante una extracción basada en diamida, para dar, después de separar, una mezcla de los actínidos y lantánidos trivalentes. Compuestos americio se extraen selectivamente usando cromatografía de múltiples pasos y técnicas de centrifugación con un reactivo apropiado. Una gran cantidad de trabajo que se ha hecho en la extracción con disolventes de americio. Por ejemplo, un reciente proyecto financiado por la UE con nombre en código "EUROPART" estudió triazinas y otros compuestos como potenciales agentes de extracción. Complejo de bis-triazinilo bipiridina ha sido propuesto recientemente como tal reactivo como altamente selectiva al americio. La separación de americio desde el curio altamente similar puede lograrse mediante el tratamiento de una suspensión de sus hidróxidos en bicarbonato de sodio acuoso con ozono, a temperaturas elevadas. Tanto Am y Cm son en su mayoría presentes en soluciones en el estado de valencia 3, mientras que el curio se mantiene sin cambios, el americio se oxida al solubles Am complejos que pueden ser arrastrados.
Americio metálico se obtiene por reducción a partir de sus compuestos. Fluoruro de americio se utilizó primero para este propósito. La reacción se llevó a cabo utilizando bario elemental como agente reductor en un y el agua y el medio ambiente libre de oxígeno en el interior de un aparato hecho de tántalo y tungsteno.
Una alternativa es la reducción de dióxido de americio por lantano metálico o torio:
Propiedades físicas
En la tabla periódica, el americio se encuentra a la derecha de plutonio, a la izquierda de curio, y por debajo del lantánido europio, con el que comparte muchas similitudes en las propiedades físicas y químicas. Americio es un elemento altamente radiactivo. Cuando recién preparado, que tiene un brillo metálico de color blanco plateado, pero luego empaña lentamente en el aire. Con una densidad de 12 g/cm3, americio es más claro que tanto el curio y plutonio, pero es más pesado que el europio sobre todo debido a su mayor masa atómica. Americio es relativamente suave y fácilmente deformable y tiene un módulo mucho menor volumen que los actínidos que tiene ante sí: Th, Pa, U, Np y Pu. Su punto de fusión de 1.173 C es significativamente mayor que la de plutonio y europio, pero más baja que para el curio.
En condiciones ambientales, el americio está presente en su forma más estable, que tiene una simetría cristalina hexagonal, y un grupo espacio P63/mmc con parámetros de red a = 346,8 pm y c = 1,124 pm, y cuatro átomos por celda unidad. El cristal se compone de un empaquetamiento compacto hexagonal de doble con la capa de secuencia ABAC y así es isotípico con un-lantano y varios actínidos tales como un-curio. La estructura cristalina de los cambios americio con la presión y la temperatura. Cuando se comprime a temperatura ambiente a 5 GPa, un-Am se transforma en la modificación, que tiene una simetría cúbica centrada en las caras, grupo espacial Fm3m y constante de red a = 489 pm. Esta estructura fcc es equivalente a la de embalaje más cercana con la secuencia ABC. Tras una posterior compresión a 23 GPa, americio transforma a un ortorrómbica?-Am estructura similar a la de un-uranio. No hay más transiciones observadas hasta 52 GPa, a excepción de una aparición de una fase monoclínica a presiones entre 10 y 15 GPa. No hay consistencia en el estado de esta fase en la literatura, que también puede algunas veces listar la una, y? como fases I, II y III. The -? transición se acompaña de una disminución del 6% en el volumen de cristal; aunque la teoría también predice un cambio de volumen significativo para la una a la transición, no se observa experimentalmente. La presión de las disminuciones de transición con un aumento de la temperatura, y cuando un-americio se calienta a presión ambiente, en 770 C se transforma en una fase fcc que es diferente de-Am, y en 1075 se convierte a C una estructura cúbica centrada en el cuerpo. El diagrama de fase de presión-temperatura del americio es por lo tanto bastante similares a los de lantano, praseodimio y neodimio.
Al igual que con muchos otros actínidos, auto-daño de la red cristalina debido a la radiación de partículas alfa es intrínseca al americio. Es especialmente notable a bajas temperaturas, donde la movilidad de los defectos en la red producida es relativamente baja, mediante la ampliación de los picos de difracción de rayos-X. Este efecto hace que algo incierta la temperatura de americio y algunas de sus propiedades, tales como la resistividad eléctrica. Así que para el americio-241, la resistividad en 4,2 K aumenta con el tiempo de aproximadamente 2 a 10 Ohmcm Ohmcm después de 40 horas, y se satura a unos 16 Ohmcm después de 140 horas. Este efecto es menos pronunciado a temperatura ambiente, debido a la aniquilación de los defectos de radiación; también calentar a temperatura ambiente, la muestra, que se mantiene durante horas a temperaturas bajas restaura su resistividad. En las muestras frescas, la resistividad aumenta gradualmente con la temperatura desde aproximadamente 2 Ohmcm en helio líquido a 69 Ohmcm a temperatura ambiente; este comportamiento es similar a la de neptunio, el uranio, torio y protactinio, pero es diferente de plutonio y el curio, que muestran un aumento rápido de hasta 60 K seguida de saturación. El valor de la temperatura ambiente durante americio es menor que la de neptunio, plutonio y el curio, pero más alto que para el uranio, torio y protactinio.
Americio es paramagnético en un amplio rango de temperaturas, de la de helio líquido, a temperatura ambiente, y por encima. Este comportamiento es marcadamente diferente de la de su vecino curio que exhiben transición antiferromagnético a 52 K. El coeficiente de expansión térmica del americio es ligeramente anisotrópico y asciende a 10-6/C a lo largo del más corto de un eje y 10-6/C para el eje hexagonal c más tiempo. La entalpía de disolución de metal de americio en ácido clorhídrico en condiciones normales es 1,3 -620,6 kJ/mol, de la que el cambio de entalpía de formación estándar del acuosa AM3 ion es -621,2 2,0 kJ/mol-1. La norma potencial AM3 ﰃ 2.08 0.01 V.
Propiedades químicas
Americio reacciona fácilmente con el oxígeno y se disuelve bien en ácidos. El estado de oxidación más común para el americio es 3, en el que los compuestos americio son bastante estable frente a la oxidación y la reducción. En este sentido, el americio es químicamente similar a la mayoría de los lantánidos. El americio trivalente insoluble en forma de fluoruro, oxalato, yodato, hidróxido, fosfato y otras sales. Otros estados de oxidación se han observado entre 2 y 7, que es la gama más amplia entre los elementos actínidos. Su color en soluciones acuosas varía de la siguiente manera: AM3 , Am4 , amvo 2;, AmVIO2 2 y AmVIIO5-6. Todos los estados de oxidación tienen sus espectros de absorción óptica característica, con unos picos agudos en las regiones visible y del infrarrojo medio, y la posición y la intensidad de estos picos se pueden convertir en las concentraciones de los estados de oxidación correspondientes. Por ejemplo, AM tiene dos picos agudos en 504 y 811 nm, Am a 514 y 715 nm, y estoy en 666 y 992 nm.
Compuestos americio con estado de oxidación y superiores son agentes oxidantes fuertes, comparable en fuerza al ion permanganato en soluciones ácidas. Considerando que los iones AM4 son inestables en soluciones y fácilmente se convierten en AM3 , el estado de oxidación se produce bien en sólidos, tales como dióxido de americio y el fluoruro de americio.
Todos pentavalente y hexavalente compuestos americio son sales complejas como KAmO2F2, Li3AmO4 y Li6AmO6, Ba3AmO6, AmO2F2. Estos estados de oxidación altos AM, AM y AM se pueden preparar a partir Am por oxidación con persulfato de amonio en ácido nítrico diluido, con óxido de plata en ácido perclórico, o con ozono o sodio persulfato en soluciones de carbonato de sodio. El estado de oxidación pentavalente de americio se observó por primera vez en 1951. Está presente en solución acuosa en forma de AmO 2 iones o AMO-3 iones que son sin embargo inestable y está sujeto a varias reacciones rápidas de desproporción:
Los compuestos químicos
Compuestos oxigenados
Dos óxidos de americio son conocidos, con los estados de oxidación 3 y 4. Óxido de americio es un sólido de color rojo-marrón con un punto de fusión de 2.205 C. Óxido de americio es la principal forma de americio sólido que se utiliza en casi todas sus aplicaciones. Como la mayoría de los otros dióxidos de actínidos, es un sólido negro con una estructura cristalina cúbica.
El oxalato de americio, se secó a vacío a temperatura ambiente, tiene la fórmula química Am237H2O. Tras el calentamiento en vacío, pierde agua a 240 C y comienza a descomponerse en AmO2 a 300 C, la descomposición completa en alrededor de 470 C. El oxalato inicial se disuelve en ácido nítrico con la solubilidad máxima de 0,25 g/L.
Halogenuros
Los halogenuros de los americio son conocidos por el estados de oxidación 2, 3 y 4, en donde el 3 es más estable, especialmente en soluciones.
Reducción de Am compuestos con rendimientos de amalgama de sodio Am sales - Los haluros negro AmCl2, AmBr2 y AMI2. Ellos son muy sensibles al oxígeno y se oxidan en agua, la liberación de hidrógeno y convertir de nuevo al estado Am. Constantes específicas de celosía son:
- Ortorrómbico AmCl2: a = 896.3 24:08, b = 757.3 24:08 y c = 453.2 24:06
- AmBr2 Tetragonal: a = 1.159,2 0,4 yc = 712.1 24:03.
También se pueden preparar por reacción de americio metálico con un haluro de mercurio HgX2 apropiada, donde X = Cl, Br o I:
Fluoruro de americio es poco soluble y precipita en la reacción de los iones AM3 y fluoruro en soluciones de ácidos débiles:
El fluoruro de americio tetravalente se obtiene por reacción de fluoruro de americio sólido con flúor molecular:
Otra forma conocida de cloruro de americio tetravalente sólido es KAmF5. Americio tetravalente también se ha observado en la fase acuosa. Para este propósito, negro Am4 se disolvió en 15-M NH3F con la concentración americio de 0,01 M. La solución rojiza resultante tenía un espectro de absorción óptica característica que es similar a la de AmF4 pero difería de otros estados de oxidación de americio. El calentamiento de la solución a 90 º C no dio lugar a la desproporción o la reducción, sin embargo, se observó una reducción lenta en Am y asignados a la libre irradiación de americio con partículas alfa Am.
La mayoría de los haluros de americio forman cristales hexagonales con una ligera variación de color y la estructura exacta entre los halógenos. Por lo tanto, es cloruro de rojizo y tiene una estructura isotípico cloruro de uranio y el punto de fusión de 715 C. El fluoruro es isotípico LaF3 y el yoduro a BiI3. El bromuro es una excepción a la estructura de tipo PuBr3 ortorrómbica y grupo espacial Cmcm. Los cristales de hexahidrato de americio se pueden preparar mediante la disolución de dióxido de americio en ácido clorhídrico y evaporar el líquido. Esos cristales son higroscópicos y de color amarillo-rojizo y una estructura cristalina monoclínica.
Oxihalogenuros de americio en forma AmVIO2X2, AmVO2X, AmIVOX2 y AmIIIOX puede obtenerse haciendo reaccionar el correspondiente haluro de americio con oxígeno o Sb2O3, y AmOCl también pueden ser producidos por hidrólisis en fase de vapor:
Calcogenuros y pnictides
Los calcogenuros conocidos de americio son el sulfuro de AMS2, seleniuros AmSe2 y Am3Se4 y telururos Am2Te3 y AmTe2. Los pnictides de americio del tipo AmX son conocidos por los elementos fósforo, arsénico, antimonio y bismuto. Se cristalizan en la red de sal gema.
Siliciuros y boruros
Monosilicide americio y "disiliciuro" se obtuvieron por reducción de fluoruro americio con el silicio elemental en vacío a 1050 C y 1250/00 C. Amsi es isomorfo sólido negro con Lasi, tiene una simetría cristalina ortorrómbica. AMSIX tiene un lustre plateado brillante y un red cristalina tetragonal, es isomorfo con PuSi2 y ThSi2. Boruros de americio incluyen AmB4 y AmB6. El tetraboruro se puede obtener por calentamiento de un óxido o haluro de americio con diboruro de magnesio en vacío o atmósfera inerte.
Compuestos Organoamericium
Análogo a uranocene, americio forma un compuesto organometálico con dos ligandos ciclooctatetraeno, es decir 02 a.m.. También hace que los complejos de 03 a.m. trigonal con tres anillos de ciclopentadienilo.
La formación de los complejos del tipo Am3, donde BTP significa 2,6-dipiridina, en soluciones que contienen iones n-C3H7-BTP y Am3 ha sido confirmada por EXAFS. Algunos de estos complejos de tipo BTP interactúan selectivamente con americio y por lo tanto son útiles en su separación selectiva de lantánidos y actínidos otros.
Aspectos biológicos
Americio es un elemento artificial, y por lo tanto una función biológica que involucra al elemento, como todos los elementos más pesados que el tungsteno, sería imposible. Se ha propuesto el uso de bacterias para la eliminación de americio y otros metales pesados de los ríos y arroyos. Por lo tanto, enterobacterias del género Citrobacter precipitar iones americio a partir de soluciones acuosas, uniéndolos en un complejo de metal-fosfato a sus paredes celulares. Varios estudios han reportado en la biosorción y la bioacumulación de americio por bacterias y hongos.
Fisión
El isótopo 242m1Am tiene las mayores secciones transversales de absorción de neutrones térmicos, que se traduce en una pequeña masa crítica para una reacción nuclear en cadena sostenida. La masa crítica para una esfera 242m1Am desnudo es de unos 9 a 14 kg. Se puede bajar a 3-5 kg con un reflector de metal y debe ser incluso más pequeña con un reflector de agua. Esta pequeña masa crítica es favorable para las armas nucleares portátiles, sino que se basan en 242m1Am no se conocen todavía, probablemente debido a su escasez y alto precio. Las masas críticas de otros dos isótopos fácilmente disponibles, 241Am y 243Am, son relativamente altos - 57,6 a 75,6 kg de Am 241 y 209 kg para 243Am. La escasez y el alto precio aún obstaculizan la aplicación de americio como combustible nuclear en los reactores nucleares.
Hay propuestas de 10 kW reactores de alto flujo muy compacto con tan sólo 20 gramos de 242m1Am. Tales reactores de baja potencia sería relativamente seguro de utilizar como fuentes de neutrones para la radioterapia en los hospitales.
Isótopos
Acerca de 19 isótopos y 8 isómeros nucleares son conocidos por el americio. Hay dos emisores alfa de larga vida, Am 241 y 243Am con vidas medias de 432,2 y 7.370 años, respectivamente, y el isómero 242m1Am nuclear tiene una larga vida media de 141 años. La vida media de los isótopos y otros isómeros van desde 0,64 microsegundos para 245m1Am a 50,8 horas para 240Am. Al igual que con la mayoría de los otros actínidos, los isótopos de americio con número impar de neutrones tienen relativamente alta tasa de fisión nuclear y la baja masa crítica.
Americio-241 decae a 237Np emisores de partículas alfa de 5 energías diferentes, en su mayoría a 5.486 MeV y 5.443 MeV. Debido a que muchos de los estados resultantes son metaestable, que también emiten rayos gamma con las energías discretas entre 26,3 y 158,5 keV.
Americio-242 es un isótopo de corta duración con una vida media de 16.02 h. En su mayoría se convierte por la desintegración de 242Cm, sino también por captura de electrones a 242Pu. Tanto 242Cm y 242Pu transformar a través de casi la misma cadena de desintegración a través de 238Pu hasta 234U.
Casi todos decae 242m1Am por conversión interna de 242Am y 0,459% restante por la desintegración alfa de 238Np. Este último se desglosa en 238Pu y luego 234U.
Americio-243 transformadas por un-emisión a 239Np, que se convierte por la desintegración de 239Pu, 239Pu y los cambios en 235U mediante la emisión de una partícula.
Aplicaciones
Detectores de ionización
Americio es el único elemento sintético de haber encontrado su camino en el hogar, donde un tipo común de detector de humo utiliza Am 241 en forma de dióxido de americio como su fuente de radiación ionizante. Se prefiere este isótopo contra 226Ra porque emite 5 veces más partículas alfa y relativamente pequeños de perjudicial?-Radiación. La cantidad de americio en un detector de humo es típica nueva 1 microcurie o 0.28 microgramos. Esta cantidad disminuye lentamente a medida que decae el americio en neptunio-237, un elemento transuránicos diferente, con una vida media mucho más larga. Con su vida media de 432,2 años, el americio en un detector de humo incluye aproximadamente 3% de neptunio después de 19 años, y aproximadamente el 5% después de 32 años. La radiación pasa a través de una cámara de ionización, un espacio lleno de aire entre dos electrodos, y permite que una pequeña, de corriente constante entre los electrodos. Cualquier humo que entra en la cámara absorbe las partículas alfa, lo que reduce la ionización y afecta a esta corriente, lo que provocó la alarma. En comparación con el detector de humo óptico alternativa, el detector de humo de ionización es más barato y puede detectar partículas que son demasiado pequeñas para producir dispersión de la luz significativa, sin embargo, es más propenso a falsas alarmas.
Radionúclidos
Como Am 241 tiene una vida media significativamente más larga que 238Pu, se ha propuesto como un elemento activo de generadores termoeléctricos de radioisótopos, por ejemplo en naves espaciales. Aunque americio produce menos calor y electricidad - el rendimiento de potencia es 114,7 mW/g de 241Am y 6,31 mW/g de 243Am - y su radiación representa más una amenaza para los seres humanos debido a la emisión de neutrones, la Agencia Espacial Europea tiene la intención de utilizar el americio por su sondas espaciales.
Otro espacio de aplicación al respecto de la propuesta de americio es un combustible para naves espaciales con propulsión nuclear. Se basa en la muy alta tasa de fisión nuclear de 242mAm, que puede ser mantenido incluso en una lámina de micrómetros de espesor. Pequeño espesor evita el problema de la auto-absorción de la radiación emitida. Este problema es pertinente uranio o plutonio varillas, en el que sólo las capas superficiales proporcionan partículas alfa. Los productos de fisión de 242mAm pueden ya sea impulsar directamente la nave espacial o pueden calentar un gas de empuje, sino que también puede transferir su energía a un fluido y generar electricidad a través de un generador de magnetohidrodinámica.
Una propuesta más que utiliza la alta tasa de fisión nuclear de 242mAm es una batería nuclear. Su diseño se basa no en la energía de la emitida por las partículas alfa de americio, pero en su cargo, es decir, los actos como el americio autosostenible "cátodo". A solo 3,2 kg de carga 242mAm de dicha batería puede proporcionar cerca de 140 kW de potencia durante un período de 80 días. Con todos los beneficios potenciales, las aplicaciones actuales de 242mAm están aún obstaculizado por la escasez y el alto precio de este isómero nuclear.
Fuente de neutrones
El óxido de 241Am prensados con berilio es una fuente de neutrones eficiente. A continuación, actos americio como la fuente de alfa, y el berilio produce neutrones debido a su gran sección transversal para la reacción nuclear:
El uso más extendido de las fuentes de neutrones 241AmBe es una sonda de neutrones - un dispositivo utilizado para medir la cantidad de agua presente en el suelo, así como la humedad/densidad para el control de calidad en la construcción de carreteras. Fuentes de neutrones 241Am también se utilizan en aplicaciones de diagrafía de pozos, así como en radiografía de neutrones, tomografía y otras investigaciones radioquímica.
Producción de otros elementos
Americio es un material de partida para la producción de otros elementos transuránicos y transactinides - por ejemplo, 82,7% de 242Am decae a 242Cm y 17,3% a 242Pu. En el reactor nuclear, 242Am que también se va-convertido por captura de neutrones de 243Am y 244Am, que transforma por desintegración de 244cm:
La irradiación de Am 241 mediante 12C o 22Ne iones produce los isótopos 247Es o 260Db, respectivamente. Por otra parte, el elemento de berkelium había sido primero intencionalmente producido e identificado mediante el bombardeo con partículas alfa Am 241, en 1949, por el mismo grupo de Berkeley, utilizando el mismo ciclotrón de 60 pulgadas. Del mismo modo, nobelium se produjo en el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear de Dubna, Rusia, en 1965 en varias reacciones, uno de los cuales incluía irradiación de 243Am con 15N iones. Además, una de las reacciones de síntesis para lawrencium, descubierto por científicos de Berkeley y Dubna, incluido el bombardeo de 243Am con 18O.
Espectrómetro
Americio-241 se ha utilizado como una fuente portátil de ambos rayos gamma y partículas alfa para un número de usos médicos e industriales. Los 60-keV emisiones de rayos gamma de 241 Am en tales fuentes pueden ser utilizados para el análisis indirecto de los materiales en radiografía de rayos X y espectroscopia de fluorescencia, así como para el control de calidad en los medidores nucleares de densidad fijos y densometers nucleares. Por ejemplo, el elemento se ha empleado para medir espesor de vidrio para ayudar a crear vidrio plano. Americio-241 también es adecuado para la calibración de los espectrómetros de rayos gamma en el rango de baja energía, ya que su espectro consiste en casi un solo pico y insignificante continuo Compton. Americio-241 rayos gamma también se utilizan para proporcionar un diagnóstico pasivo de la función tiroidea. Esta aplicación médica es sin embargo obsoleta.
Problemas de salud
Como elemento altamente radiactivo, americio y sus compuestos tienen que ser manejados solamente en un laboratorio adecuado en virtud de acuerdos especiales. Aunque la mayoría de los isótopos de americio predominantemente emiten partículas alfa que pueden ser bloqueados por capas delgadas de materiales comunes, muchos de los productos hija emiten rayos gamma y los neutrones que tienen una profundidad de penetración de largo.
Si se consume, el americio se excreta en unos pocos días y sólo el 0,05% se absorbe en la sangre. A partir de ahí, más o menos 45% de ellos va al hígado y 45% a los huesos, y el 10% restante se excreta. La absorción en el hígado depende de la persona y aumenta con la edad. En los huesos, el americio se deposita primero sobre superficies corticales y trabecular y redistribuye lentamente sobre el hueso con el tiempo. La vida media biológica de Am 241 es de 50 años en los huesos y los 20 años en el hígado, mientras que en las gónadas se mantiene de forma permanente, en todos estos órganos, americio promueve la formación de células cancerosas como resultado de su radiactividad.
Americio menudo entran en los campos de los detectores de humo desechados. Las normas relacionadas con la eliminación de los detectores de humo se relajan en la mayoría de las jurisdicciones. En los EE.UU., el "Boy Scouts radiactivos" David Hahn era capaz de concentrarse americio de los detectores de humo después de la gestión para comprar un centenar de ellos a precios restantes y también el robo de unos pocos. Se han dado casos de personas que se estén contaminados con americio, el peor de los casos es el de Harold McCluskey, quien a la edad de 64 fue expuesto a 500 veces el nivel ocupacional de americio-241, como consecuencia de una explosión en su laboratorio. McCluskey murió a la edad de 75 años, no como resultado de la exposición, sino de una enfermedad del corazón que tenía antes del accidente.
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