Am??ricium

Am??ricium
95 Am
Ue ↑ Suis ↓ (SQU) Tableau p??riodique plutonium ← → am??ricium du curium
Apparence
blanc argent??
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	am??ricium, Am, 95
Prononciation	/ ˌ ?? m ə r ɪ s Je ə m / AM -ə- RIS -ee-əm
Cat??gorie Metallic	actinides
Groupe, p??riode, bloc	n / a, 7, fa
Poids atomique standard	(243)
Configuration ??lectronique	[ Rn ] 5f 7 7s 2 2, 8, 18, 32, 25, 8, 2
Histoire
D??couverte	Glenn T. Seaborg, Ralph A. James, Leon O. Morgan, Albert Ghiorso (1944)
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Densit?? (?? proximit?? rt)	12 g ?? cm -3
Point de fusion	1449 K , 1176 ?? C, 2149 ?? F
Point d'??bullition	2880 K, 2607 ?? C, 4725 ?? F
La chaleur de fusion	14,39 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	62,7 J ?? mol -1 ?? K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 1239 1356
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	7, 6, 5, 4, 3, 2 ( l'oxyde amphot??re)
??lectron??gativit??	1,3 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation	1er: 578 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	173 h
Rayon covalente	180 ?? 18 heures
Miscellan??es
Crystal structure	hexagonal
Ordre magn??tique	paramagn??tique
R??sistivit?? ??lectrique	0,69 μΩ ?? m
Conductivit?? thermique	10 W ?? m -1 ?? K -1
Num??ro de registre CAS	7440-35-9
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes de l'am??ricium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 241 Am trace 432,2 y SF - - α 5,486 237 Np 242 m Am trace 141 y IT 0,049 242 Am α 5,637 238 Np SF - - 243 Am trace 7370 y SF - - α 5,275 239 Np

Am??ricium (pron .: / ˌ ?? m ə r ɪ s Je ə m / RIS -ee-əm de AM) est une transuraniens radioactifs ??l??ment chimique qui a le Am de symbole et de num??ro atomique 95. Cette ??l??ment transuranien de l' actinide s??rie se trouve dans le tableau p??riodique dessous du lanthanide ??l??ment europium , et donc par analogie ??t?? nomm?? d'apr??s un autre continent, Am??rique.

Am??ricium a ??t?? produit en 1944 par le groupe de Glenn T. Seaborg au Universit?? de Californie, Berkeley. M??me si ce est le troisi??me ??l??ment de la transuranien s??rie, on a d??couvert quatri??me, apr??s le plus lourd curium . La d??couverte a ??t?? gard?? secret et ne rendu public en Novembre 1945. La plupart am??ricium est obtenu en bombardant de l'uranium ou du plutonium avec des neutrons dans - une r??acteurs nucl??aires tonne de pass?? combustible nucl??aire contient environ 100 grammes d'am??ricium. Il est largement utilis?? dans le domaine commercial Chambre d'ionisation des d??tecteurs de fum??e, ainsi que dans sources de neutrons et jauges industrielles. Plusieurs applications inhabituelles, comme une batterie nucl??aire ou carburant pour vaisseaux spatiaux ?? propulsion nucl??aire, ont ??t?? propos??s pour l' isotope Am ^{de 242m,} mais ils sont encore entrav?? par la raret?? et le prix ??lev?? de cette isom??re nucl??aire.

Am??ricium est un relativement souple m??tal radioactif avec une apparence argent??e. Ses isotopes les plus courants sont ²⁴¹ Am et ²⁴³ Am. Dans les compos??s chimiques, ils supposent g??n??ralement le degr?? d'oxydation 3, en particulier dans des solutions. Plusieurs autres ??tats d'oxydation sont connus, qui vont 2-7 et peuvent ??tre identifi??s par leurs caract??ristiques Les spectres d'absorption optique. Le r??seau cristallin de l'am??ricium et ses compos??s solides contenant des d??fauts intrins??ques, qui sont induite par l'auto-irradiation avec des particules alpha et accumuler avec le temps; il en r??sulte une d??rive de certaines propri??t??s du mat??riau.

Histoire

Le cyclotron de 60 pouces au Lawrence Radiation Laboratory, Universit?? de Californie, Berkeley, en Ao??t 1939.

Bien que l'am??ricium a probablement ??t?? produite dans des exp??riences nucl??aires pr??c??dents, il ??tait premier intentionnellement synth??tis??, isol?? et identifi?? ?? la fin de l'automne 1944, ?? la Universit?? de Californie, Berkeley par Glenn T. Seaborg, Leon O. Morgan, Ralph A. James, et Albert Ghiorso. Ils ont utilis?? un 60 pouces cyclotron ?? l'Universit?? de Californie, Berkeley. L'??l??ment a ??t?? chimiquement identifi?? au laboratoire m??tallurgique (maintenant Argonne National Laboratory) de la Universit?? de Chicago. Apr??s le briquet neptunium , le plutonium , et plus lourd curium , am??ricium ??tait le quatri??me ??l??ment transuranien ?? d??couvrir. ?? l'??poque, le tableau p??riodique avait ??t?? restructur?? par Seaborg ?? son trac?? actuel, contenant la ligne des actinides en dessous de la lanthanides une. Cela a conduit ?? l'am??ricium ??tant situ?? juste en dessous de son jumeau lanthanide europium; ce est ainsi par analogie nomm?? d'apr??s un autre continent, Am??rique: "Le nom am??ricium (apr??s les Am??riques) et le symbole Am sont propos??es pour l'??l??ment sur la base de sa position en tant que sixi??me membre de la s??rie de terre rare actinides, analogue ?? l'europium, Eu, de la s??rie des lanthanides."

L'??l??ment nouveau a ??t?? isol?? ?? partir de son oxydes dans un processus complexe en plusieurs ??tapes. Premi??re plutonium -239 nitrate ⁽²³⁹ Pu??o ₃₎ solution a ??t?? appliqu??e sur une platine feuille d'environ 0,5 cm ^2, la solution a ??t?? ??vapor??e et le r??sidu a ??t?? converti en dioxyde de plutonium (PuO ₂₎ par recuit. Apr??s irradiation par cyclotron, le rev??tement a ??t?? dissous avec de l'acide nitrique , puis pr??cipit?? sous forme d'hydroxyde en utilisant aqueuse concentr??e une solution d'ammoniaque. Le r??sidu a ??t?? dissous dans l'acide perchlorique. En outre la s??paration a ??t?? effectu??e par ??change d'ions, ce qui donne un certain isotope du curium. La s??paration de l'am??ricium et le curium ??tait si laborieux que ces ??l??ments ont ??t?? initialement convoqu??es par le groupe de Berkeley que pand??monium (du grec pour tous les d??mons ou l'enfer) et d??lire (du latin pour la folie).

Les premi??res exp??riences ont donn?? quatre isotopes de l'am??ricium ^241: Am, Am ^{242, 239} et ²³⁸ Am Am. Am??ricium 241 a ??t?? obtenu directement ?? partir du plutonium lors de l'absorption d'un neutron. Il se d??sint??gre par ??mission d'un α-particule de ²³⁷ Np; la demi-vie de cette d??croissance a ??t?? d??termin??e comme 510 ?? 20 ans, mais ensuite corrig?? ?? 432,2 ann??es.

Les temps sont des demi-vies

Le second isotope ²⁴² Am a ??t?? produit lors du bombardement neutronique d??j?? cr???? ²⁴¹ Am. Sur rapide β-carie, ²⁴² Am convertit en l'isotope du curium ²⁴² cm (qui avait ??t?? d??couvert auparavant). La demi-vie de cette d??croissance a ??t?? initialement d??termin?? ?? 17 heures, ce qui ??tait proche de la valeur actuellement accept??e de 16.02 h.

La d??couverte de l'am??ricium et le curium en 1944 a ??t?? ??troitement li??e ?? la Projet Manhattan; les r??sultats sont confidentiels et ne d??classifi??s en 1945. Seaborg divulgu?? la synth??se des ??l??ments 95 et 96 sur l'??mission de radio des ??tats-Unis pour les enfants, les Quiz enfants, cinq jours avant la pr??sentation officielle ?? un R??union de l'American Chemical Society, le 11 Novembre 1945, lorsque l'un des auditeurs a demand?? si aucun ??l??ment nouveau transuranien ?? c??t?? du plutonium et du neptunium avait ??t?? d??couvert pendant la guerre. Apr??s la d??couverte de l'am??ricium isotopes ²⁴¹ et ²⁴² Am Am, leur production et les compos??s ont ??t?? brevet??es liste ne Seaborg comme l'inventeur. Les ??chantillons d'am??ricium initiales pes??s quelques microgrammes; ils ??taient ?? peine visibles et ont ??t?? identifi??s par leur radioactivit??. Les premi??res quantit??s substantielles de l'am??ricium m??tallique pesant de 40 ?? 200 microgrammes ne ont pas ??t?? pr??par??s jusqu'en 1951 par la r??duction de am??ricium (III) avec du fluorure de baryum m??tallique sous un vide pouss?? ?? 1100 ?? C.

Occurrence

Am??ricium a ??t?? d??tect?? dans les retomb??es de l'essai nucl??aire Ivy Mike.

Les isotopes les plus durables et les plus courantes de l'am??ricium ^241, Am et ²⁴³ Am, ont des demi-vies de 432,2 et 7370 ann??es, respectivement. Par cons??quent, toute am??ricium primordiale (de l'am??ricium qui ??tait pr??sent sur Terre lors de sa formation) aurait pourri maintenant.

Am??ricium existante est concentr??e dans les zones utilis??es pour l'atmosph??re essais d'armes nucl??aires men??es entre 1945 et 1980, ainsi que sur les sites des incidents nucl??aires, comme la catastrophe de Tchernobyl . Par exemple, l'analyse des d??bris sur le site de test de la premi??re US bombe ?? hydrog??ne, Ivy Mike, (1 Novembre 1952, Enewetak Atoll), a r??v??l?? des concentrations ??lev??es de divers actinides y compris am??ricium; en raison du secret militaire, ce r??sultat a ??t?? publi?? seulement en 1956. Trinitite, le r??sidu vitreux ?? gauche sur le sol du d??sert pr??s de Alamogordo, Nouveau-Mexique, apr??s la plutonium ?? base de Trinity essai nucl??aire le 16 Juillet 1945, contient des traces de l'am??ricium-241. Des niveaux ??lev??s de l'am??ricium ont ??galement ??t?? d??tect??s ?? la site du crash d'un US bombardier B-52, qui transportait quatre bombes ?? hydrog??ne, en 1968 ?? Groenland .

Dans d'autres r??gions, la radioactivit?? moyenne de la surface du sol en raison de l'am??ricium r??siduelle est seulement d'environ 0,01 picocuries / g (0,37 mBq / g). Compos??s d'am??ricium atmosph??riques sont peu solubles dans des solvants communs et la plupart adh??rent aux particules du sol. L'analyse du sol a r??v??l?? ?? propos de 1900 une concentration plus ??lev??e de l'am??ricium ?? l'int??rieur des particules de sol sableux que dans l'eau pr??sente dans les pores du sol; un rapport encore plus ??lev??e a ??t?? mesur??e dans les sols limoneux.

Am??ricium est produit artificiellement principalement en petites quantit??s, ?? des fins de recherche. Une tonne de combustible nucl??aire us?? contient environ 100 grammes de diff??rents isotopes de l'am??ricium ^241, principalement Am et ²⁴³ Am. Leur radioactivit?? prolong??e ne est pas souhaitable pour l'??limination, l'am??ricium et donc, avec d'autres actinides ?? vie longue, doivent ??tre neutralis??s. La proc??dure associ??e peut impliquer plusieurs ??tapes, o?? l'am??ricium est d'abord s??par?? puis converti par bombardement de neutrons dans les r??acteurs sp??ciaux pour nucl??ides de courte dur??e. Cette proc??dure est bien connue comme transmutation nucl??aire, mais il est encore en cours d'??laboration pour l'am??ricium.

Quelques atomes d'am??ricium peuvent ??tre produits par r??actions de capture de neutrons et d??sint??gration b??ta en tr??s fortement concentr??es uranium d??p??ts -bearing.

Synth??se et extraction

nucleosyntheses isotopiques

Chromatographique courbes d'??lution r??v??lant la similitude entre les lanthanides Tb, Gd et Eu et les actinides Bk, CM, et je suis correspondant.

Am??ricium a ??t?? produit en petites quantit??s dans r??acteurs nucl??aires depuis des d??cennies, et de ses ²⁴¹ kg et ²⁴³ Am Am isotopes ont ??t?? accumul??es par l'entreprise. N??anmoins, depuis qu'il a ??t?? mis en vente en 1962, son prix, environ 1500 USD par gramme de ²⁴¹ Am, est rest??e quasiment inchang??e en raison de la proc??dure de s??paration tr??s complexe. Le plus lourd isotope ²⁴³ Am est produit en quantit??s beaucoup plus faibles; il est donc plus difficile de s??parer, ce qui entra??ne un co??t plus ??lev?? de l'ordre de 100 ?? 160 USD / mg.

Am??ricium ne est pas synth??tis??e directement ?? partir de l'uranium - le mat??riau de r??acteur le plus commun - mais de l'isotope du plutonium ²³⁹ Pu. Ce dernier doit ??tre produite en premier lieu, selon le proc??d?? nucl??aire ?? la suite:

La capture des neutrons par deux ²³⁹ Pu (que l'on appelle (n, γ) r??action), suivie d'une β-carie, conduit ?? ²⁴¹ Am:

Le plutonium dans le combustible nucl??aire us?? contient environ 12% des ²⁴¹ Pu. Parce qu'il se transforme spontan??ment ?? ²⁴¹ Am, Pu ²⁴¹ peut ??tre extrait et peut ??tre utilis??e pour g??n??rer plus ^{de 241} Am. Cependant, ce processus est assez lent: la moiti?? de la quantit?? initiale de ²⁴¹ Pu se d??sint??gre en ²⁴¹ Am, apr??s environ 15 ans, et le montant de ²⁴¹ Am atteint un maximum apr??s 70 ans.

Le ²⁴¹ Am obtenu peut ??tre utilis?? pour g??n??rer des isotopes plus lourds d'am??ricium en outre par capture de neutrons ?? l'int??rieur d'un r??acteur nucl??aire. Dans un r??acteur ?? eau l??g??re (LWR), 79% des ²⁴¹ Am convertit ?? ²⁴² Am et 10% ?? son isom??re ^242m nucl??aire Am:

79%:

10%:

Am??ricium-242 a une demi-vie de seulement 16 heures, ce qui rend sa plus up-conversion ?? ²⁴³ Am, extr??mement inefficace. Ce dernier isotope est produite ?? la place dans un processus o?? ²³⁹ Pu capte quatre neutrons sous haute flux de neutrons:

g??n??ration en m??tal

La plupart des routines de synth??se donnent un m??lange de diff??rents isotopes d'actinides sous formes d'oxydes, ?? partir de laquelle les isotopes de l'am??ricium doivent ??tre s??par??s. Dans une proc??dure typique, le combustible us?? du r??acteur (par exemple, Le combustible MOX) est dissous dans de l'acide nitrique , et la majeure partie de l'uranium et du plutonium est ??limin?? en utilisant un PUREX de type extraction (P lutonium - UR anium traction EX) avec le phosphate de tributyle dans un hydrocarbure. Les lanthanides et les actinides restants sont ensuite s??par??es du r??sidu aqueux ( raffin??t) par un sur la base de diamide-extraction, pour donner, apr??s le d??capage, un m??lange des actinides et lanthanides trivalents. compos??s d'am??ricium sont ensuite extraites en utilisant de fa??on s??lective ?? plusieurs ??tapes chromatographiques et des techniques de centrifugation avec un r??actif appropri??. Une grande quantit?? de travail a ??t?? fait sur la extraction par solvant de l'am??ricium. Par exemple, une r??cente UE projet financ?? par le nom de code "EUROPART" ??tudi??e triazines et d'autres compos??s comme agents d'extraction potentiels. Bis -triazinyl complexe bipyridine a r??cemment ??t?? propos?? en tant que tel comme r??actif hautement s??lectif pour l'am??ricium (et curium). La s??paration de l'am??ricium ?? partir du curium tr??s similaire peut ??tre obtenu par traitement d'une suspension de leurs hydroxydes dans une solution aqueuse du bicarbonate de sodium avec de l'ozone , ?? des temp??ratures ??lev??es. Tant Am et Cm sont surtout pr??sents dans les solutions ?? l'??tat de valence 3; tandis que le curium reste inchang??, l'am??ricium se oxyde ?? la forme soluble Am (IV) complexes qui peuvent ??tre emport??s.

Am??ricium m??tallique est obtenu par r??duction de ses compos??s. Am??ricium (III) le fluorure d'abord ??t?? utilis?? ?? cette fin. La r??action a ??t?? effectu??e ?? l'aide ??l??mentaire baryum en tant qu'agent r??ducteur dans un environnement d'eau et d??pourvu d'oxyg??ne ?? l'int??rieur d'un appareil r??alis?? en tantale et le tungst??ne .

Une autre possibilit?? est la r??duction du Dioxyde de l'am??ricium par m??tallique lanthane ou du thorium :

Propri??t??s physiques

Double-hexagonale emballage avec l'ABAC s??quence de couche dans la structure cristalline de α-am??ricium (A: vert, B: bleu, C: rouge).

Dans le tableau p??riodique , de l'am??ricium se trouve ?? droite du plutonium, ?? la gauche de curium, et en dessous du lanthanide europium , avec lequel il partage de nombreuses similitudes dans les propri??t??s physiques et chimiques. Am??ricium est un ??l??ment hautement radioactif. Lorsque fra??chement pr??par??, elle a un lustre m??tallique gris-blanc, mais ternit lentement ?? l'air. Avec une densit?? de 12 g / cm ^3, de l'am??ricium est plus l??ger que les deux curium (13,52 g / cm ³⁾ et de plutonium (19,8 g / cm ^3); mais il est plus lourd que l'europium (5,264 g / cm ³⁾ en raison de sa -surtout de masse atomique ??lev??e. Am??ricium est relativement mou et facilement d??formable et a une significativement plus faible module de masse que les actinides devant elle: Th, Pa, U, Np et Pu. Son point de 1173 ?? C de fusion est significativement plus ??lev??e que celle du plutonium (639 ?? C) et l'europium (826 ?? C), mais plus faible que pour le curium (1340 ?? C).

A conditions ambiantes, l'am??ricium est pr??sent sous sa forme la plus stable α qui a un sym??trie cristalline hexagonale, et un groupe spatial P6 ₃ / mmc avec des param??tres de maille a = 346,8 h et c = 1 124 h, et de quatre atomes par cellule unitaire. Le cristal est constitu?? d'un double hexagonal emballage avec la succession de couches et donc ABAC est isotypique avec α-lanthane et plusieurs actinides tels que le α-curium. La structure cristalline de l'am??ricium change avec la pression et la temp??rature. Quand comprim?? ?? la temp??rature ambiante ?? 5 GPa, α-Am transforme la modification de β, qui a un cubique ?? faces centr??es (cfc) sym??trie, groupe d'espace Fm 3 m et constante de r??seau a = 489 h. Cette structure fcc est ??quivalent ?? l'emballage le plus proche avec la s??quence ABC. Apr??s une nouvelle compression ?? 23 GPa, de l'am??ricium se transforme en un la structure orthorhombique γ-Am similaire ?? celle de α-uranium. Il n'y a pas d'autres transitions observ??es jusqu'?? 52 GPa, ?? l'exception d'une apparition d'une phase monoclinique ?? des pressions entre 10 et 15 GPa. Il n'y a pas de coh??rence sur le statut de cette phase dans la litt??rature, qui ??num??re aussi parfois les α, β et γ phases I, II et III. La transition β-γ se accompagne d'une diminution de 6% en volume de cristaux; Bien que la th??orie pr??voit ??galement un changement de volume consid??rable pour la transition α-β, il ne est pas observ?? exp??rimentalement. La pression de la transition α-β diminue lorsque la temp??rature augmente, et lorsque α-am??ricium est chauff?? ?? la pression ambiante, ?? 770 ?? C, il se transforme en une phase cubique ?? faces centr??es qui est diff??rent de β-Am, et ?? 1075 ?? C, il se convertit en une corps-centr?? structure cubique. Le diagramme de phase de l'am??ricium ?? la pression de la temp??rature est donc assez semblables ?? ceux de lanthane, le pras??odyme et le n??odyme .

Comme beaucoup d'autres actinides, l'auto-endommagement du r??seau cristallin due ?? l'irradiation de particules alpha est intrins??que ?? l'am??ricium. Il est particuli??rement remarquable ?? basse temp??rature, o?? la mobilit?? du produit d??fauts r??seau est relativement faible, par ??largissement du Des rayons X des pics de diffraction. Cet effet rend quelque peu incertaine la temp??rature de l'am??ricium et certaines de ses propri??t??s, tels que l'??lectricit?? r??sistivit??. Donc, pour l'am??ricium 241, la r??sistivit?? ?? 4,2 K augmente avec le temps d'environ 2 μOhm ?? cm ?? 10 cm μOhm ?? apr??s 40 heures, et sature ?? environ 16 μOhm ?? cm apr??s 140 heures. Cet effet est moins prononc?? ?? la temp??rature ambiante, en raison de l'annihilation de d??fauts de rayonnement; chauffage ??galement ?? la temp??rature ambiante l'??chantillon qui a ??t?? maintenu pendant des heures ?? basse temp??rature restaure sa r??sistivit??. Dans des ??chantillons frais, la r??sistivit?? augmente progressivement avec la temp??rature d'environ 2 cm ?? μOhm ?? l'h??lium liquide ?? 69 μOhm ?? cm ?? la temp??rature ambiante; Ce comportement est similaire ?? celui du neptunium, l'uranium, le thorium et le protactinium , mais est diff??rent du plutonium et du curium qui correspond ?? une augmentation rapide jusqu'?? 60 K, suivie par la saturation. La valeur de la temp??rature ambiante pour l'am??ricium est inf??rieure ?? celle du neptunium, du plutonium et du curium, mais plus ??lev?? que pour l'uranium, le thorium et le protactinium.

Am??ricium est paramagn??tique dans une large plage de temp??ratures, de celle de l'h??lium liquide, ?? la temp??rature ambiante, et au-dessus. Ce comportement est nettement diff??rente de celle de son voisin le curium qui pr??sentent transition antiferromagn??tique ?? 52 K. Le coefficient de dilatation thermique de l'am??ricium est l??g??rement anisotrope et se ??l??ve ?? (7,5 ?? 0,2) x 10 ^-6 / ?? C le long de la plus courte et un axe (6,2 ?? 0,4) x 10 ^-6 / ?? C pour l'axe c hexagonal plus. Le enthalpie de dissolution de l'am??ricium m??tal dans l'acide chlorhydrique dans des conditions standard est -620,6 ?? 1,3 kJ / mol, ?? partir de laquelle la changement norme enthalpie de formation (Δ _f H ??) de ^l'ion aqueuse Am est -621,2 ?? 2,0 kJ / mol ^-1. Le Am de potentiel standard ³⁺ / Am ⁰ est 2,08 ?? 0,01 V.

Propri??t??s chimiques

Am??ricium r??agit facilement avec l'oxyg??ne et se dissout bien dans les acides . Le plus commun ??tat d'oxydation pour l'am??ricium est 3, dans lequel les compos??s d'am??ricium sont plut??t stables ?? l'oxydation et de r??duction. En ce sens, l'am??ricium est chimiquement similaire ?? la plupart des lanthanides. Les formes d'am??ricium trivalent insolubles fluorure, oxalate, iodate, hydroxyde , phosphate et d'autres sels. Autres ??tats d'oxydation ont ??t?? observ??es entre 2 et 7, qui est la gamme la plus large parmi les actinides. Leur couleur dans des solutions aqueuses varie comme suit: Am ³⁺ (incolore ?? jaune-rouge??tre), Am ⁴⁺ (jaune-rouge), Am ^V O +
2; (Jaune), Am ^VI O 2+
2 (marron) et Am ^VII O 5-
6 (vert fonc??). Tous les ??tats d'oxydation ont leur spectre d'absorption optique caract??ristique, avec quelques pics aigus dans les r??gions visible et infrarouge moyen, et la position et l'intensit?? de ces pics peuvent ??tre convertis en les concentrations des ??tats d'oxydation correspondants. Par exemple, Am (III) pr??sente deux pics ac??r??s ?? 504 et 811 nm, Am (V) ?? 514 et 715 nm, et Am (VI) ?? 666 et 992 nm.

compos??s d'am??ricium ?? l'??tat d'oxydation +4 et plus sont des agents oxydants puissants, comparable en force ?? la ion permanganate (MnO -
4) dans des solutions acides. Tandis que les ions Am ⁴⁺ sont instables dans des solutions et facilement convertir ?? Am ^3+, l'??tat d'oxydation +4 se passe bien dans les solides, tels que dioxyde de am??ricium (OMA ₂₎ et de l'am??ricium (IV) fluorure (AMF _4).

Tous pentavalents et hexavalents compos??s d'am??ricium sont des sels complexes tels que Kamo ₂ F _2, Li ₃ AmO ₄ et ₆ Li AmO _6, Ba ₃ AmO _6, AmO ₂ F _2. Ces haute oxydation d??clare Am (IV), Am (V) et Am (VI) peut ??tre pr??par?? ?? partir Am (III) par oxydation avec persulfate d'ammonium dans de l'acide nitrique dilu??, avec argent (I) en oxyde l'acide perchlorique, ou avec de l'ozone ou le persulfate de sodium dans des solutions de carbonate de sodium. L'??tat de l'am??ricium d'oxydation pentavalent a ??t?? observ?? pour la premi??re en 1951. Il est pr??sent en solution aqueuse sous la forme de l'AMO +
Deux ions (acide) ou AMO -
3 ions (alcaline) qui sont cependant instable et soumis ?? plusieurs rapide r??actions dismutation:

Les compos??s chimiques

Compos??s oxyg??n??s

Deux oxydes am??ricium sont connus, avec les ??tats d'oxydation 3 (Am ₂ O ₃₎ et 4 ₍₂₎ AmO. Am??ricium (III) oxyde est un solide rouge-brun avec un point de 2205 ?? C de fusion. Am??ricium (IV) oxyde est la principale forme d'am??ricium solide qui est utilis?? dans presque tous ses applications. Comme la plupart des autres dioxydes d'actinides, ce est un solide noir avec un cube ( fluorite) structure cristalline.

L'oxalate d'am??ricium (III), on le s??che ?? temp??rature ambiante sous vide, a la formule chimique Am ₂ (C ₂ O _{4) 3} ?? 7H ₂ O. Lors du chauffage dans le vide, il perd de l'eau ?? 240 ?? C et commence ?? se d??composer en _deux AmO ?? 300 ?? C, la d??composition se termine ?? environ 470 ?? C. L'oxalate initial se dissout dans l'acide nitrique ?? la solubilit?? maximale de 0,25 g / L.

Halog??nures

Halog??nures d'am??ricium sont connus pour les ??tats d'oxydation 2, 3 et 4, o?? le trois est le plus stable, surtout dans les solutions.

R??duction de Am (III) compos??s avec du sodium l'amalgame donne Am (II) sels - les halog??nures noirs AMCL _2, AmBr ₂ et Ami _2. Ils sont tr??s sensibles ?? l'oxyg??ne et oxydent dans l'eau, lib??rant l'hydrog??ne et la conversion ?? l'??tat Am (III). Constantes de r??seau sp??cifiques sont:

• Orthorhombique AMCL _2: a = 896,3 ?? 12h08, b = 757,3 ?? 12h08 et c = 453,2 ?? 12h06
• Quadratique AmBr _2: a = 1159,2 ?? 0,4 et c = 712,1 ?? 12h03.

Ils peuvent ??galement ??tre pr??par??s en faisant r??agir l'am??ricium m??tallique avec un halog??nure de mercure appropri??e HgX _2, o?? X = Cl, Br ou I:

Am??ricium (III) fluorure (AMF ₃₎ est peu soluble et pr??cipite lors de la r??action d'Am ³⁺ et d'ions fluorure dans des solutions acides faibles:

Le t??travalent am??ricium (IV) fluorure (AMF ₄₎ est obtenu par r??action solide am??ricium (III) avec du fluorure mol??culaire fluor :

Une autre forme connue de chlorure solide t??travalent am??ricium est KAmF _5. Am??ricium t??travalent a ??galement ??t?? observ?? dans la phase aqueuse. ?? cette fin, noir Am (OH) ₄ a ??t?? dissous dans 15 M NH ₃ F avec la concentration en am??ricium de 0,01 M. La solution rouge??tre r??sultante a un spectre d'absorption caract??ristique optique qui est similaire ?? celle de AmF ₄ mais diff??re d'autres ??tats d'oxydation de l'am??ricium. Le chauffage de la solution Am (IV) ?? 90 ?? C n'a pas abouti ?? la disproportionation ou la r??duction, cependant une r??duction lente a ??t?? observ??e ?? Am (III) et affect?? ?? l'autonomie de l'am??ricium irradiation par particules alpha.

La plupart am??ricium (III) halog??nures forment des cristaux hexagonaux avec une l??g??re variation de la couleur et de la structure exacte entre les halog??nes. Ainsi, le chlorure (AMCL ₃₎ est rouge et pr??sente une structure isotypique de uranium (III) chlorure (groupe spatial P6 ₃ / m) et le point de 715 ?? C de fusion. Le fluorure est isotypique LaF ₃ (groupe spatial P6 ₃ / mmc) et l'iodure d'BiI ₃ (espace groupe R 3). Le bromure est une exception avec le pUBR ₃ structure de type et de l'espace groupe orthorhombique Cmcm. Cristaux d'am??ricium hexahydrat?? (AMCL ₃ ?? 6H ₂ O) peuvent ??tre pr??par??s par dissolution de dioxyde de am??ricium dans l'acide chlorhydrique et l'??vaporation du liquide. Ces cristaux sont hygroscopiques et ont couleur jaune-rouge??tre et un structure cristalline monoclinique.

Oxyhalog??nures de l'am??ricium dans la forme Am ^VI O ₂ X _2, Am ^V O ₂ X, Am ^IV OX ₂ et Am ^III OX peuvent ??tre obtenus en faisant r??agir l'halog??nure d'am??ricium correspondant avec de l'oxyg??ne ou de Sb ₂ O _3, et AmOCl peuvent ??galement ??tre produits en phase vapeur, hydrolyse:

Chalcogenides et pnictures

Le connue chalcog??nures d'am??ricium comprennent la AmS de sulfure _2, s??l??niures AMSE ₂ et Am ₃ Se _4, et tellurures Am ₂ Te ₃ et ₂ AMTE. Le pnictures d'am??ricium (Am ²⁴³⁾ du type AmX sont connus pour les ??l??ments phosphore , arsenic , antimoine et bismuth . Ils cristallisent dans le treillis sel gemme.

Siliciures et borures

Am??ricium monosiliciure (AMSI) et "disiliciure" (nominalement AMSI _x avec: 1,87 <x <2,0) ont ??t?? obtenus par r??duction de l'am??ricium (III) avec du fluorure ??l??mentaire silicium sous vide ?? 1050 ?? C (AMSI) et de 1150 ?? 1200 ?? C (AMSI _x). AMSI est un solide noir isomorphe Lasi, il a une sym??trie cristalline orthorhombique. AMSI _x poss??de un ??clat argent?? brillant et un r??seau cristallin quadratique (groupe d'espace I 4 ₁ / amd), il est isomorphe avec PUSI ₂ et thsi _2. Borures d'am??ricium comprennent AmB ₄ et ₆ AmB. Le t??traborure peut ??tre obtenue en chauffant un oxyde ou halog??nure d'am??ricium avec diborure de magn??sium sous vide ou sous atmosph??re inerte.

Compos??s Organoamericium

(Η ⁸ -C ₈ H ₈₎ Structure de ₂ Am

De mani??re analogue ?? Uranoc??ne, am??ricium forme un compos?? organom??tallique avec deux ligands cyclooctat??tra??ne, ce est (η ⁸ -C ₈ H _{8) deux heures.} Il rend ??galement trigonale (η ⁵ -C ₅ H _{5) 3} complexes suis avec trois des noyaux cyclopentadi??nyle.

La formation des complexes de l'Am de type (nC ₃ H ₇ -BTP) _3, o?? BTP repr??sente 2,6-di (1,2,4-triazine-3-yl) pyridine, dans des solutions contenant nC ₃ H ₇ - Les ions ^de BTP et AM a ??t?? confirm??e par EXAFS. Certains de ces complexes de type BTP interagissent s??lectivement avec l'am??ricium et sont donc utiles dans la s??paration s??lective de lanthanides et les actinides autre.

Aspects biologiques

Am??ricium est un ??l??ment artificiel, et donc une fonction biologique impliquant l'??l??ment, comme tous les ??l??ments plus lourds que le tungst??ne , serait impossible. Il a ??t?? propos?? d'utiliser des bact??ries pour l'enl??vement de l'am??ricium et d'autres m??taux lourds dans les rivi??res et les ruisseaux. Ainsi, Du genre Enterobacteriaceae Citrobacter pr??cipiter les ions de l'am??ricium ?? partir de solutions aqueuses, de les lier en un complexe m??tal-phosphate au niveau de leurs parois cellulaires. Plusieurs ??tudes ont ??t?? signal??s sur la biosorption et bioaccumulation de l'am??ricium par des bact??ries et des champignons.

Fission

Le Am isotope ^{de 242m1} (demi-vie 141 ann??es) poss??de les plus grandes sections transversales pour l'absorption des neutrons thermiques (5700 granges), qui se traduit par un petit masse critique pour un soutenue r??action nucl??aire en cha??ne. La masse critique pour un nu sph??re ^242m1 de Am est d'environ 9-14 kg (les r??sultats de l'incertitude de la connaissance insuffisante de ses propri??t??s mat??rielles). Il peut ??tre abaiss?? ?? 5/3 kg d'un r??flecteur m??tallique et devrait devenir encore plus petit d'un r??flecteur de l'eau. Cette petite masse critique est favorable pour portables armes nucl??aires , mais celles bas??es sur ^242m1 Am sont pas encore connus, probablement en raison de sa raret?? et le prix ??lev??. Les masses critiques de deux autres isotopes facilement disponibles, ²⁴¹ Am et ²⁴³ Am, sont relativement ??lev??s - de 57,6 ?? 75,6 kg pour ²⁴¹ Am et 209 kg pour ²⁴³ Am. La raret?? et le prix ??lev?? encore obstacle ?? l'application de l'am??ricium comme combustible nucl??aire les r??acteurs nucl??aires.

Il ya des propositions de tr??s compacts 10 kW r??acteurs ?? haut flux en utilisant aussi peu que 20 grammes de ^242m1 Am. Ces r??acteurs de faible puissance serait relativement s??r ?? utiliser que les sources de neutrons pour la radioth??rapie dans les h??pitaux.

Isotopes

Environ 19 isotopes et 8 isom??res nucl??aires sont connus pour l'am??ricium. Il ya deux ??metteurs alpha ?? long terme, ²⁴¹ AM et ²⁴³ Am avec des demi-vies de 432,2 et 7370 ann??es, respectivement, et l'isom??re de ^242m1 nucl??aire Am a une longue demi-vie de 141 ans. Les demi-vies des autres isotopes et les isom??res varient de 0,64 microsecondes pour ^245m1 Am ?? 50,8 heures pour ²⁴⁰ Am. Comme avec la plupart des autres actinides, les isotopes de l'am??ricium avec nombre impair de neutrons ont un taux relativement ??lev?? de la fission nucl??aire et de faible masse critique.

Am??ricium 241 se d??sint??gre en ??mettant des particules ²³⁷ Np alpha de cinq ??nergies diff??rentes, principalement ?? 5,486 MeV (85,2%) et 5,443 MeV (12,8%). Parce que beaucoup des ??tats r??sultants sont m??tastable, ils ??mettent aussi rayons gamma avec les ??nergies discr??tes entre 26,3 et 158,5 keV.

Am??ricium-242 est un isotope de courte dur??e avec une demi-vie de 16,02 h. Il la plupart (82,7%) convertit par β-carie ?? ²⁴² cm, mais aussi par capture d'??lectrons ?? ²⁴² Pu (17,3%). Les deux ²⁴² cm et ²⁴² Pu transformer par presque la m??me cha??ne de d??sint??gration par ²³⁸ Pu jusqu'?? ²³⁴ U.

Presque tous (99,541%) de ^242m1 Am d??sint??gre par conversion interne ?? ²⁴² Am et 0,459% restants par α-carie ?? ²³⁸ Np. Ces derniers se d??compose en ²³⁸ Pu puis ?? ²³⁴ U.

Am??ricium 243 transformations par α-??mission dans ²³⁹ Np, qui convertit par β-carie ?? ²³⁹ Pu et le ²³⁹ Pu se transforme en ²³⁵ U en ??mettant un α-particules.

Applications

Ext??rieur et int??rieur vue d'un d??tecteur de fum??e ?? base am??ricium-

D??tecteurs ?? ionisation

Am??ricium est le seul ??l??ment de synth??se d'avoir trouv?? son chemin dans la maison, o?? un type courant de d??tecteur de fum??e utilise ²⁴¹ Am dans la forme de dioxyde de am??ricium comme source de rayonnement ionisant. Cet isotope est pr??f??r?? contre ²²⁶ Ra car il ??met cinq fois plus de particules alpha et relativement peu de γ-radiations nocives. Le montant de l'am??ricium dans un nouveau d??tecteur de fum??e typique est une microcurie (37 kBq) ou 0,28 microgramme. Ce montant diminue lentement que l'am??ricium se d??sint??gre en neptunium -237, un ??l??ment transuraniens diff??rente avec une demi-vie beaucoup plus longue (environ 2.140.000 ann??es). Gr??ce ?? sa demi-vie de 432,2 ann??es, l'am??ricium dans un d??tecteur de fum??e comprend environ 3% neptunium apr??s 19 ans, et environ 5% apr??s 32 ans. Le rayonnement passe ?? travers un chambre d'ionisation, un espace rempli d'air entre les deux ??lectrodes, et permis une petite constants courant entre les ??lectrodes. Toute la fum??e qui p??n??tre dans la chambre absorbe les particules alpha, ce qui r??duit l'ionisation et affecte ce courant, d??clenchant l'alarme. Par rapport au d??tecteur de fum??e optique variante, le d??tecteur de fum??e ?? ionisation est moins cher et permet de d??tecter des particules qui sont trop petites pour produire importante dispersion de la lumi??re; cependant, il est plus enclin ?? fausses alarmes.

Radionucl??ide

Comme Am ²⁴¹ a une demi-vie nettement plus longue que ²³⁸ Pu (432,2 ann??es par rapport aux 87 ann??es), il a ??t?? propos?? comme un ??l??ment actif de g??n??rateurs thermo??lectriques radio-isotopes, par exemple dans les vaisseaux spatiaux. Bien que l'am??ricium produit moins de chaleur et d'??lectricit?? - le rendement de puissance est 114,7 mW / g pour ²⁴¹ Am et 6,31 mW / g pour ²⁴³ Am (cf. 390 mW / g pour ²³⁸ Pu) - et son rayonnement pose plus de menace pour les humains en raison de neutrons l'??mission, l' Agence spatiale europ??enne pr??voit d'utiliser l'am??ricium pour ses sondes spatiales.

Une autre application li??e ?? l'espace propos?? de l'am??ricium est un carburant pour les vaisseaux spatiaux ?? propulsion nucl??aire. Elle se appuie sur le taux tr??s ??lev?? de la fission nucl??aire de ^242m Am, qui peut ??tre maintenue m??me dans une feuille de microm??tre d'??paisseur. Faible ??paisseur ??vite le probl??me de l'auto-absorption du rayonnement ??mis. Ce probl??me est pertinent de barres d'uranium ou de plutonium, dans lequel seules les couches de surface fournissent des particules alpha. Les produits de fission de ^242m Am peuvent soit directement propulser le vaisseau spatial ou ils peuvent chauffer un gaz de pouss??e; ils peuvent ??galement transf??rer leur ??nergie ?? un fluide et produire de l'??lectricit?? ?? travers un g??n??rateur magn??tohydrodynamique.

Une autre proposition qui utilise le taux de fission nucl??aire ??lev?? de ^242m Am est une batterie nucl??aire. Sa conception se appuie non pas sur l'??nergie de la ??mis par les particules alpha am??ricium, mais leur charge, ce est les actes d'am??ricium que le "cathodique" auto-entretenue. Un seul 3,2 kg ^242m Am charge de cette batterie peut fournir environ 140 kW de puissance sur une période de 80 jours. Avec tous les avantages potentiels, les applications actuelles de ^242m Am sont encore entravées par la rareté et le prix élevé de cette isom??re nucl??aire.

La production d'autres éléments

Américium est un matériau de départ pour la production d'autres éléments transuraniens et transactinides - par exemple, 82,7% des ²⁴² Am se désintègre en ²⁴² cm et de 17,3% à ²⁴² Pu. Dans le réacteur nucléaire, ²⁴² Am est également mis converti par capture de neutrons à ²⁴³ Am et ²⁴⁴ Am, qui transforme par ??-carie à ²⁴⁴ Cm:

Irradiation de ²⁴¹ Am par ¹² C ou ²² ions Ne donne les isotopes ²⁴⁷ Es ( einsteinium ) ou ²⁶⁰ Db ( dubnium ), respectivement. En outre, l'élément berkelium ( ²⁴³ Bk isotope) avait d'abord été produits intentionnellement et identifié en bombardant ²⁴¹ Am avec des particules alpha, en 1949, par le même groupe de Berkeley, en utilisant le même cyclotron de 60 pouces. De même, nobélium a été produite à l' Institut unifié de recherches nucléaires, Dubna, en Russie, en 1965 dans plusieurs réactions, dont un inclus irradiation de ²⁴³ Am avec ¹⁵ des ions N. D'ailleurs, l'une des réactions de synthèse pour lawrencium , découverts par des scientifiques de Berkeley et Dubna, inclus bombardement de ²⁴³ Am avec ¹⁸ O.

Spectromètre

Américium-241 a été utilisé comme une source portable de deux rayons gamma et des particules alpha pour un certain nombre d'utilisations médicales et industrielles. Les émissions de 60 keV rayons gamma de ²⁴¹ Am dans ces sources peuvent être utilisées pour l'analyse indirecte des matériaux à la radiographie et la spectroscopie de fluorescence X-ray, ainsi que pour le contrôle de la qualité dans fixes jauges de densité nucléaire et densometers nucléaires. Par exemple, l'élément a été utilisé pour évaluer verre épaisseur pour aider à créer le verre plat. Américium 241 est également approprié pour l'étalonnage des spectromètres gamma dans la gamme basse énergie, car son spectre se compose de près d'un pic unique et continuum Compton négligeable (au moins trois ordres de grandeur plus faible intensité). Rayons gamma américium-241 ont également été utilisés pour fournir un diagnostic passive de la fonction thyroïdienne. Cette application médicale est cependant obsolète.

Les questions de santé

Comme un élément hautement radioactif, l'américium et ses composés doivent être traitées que dans un laboratoire approprié selon des modalités particulières. Bien que la plupart des isotopes de l'américium émettent principalement des particules alpha qui peuvent être bloqués par des couches minces de matériaux ordinaires, bon nombre des produits de filiation émettent des rayons gamma et des neutrons qui ont une profondeur de pénétration de long.

En cas de consommation, l'américium est excrété dans les quelques jours seulement 0,05% et est absorbé dans le sang. A partir de là, à peu près 45% de celui-ci va au foie et 45% pour les os, et les 10% restants est éliminée. L'absorption dans le foie dépend de l'individu et augmente avec l'âge. Dans les os, l'américium est d'abord déposée sur corticales et surfaces trabéculaire et redistribue sur l'os avec le temps lentement. La demi-vie biologique de ²⁴¹ Am est de 50 ans dans les os et 20 ans dans le foie, alors que dans les gonades (testicules et ovaires) reste en permanence; dans tous ces organes, l'américium favorise la formation de cellules cancéreuses en raison de sa radioactivité.

Américium entre souvent décharges de rebut des d??tecteurs de fum??e. Les règles associées à la disposition des détecteurs de fumée sont détendus dans la plupart des juridictions. Aux États-Unis, la "Radioactive Boy Scout" David Hahn était capable de se concentrer américium de détecteurs de fumée après avoir réussi à acheter une centaine d'entre eux à des prix de reste et de voler aussi quelques-uns. Il ya eu des cas humains étant contaminés par l'américium, le pire des cas étant celui de Harold McCluskey, qui, à l'âge de 64 ans a été exposé à 500 fois la norme professionnelle pour l'américium-241 à la suite d'une explosion dans son laboratoire. McCluskey est mort à l'âge de 75 ans, non pas en raison de l'exposition, mais d'une maladie cardiaque dont il avait avant l'accident.