Строение
Это не диаграмма из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование химических связей.
Измеренные значения
Каждый столбец показывает положение америций среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные веса IUPAC 2021 года · Справочник CRC по химии и физике · NIST. Значения, отмеченные символом ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Радиус 173 pm — это 0,173 нм, поэтому около 2,89 миллионов таких атомов, расположенных бок о бок, протянулись бы на миллиметр.
Тепловой диапазон
Америций находится в жидком состоянии в диапазоне 835 K — от 1449 K до 2284 K.
История
Элемент, незаметно находящийся в миллионах дымовых извещателей по всему миру.
Glenn T. Seaborg, Ralph A. James, Leon O. Morgan, and Albert Ghiorso открыли америций в University of California, Berkeley, в конце 1944 года. Это открытие произошло в напряжённые последние годы Manhattan Project, когда каждый новый элемент потенциально мог повлиять на ход войны.
Нейтронная бомбардировка: Команда получила америций, облучая плутоний-239 нейтронами в циклотроне Berkeley"s. Плутоний поглощал нейтроны и подвергался бета-распаду, превращаясь в элемент 95.
Химическое разделение: Самой сложной задачей было отделить новый элемент от плутония и других актиноидов. Команда Seaborg"s разработала инновационные химические методы, которые выявили уникальные свойства америция и подтвердили, что это новый элемент.
Американская гордость: Первооткрыватели назвали элемент 95 «americium» в честь Америк, особо отметив вклад американских учёных в ядерную науку во время Второй мировой войны. Это был первый элемент, названный в честь континента, а не человека или места.
Научная параллель: Название соответствовало образцу, заданному европием (элемент 63), создав удачную параллель между Старым Светом (Европой) и Новым Светом (Америкой) в периодической таблице.
Засекреченные исследования: Как и сведения о других ядерных открытиях военного времени, существование америция сохранялось в тайне до окончания войны. Об открытии публично объявили лишь в 1945 году, после применения атомных бомб.
Контекст Manhattan Project: Хотя сам америций не имел непосредственного военного применения, его открытие помогло учёным понять химию актиноидов и ядерные реакции, важные для производства плутония и разработки оружия.
Понимание ряда актиноидов: Открытие америция помогло подтвердить революционную теорию Seaborg о ряде актиноидов, показав, что элементы 89–103 образуют отдельную группу, аналогичную лантаноидам. Это открытие принесло Seaborg Нобелевскую премию по химии в 1951 году.
Химические свойства: Ранние исследования америция показали, что его химические свойства отличаются от свойств как плутония, так и более лёгких актиноидов, предоставив важные сведения о химии тяжёлых элементов, которые и сегодня направляют исследования.
Применение
Ионизационные дымовые извещатели: Америций-241 является основой большинства бытовых дымовых извещателей во всём мире, ежедневно защищая миллионы жизней. Крошечное количество (около 1 микрограмма) ионизирует воздух в камере извещателя, создавая небольшой электрический ток, который нарушается частицами дыма и запускает сигнал тревоги.
Промышленная пожарная безопасность: Крупномасштабные системы обнаружения дыма на основе америция защищают промышленные объекты, аэропорты, туннели и другую критически важную инфраструктуру. Эти системы могут обнаруживать пожары раньше оптических извещателей, особенно быстро распространяющиеся пожары с небольшим количеством дыма.
Измерение толщины: Источники америция-241 применяются в промышленных толщиномерах, измеряющих во время производства такие материалы, как бумага, пластик, стекло и металлические листы. Постоянное альфа-излучение обеспечивает точные бесконтактные измерения, необходимые для контроля качества.
Каротаж нефтяных скважин: Нейтронные источники америций-бериллий помогают инженерам нефтяной отрасли анализировать подземные горные породы и находить залежи нефти и газа. Эта технология имеет решающее значение для эффективной добычи ресурсов и защиты окружающей среды.
Нейтронные источники: Смесь америция-241 с бериллием создаёт переносные нейтронные источники, используемые в нейтронно-активационном анализе. Они помогают учёным определять элементный состав материалов без разрушения образцов.
Исследование альфа-частиц: Постоянное альфа-излучение Am-241 делает его ценным для калибровки оборудования для обнаружения излучения и изучения взаимодействия альфа-частиц с веществом.
Химия актиноидов: Америций служит моделью для изучения химического поведения тяжёлых актиноидных элементов, помогая учёным понять, как безопасно обращаться с другими трансурановыми элементами и перерабатывать их.
Исследования космического излучения: Исследования америция помогают учёным понять, как актиноидные элементы ведут себя под воздействием космического излучения, способствуя развитию технологий освоения космоса и радиационной защиты.
Измерение плотности костей: Специализированные медицинские приборы используют источники америция для точного измерения плотности костей, помогая диагностировать остеопороз и контролировать эффективность лечения.
Археологическое датирование: Нейтронно-активационный анализ с использованием источников америция помогает археологам определять возраст и происхождение артефактов по их элементному составу.
Дымовые извещатели: Наиболее распространённое применение америция — ионизационные дымовые извещатели, установленные в домах, офисах и общественных зданиях по всему миру. Каждый извещатель содержит около 0.9 микрокюри америция-241, безопасно герметизированного в металлической камере, которая не представляет опасности для здоровья при нормальном использовании.
Функции потребительской безопасности: Современные дымовые извещатели с америцием оснащены защищённой от вскрытия конструкцией, предупреждением о низком заряде батареи и понятными инструкциями по утилизации, обеспечивая безопасное обращение на протяжении всего срока службы в 10 лет.
Производственные толщиномеры: Толщиномеры на основе америция являются стандартным оборудованием на бумажных фабриках, сталелитейных заводах и предприятиях по производству пластмасс, обеспечивая стабильное качество продукции и сокращая отходы.
Неразрушающий контроль: Промышленная радиография с использованием источников америция позволяет инженерам проверять сварные швы, отливки и конструкции на наличие дефектов без повреждения испытываемых материалов.
Разведка нефти и газа: Нейтронные источники америций-бериллий являются важными инструментами для геологов нефтяной отрасли, помогая находить подземные ресурсы и оптимизировать буровые работы.
Лабораторные эталоны: Исследовательские учреждения используют америций в качестве эталона для калибровки оборудования для обнаружения излучения и изучения химии актиноидных элементов.
Примечание по безопасности: Хотя америций имеет практическое применение, все виды его использования строго регулируются. Повреждённые дымовые извещатели следует утилизировать надлежащим образом через уполномоченные организации и никогда не выбрасывать в обычный мусор.
Откуда он происходит
0 мг/кг земной коры · более распространён, чем 0% элементов
Отсутствие в природе: Америций не встречается в природе на Земле. Хотя он мог присутствовать в следовых количествах при образовании Земли 4.6 миллиарда лет назад, относительно короткий период полураспада означает, что весь первичный америций давно распался.
Распад плутония: Большая часть америция образуется при распаде плутония-241 в отходах ядерных реакторов. Pu-241 имеет период полураспада 14.4 года и распадается до Am-241, который со временем накапливается в отработавшем ядерном топливе.
Нейтронная бомбардировка: Америций также можно получать облучением плутония-239 нейтронами в ядерных реакторах, хотя этот способ менее распространён, чем производство за счёт распада плутония.
Операции по переработке: Страны, располагающие возможностями переработки ядерного топлива, могут извлекать америций из отработавшего ядерного топлива. Затем этот америций очищают для использования в дымовых извещателях и промышленности.
Проблема обращения с отходами: Америций в ядерных отходах создаёт проблемы долгосрочного хранения из-за периода полураспада 432 года. Современные конструкции реакторов призваны превращать америций в короткоживущие или стабильные элементы.
Ограниченное число поставщиков: Только несколько предприятий в мире производят америций для коммерческого использования, главным образом в Соединённых Штатах, России и Бельгии. Мировое производство измеряется килограммами в год.
Проблемы поставок: Специализированные требования к производству и обращению делают америций дорогим и иногда приводят к дефициту поставок, стимулируя исследования альтернативных технологий обнаружения дыма.
Обращение
Америций радиоактивен. У него нет стабильных изотопов — каждое ядро распадается. Для обращения требуются соответствующие средства защиты и лицензия.
Альфа-излучатель: Америций-241 испускает альфа-частицы и имеет период полураспада 432 года. Хотя альфа-излучение не может проникнуть через кожу, америций представляет серьёзную внутреннюю опасность для здоровья при вдыхании, проглатывании или попадании в организм через раны.
Накопление в костях и печени: При попадании в организм америций обычно накапливается в костях и тканях печени, где может вызывать долгосрочное радиационное повреждение, рак и генетические нарушения. Даже небольшие количества могут представлять значительную опасность для здоровья.
Опасность при вдыхании: Пыль или частицы америция представляют наибольшую опасность при вдыхании. Защитное оборудование, включая респираторы и системы локализации, необходимо при обращении с любыми источниками, кроме герметичных.
Безопасность дымовых извещателей: Америций в бытовых дымовых извещателях безопасно изолирован и не представляет опасности при нормальном использовании. Однако повреждённые извещатели нельзя разбирать; их необходимо надлежащим образом утилизировать через уполномоченные программы.
Надлежащая утилизация: Никогда не выбрасывайте дымовые извещатели, содержащие америций, в обычный мусор. Многие производители предлагают бесплатные программы возврата, а во многих населённых пунктах проводятся специальные мероприятия по сбору радиоактивных материалов.
Только лицензированные объекты: С коммерческими количествами америция должны работать только лицензированные ядерные объекты, располагающие необходимыми возможностями локализации, мониторинга и утилизации отходов.
Действия в чрезвычайных ситуациях: При любом подозрении на загрязнение америцием требуется немедленная профессиональная помощь специалистов по радиационной безопасности; может потребоваться медицинское обследование у специалистов по радиационной медицине.
Краткие ответы
Америций (символ Am) — элемент 95 в периодической таблице, представитель семейства актиноид в 7 периоде. Элемент, незаметно находящийся в миллионах дымовых извещателей по всему миру. При комнатной температуре это твёрдое вещество, и оно радиоактивно.
[Rn] 5f⁷ 7s²; она включает 7 занятых электронных оболочек с распределением 2, 8, 18, 32, 25, 8, 2.Америций плавится при 1449 K (1175.9 °C) и кипит при 2284 K (2010.9 °C).
У Америций нет стабильных изотопов, поэтому для него не существует стандартной атомной массы. Указанное значение 243 — массовое число наиболее долгоживущего известного изотопа.
Плотность Америций составляет 12 г/см³. Плотность воды — 1,0 г/см³, поэтому блок из Америций примерно в 12× тяжелее.
Электроотрицательность Америций по шкале Полинга составляет 1.13. Шкала простирается от 0,70 (франций, наименее склонный притягивать электроны) до 3,98 (фтор, наиболее склонный). Такое низкое значение означает, что он легко отдаёт свои внешние электроны, образуя положительные ионы.
Америций был открыт в 1944 году Seaborg, James, Morgan & Ghiorso. Назван в честь америка.
Америций практически не встречается в природе на Земле — его получают в реакторе или ускорителе.
Да. Америций не имеет стабильных изотопов — каждое его ядро распадается. В природе он не встречается в количествах, пригодных для использования, и должен быть синтезирован.