95 Am أمريكيوم 243*
أكتينيد f-block Period 7 Radioactive Synthetic

أمريكيوم

Am · Element 95

The element quietly sitting in millions of smoke detectors worldwide.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 243 u
ELECTRON CONFIGURATION [Rn] 5f⁷ 7s²
94Pu All 118 96Cm

البنية

ذرة أمريكيوم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع أمريكيوم بين العناصر الـ118 جميعها بالنسبة إلى تلك الخاصية.

فيزيائية

الكثافة 12 g/cm³ 72%
نقطة الانصهار 1449 K 64%
نقطة الغليان 2284 K 48%
الحرارة النوعية 0.11 J/g·K
التوصيل الحراري 10 W/m·K 24%

ذرية

نصف القطر الذري 159 pm 50%
نصف القطر التساهمي 180 pm
نصف قطر فان دير فالس 244 pm

إلكترونية

السالبية الكهربائية 1.13 14%
طاقة التأين 576 kJ/mol 21%
الألفة الإلكترونية —

الوفرة

الوفرة في القشرة 0 mg/kg 0%

الهوية

الرمزAm
العدد الذري95
الكتلة الذرية243 u
الفئةأكتينيد
المستوى الفرعيf
البنية البلوريةسداسي
حالات الأكسدة+3, +4, +5, +6
الاكتشاف1944
اكتشفهSeaborg, James, Morgan & Ghiorso

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق مقياس

How big is a أمريكيوم atom?

Radius 159 pm — that is 0.159 nm, so about 3145 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

أمريكيوم is liquid over a 835 K window, from 1449 K to 2284 K.

موضعه

موضعه في الجدول

أمريكيوم sits in the actinide series, printed below the main grid.

OTHER الأكتينيدات

89Ac 90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 96Cm 97Bk 98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lr
All الأكتينيدات

القصة

ما هو أمريكيوم، وكيف اكتشفناه

The element quietly sitting in millions of smoke detectors worldwide.

The discovery of أمريكيوم

اكتشاف في زمن الحرب - 1944

Glenn T. Seaborg, Ralph A. James, Leon O. Morgan, and Albert Ghiorso اكتشفوا الأمريكيوم في جامعة كاليفورنيا، بيركلي، في أواخر عام 1944. وجاء هذا الاكتشاف خلال السنوات الأخيرة الحاسمة من مشروع مانهاتن، حين كان لكل عنصر جديد احتمال التأثير في المجهود الحربي.

عملية الاكتشاف

القصف بالنيوترونات: أنشأ الفريق الأمريكيوم بقذف البلوتونيوم-239 بالنيوترونات في سيكلوترون بيركلي. امتص البلوتونيوم النيوترونات وخضع لتحلل بيتا، فتحول إلى العنصر 95.

الفصل الكيميائي: كان التحدي الأكبر هو فصل العنصر الجديد عن البلوتونيوم والأكتينيدات الأخرى. وطوّر فريق Seaborg تقنيات كيميائية مبتكرة كشفت الخصائص الفريدة للأمريكيوم وأكدت أنه عنصر جديد.

التسمية الوطنية

الفخر الأمريكي: سمّى المكتشفون العنصر 95 "americium" نسبة إلى الأمريكتين، تكريماً خاصاً للإسهام الأمريكي في العلوم النووية خلال الحرب العالمية الثانية. وبذلك أصبح أول عنصر يُسمى باسم قارة بدلاً من شخص أو مكان.

التوازي العلمي: اتبعت التسمية النمط الذي أرساه اليوروبيوم (العنصر 63)، فأنشأت توازياً جميلاً بين العالم القديم (أوروبا) والعالم الجديد (أمريكا) في الجدول الدوري.

السرية في زمن الحرب

أبحاث سرية: مثل الاكتشافات النووية الأخرى في زمن الحرب، ظل وجود الأمريكيوم سرياً حتى انتهاء الحرب. ولم يُعلن عن الاكتشاف علناً حتى عام 1945، بعد استخدام القنابل الذرية.

سياق مشروع مانهاتن: رغم أن الأمريكيوم نفسه لم تكن له تطبيقات فورية في الأسلحة، فإن اكتشافه ساعد العلماء على فهم كيمياء الأكتينيدات والتفاعلات النووية الضرورية لإنتاج البلوتونيوم وتصميم الأسلحة.

الأهمية العلمية

فهم سلسلة الأكتينيدات: ساعد اكتشاف الأمريكيوم على تأكيد نظرية Seaborg الثورية لسلسلة الأكتينيدات، موضحاً أن العناصر 89-103 تشكل مجموعة منفصلة مماثلة للانثانيدات. وقد أكسب هذا الاستبصار Seaborg جائزة نوبل في الكيمياء عام 1951.

الخصائص الكيميائية: كشفت الدراسات المبكرة للأمريكيوم أن له خصائص كيميائية مختلفة عن البلوتونيوم وعن الأكتينيدات الأخف، مما وفر رؤى أساسية في كيمياء العناصر الثقيلة لا تزال توجه الأبحاث حتى اليوم.

الاستخدامات

فيما يُستخدم أمريكيوم

تقنية اكتشاف الدخان

كاشفات الدخان بالتأين: أمريكيوم-241 هو المكوّن الأساسي لمعظم كاشفات الدخان المنزلية حول العالم، إذ يحمي ملايين الأرواح يومياً. وتؤيّن كمية ضئيلة (نحو 1 ميكروغرام) الهواءَ في حجرة الكاشف، فتُنشئ تياراً كهربائياً صغيراً تعوقه جسيمات الدخان، مما يفعّل الإنذار.

السلامة من الحرائق الصناعية: تحمي أنظمة اكتشاف الدخان واسعة النطاق المعتمدة على الأمريكيوم المنشآت الصناعية والمطارات والأنفاق وغيرها من البنى التحتية الحيوية. ويمكن لهذه الأنظمة اكتشاف الحرائق في وقت أبكر من الكاشفات البصرية، ولا سيما الحرائق سريعة الاحتراق قليلة الدخان.

التطبيقات الصناعية

قياس السماكة: تُستخدم مصادر أمريكيوم-241 في مقاييس السماكة الصناعية التي تقيس مواد مثل الورق والبلاستيك والزجاج والصفائح المعدنية أثناء التصنيع. ويوفر إشعاع ألفا الثابت قياسات دقيقة من دون تلامس، وهي ضرورية لمراقبة الجودة.

تسجيل آبار النفط: تساعد مصادر النيوترونات من الأمريكيوم والبيريليوم مهندسي النفط على تحليل التكوينات الصخرية الجوفية وتحديد مكامن النفط والغاز. وتُعد هذه التقنية ضرورية لاستخراج الموارد بكفاءة وحماية البيئة.

الأبحاث النووية

مصادر النيوترونات: يُنتج خلط أمريكيوم-241 مع البيريليوم مصادر نيوترونات محمولة تُستخدم في تحليل التنشيط النيوتروني، مما يساعد العلماء على تحديد التركيب العنصري للمواد من دون إتلاف العينات.

أبحاث جسيمات ألفا: يجعل انبعاث ألفا الثابت من Am-241 هذا النظير ذا قيمة في معايرة معدات كشف الإشعاع ودراسة تفاعلات جسيمات ألفا مع المادة.

البحث العلمي

كيمياء الأكتينيدات: يُستخدم الأمريكيوم نموذجاً لدراسة السلوك الكيميائي لعناصر الأكتينيدات الثقيلة، مما يساعد العلماء على فهم كيفية التعامل مع العناصر العابرة لليورانيوم الأخرى ومعالجتها بأمان.

دراسات إشعاع الفضاء: تساعد الأبحاث على الأمريكيوم العلماء في فهم سلوك عناصر الأكتينيدات تحت تأثير الإشعاع الكوني، مما يسهم في تطوير تقنيات استكشاف الفضاء ووسائل الحماية من الإشعاع.

التطبيقات الطبية والتحليلية

قياس كثافة العظام: تستخدم أجهزة طبية متخصصة مصادر الأمريكيوم لقياس كثافة العظام بدقة، مما يساعد على تشخيص هشاشة العظام ومراقبة فعالية العلاج.

التأريخ الأثري: يساعد تحليل التنشيط النيوتروني باستخدام مصادر الأمريكيوم علماء الآثار على تحديد عمر القطع الأثرية ومصدرها من خلال تحليل تركيبها العنصري.

السلامة المنزلية

كاشفات الدخان: الاستخدام الأكثر شيوعاً للأمريكيوم هو في كاشفات الدخان بالتأين الموجودة في المنازل والمكاتب والمباني العامة حول العالم. ويحتوي كل كاشف على نحو 0.9 ميكروكيوري من أمريكيوم-241، محكم الإغلاق بأمان داخل حجرة معدنية لا تشكل خطراً صحياً أثناء الاستخدام العادي.

ميزات سلامة المستهلك: تتضمن كاشفات الدخان الحديثة التي تحتوي على الأمريكيوم تصاميم مقاومة للعبث، وتحذيرات من انخفاض البطارية، وتعليمات واضحة للتخلص منها، لضمان التعامل الآمن طوال عمرها البالغ 10 سنوات.

مراقبة الجودة الصناعية

مقاييس التصنيع: تُعد مقاييس السماكة المعتمدة على الأمريكيوم معدات قياسية في مصانع الورق ومصانع الصلب ومنشآت تصنيع البلاستيك، إذ تضمن اتساق جودة المنتجات وتقلل الهدر.

الاختبار غير المتلف: يتيح التصوير الإشعاعي الصناعي باستخدام مصادر الأمريكيوم للمهندسين فحص اللحامات والمسبوكات والمنشآت بحثاً عن العيوب من دون إتلاف المواد المختبرة.

صناعة الطاقة

استكشاف النفط والغاز: تُعد مصادر النيوترونات من الأمريكيوم والبيريليوم أدوات أساسية لجيولوجيي النفط، إذ تساعد على تحديد الموارد الجوفية وتحسين عمليات الحفر.

التطبيقات البحثية

المعايير المختبرية: تستخدم مرافق البحث الأمريكيوم معياراً مرجعياً لمعايرة معدات كشف الإشعاع ودراسة كيمياء عناصر الأكتينيدات.

ملاحظة عن السلامة: رغم أن للأمريكيوم تطبيقات عملية، فإن جميع الاستخدامات تخضع لتنظيم صارم. يجب التخلص من كاشفات الدخان التالفة بطريقة مناسبة عبر القنوات المعتمدة، ولا يجوز رميها في النفايات العادية.

مصدره

وجوده الطبيعي

0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements

عنصر اصطناعي بالكامل

لا يوجد في الطبيعة: لا يوجد الأمريكيوم طبيعياً على الأرض. ورغم أنه ربما كان موجوداً بكميات ضئيلة عند تشكل الأرض قبل 4.6 مليار سنة، فإن عمر النصف القصير نسبياً يعني أن أي أمريكيوم بدائي قد تحلل منذ زمن بعيد.

إنتاج المفاعلات النووية

تحلل البلوتونيوم: يُنتج معظم الأمريكيوم من تحلل البلوتونيوم-241 في نفايات المفاعلات النووية. ويبلغ عمر النصف لـ Pu-241 مقدار 14.4 سنة، ويتحلل إلى Am-241، الذي يتراكم بعد ذلك في الوقود النووي المستهلك بمرور الوقت.

القصف بالنيوترونات: يمكن أيضاً إنتاج الأمريكيوم بقذف البلوتونيوم-239 بالنيوترونات في المفاعلات النووية، رغم أن ذلك أقل شيوعاً من إنتاجه عبر تحلل البلوتونيوم.

استخلاصه من النفايات النووية

عمليات إعادة المعالجة: تستطيع البلدان التي تملك قدرات إعادة معالجة الوقود النووي استخلاص الأمريكيوم من الوقود النووي المستهلك. ثم يُنقّى هذا الأمريكيوم لاستخدامه في كاشفات الدخان والتطبيقات الصناعية.

تحدي إدارة النفايات: يفرض الأمريكيوم الموجود في النفايات النووية تحديات تخزين طويلة الأمد بسبب عمر نصفه البالغ 432 سنة. وتهدف تصاميم المفاعلات المتقدمة إلى تحويل الأمريكيوم إلى عناصر أقصر عمراً أو مستقرة.

الإنتاج العالمي

موردون محدودون: لا تنتج الأمريكيوم للاستخدام التجاري سوى بضعة مرافق حول العالم، تقع أساساً في الولايات المتحدة وروسيا وبلجيكا. ويُقاس الإنتاج عالمياً بالكيلوغرامات سنوياً.

تحديات التوريد: تجعل متطلبات الإنتاج والمناولة المتخصصة الأمريكيوم مكلفاً، وقد تؤدي أحياناً إلى نقص في الإمدادات، مما يدفع إلى البحث عن تقنيات بديلة لاكتشاف الدخان.

التعامل

السلامة

أمريكيوم مشع. It has no stable isotope — every nucleus decays. يتطلب التعامل معه تدريعًا وترخيصًا مناسبين.

خطر إشعاعي كبير

باعث لجسيمات ألفا: يصدر أمريكيوم-241 جسيمات ألفا ويبلغ عمر نصفه 432 سنة. ورغم أن إشعاع ألفا لا يستطيع اختراق الجلد، فإن الأمريكيوم يشكل مخاطر صحية داخلية خطيرة إذا استُنشق أو ابتُلع أو دخل الجسم عبر الجروح.

مخاطر التلوث الداخلي

التراكم في العظام والكبد: إذا دخل الأمريكيوم الجسم، فإنه يميل إلى التراكم في العظام وأنسجة الكبد، حيث يمكن أن يسبب أضراراً إشعاعية طويلة الأمد والسرطان وتأثيرات وراثية. وحتى الكميات الصغيرة قد تشكل مخاطر صحية كبيرة.

مخاطر الاستنشاق: يمثل غبار الأمريكيوم أو جسيماته أكبر خطر عند استنشاقها. وتُعد معدات الوقاية، بما فيها أجهزة التنفس وأنظمة الاحتواء، ضرورية عند التعامل مع أي شيء عدا المصادر المحكمة الإغلاق.

السلامة المنزلية

سلامة كاشفات الدخان: يكون الأمريكيوم الموجود في كاشفات الدخان المنزلية محتوياً بأمان ولا يشكل خطراً أثناء الاستخدام العادي. ومع ذلك، يجب عدم تفكيك الكاشفات التالفة مطلقاً، ويجب التخلص منها بطريقة مناسبة عبر البرامج المعتمدة.

التخلص السليم: لا ترمِ كاشفات الدخان المحتوية على الأمريكيوم في النفايات العادية مطلقاً. يقدم العديد من المصنعين برامج إرجاع مجانية، وتنظم مجتمعات كثيرة فعاليات جمع خاصة للمواد المشعة.

المناولة المهنية

المرافق المرخصة فقط: يجب ألا تُناوَل الكميات التجارية من الأمريكيوم إلا في المرافق النووية المرخصة التي تملك قدرات مناسبة للاحتواء والمراقبة والتخلص من النفايات.

الاستجابة للطوارئ: يتطلب أي تلوث مشتبه به بالأمريكيوم استجابة مهنية فورية من خبراء السلامة الإشعاعية، وقد يتطلب تقييماً طبياً على يد اختصاصيين في طب الإشعاع.

إجابات سريعة

أمريكيوم: أسئلة شائعة

What is أمريكيوم?

أمريكيوم (symbol Am) is element 95 on the periodic table, a أكتينيد in period 7. The element quietly sitting in millions of smoke detectors worldwide. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.

What is the electron configuration of أمريكيوم?

أمريكيوم's ground-state electron configuration is [Rn] 5f⁷ 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 25, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of أمريكيوم?

أمريكيوم melts at 1449 K (1175.9 °C) and boils at 2284 K (2010.9 °C).

What is the atomic mass of أمريكيوم?

أمريكيوم has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 243, is the mass number of its longest-lived known isotope.

How dense is أمريكيوم?

أمريكيوم has a density of 12 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of أمريكيوم is about 12× heavier.

What is the electronegativity of أمريكيوم?

أمريكيوم has a Pauling electronegativity of 1.13. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered أمريكيوم, and when?

أمريكيوم was discovered in 1944 by Seaborg, James, Morgan & Ghiorso. It is named after the Americas.

How common is أمريكيوم on Earth?

أمريكيوم does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.

Is أمريكيوم radioactive?

Yes. أمريكيوم has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.

→ السابق Pu Plutonium Element 94 · Actinide التالي ← Cm Curium Element 96 · Actinide