95 Am Америций 243*
актиноид f-block Period 7 Radioactive Synthetic

Америций

Am · Element 95

The element quietly sitting in millions of smoke detectors worldwide.

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 243 u
ELECTRON CONFIGURATION [Rn] 5f⁷ 7s²
94Pu All 118 96Cm

Строение

Атом америций

Это не схема 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 связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место америций занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 12 g/cm³ 72%
Температура Плавления 1449 K 64%
Температура Кипения 2284 K 48%
Удельная теплоёмкость 0.11 J/g·K
Теплопроводность 10 W/m·K 24%

Атомные

Атомный Радиус 159 pm 50%
Ковалентный радиус 180 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 244 pm

Электронные

Электроотрицательность 1.13 14%
Энергия ионизации 576 kJ/mol 21%
Сродство к Электрону —

Распространённость

Распространённость в земной коре 0 mg/kg 0%

Идентификационные

СимволAm
Атомный номер95
Атомная масса243 u
Категорияактиноид
Блокf
Кристаллическая структурагексагональная
Степени окисления+3, +4, +5, +6
Открытие1944
ПервооткрывательSeaborg, James, Morgan & Ghiorso

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a америций atom?

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

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

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

Положение

Положение в таблице

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

OTHER АКТИНОИДЫ

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

История

Что такое америций и как его обнаружили

The element quietly sitting in millions of smoke detectors worldwide.

The discovery of америций

Открытие военного времени — 1944

Glenn T. Seaborg, Ralph A. James, Leon O. Morgan и 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 мог повлиять на ход войны.

Процесс открытия

Нейтронная бомбардировка: Учёные получили америций, бомбардируя плутоний-239 нейтронами в циклотроне Berkeley"s. Плутоний поглощал нейтроны и подвергался бета-распаду, превращаясь в элемент 95.

Химическое разделение: Главной проблемой 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.

Патриотическое название

Американская гордость: Первооткрыватели назвали элемент 95 «americium» в честь Америк, особо отметив вклад США 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, установленному европием (элемент 63), создав красивую параллель между Старым Светом (Европой) и Новым Светом (Америкой) в периодической таблице.

Военная секретность

Секретные исследования: Как и существование других ядерных открытий военного времени, существование америция сохранялось в тайне до окончания войны. Об открытии публично объявили только в 1945 году, после применения атомных бомб.

Контекст Manhattan Project: Хотя сам америций не имел немедленного применения в оружии, его открытие помогло учёным понять химию актиноидов и ядерные реакции, имевшие решающее значение для производства плутония и разработки оружия.

Научное значение

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, что дало важные сведения о химии тяжёлых элементов и по-прежнему определяет исследования.

Применение

Для чего используется америций

Технология обнаружения дыма

Ионизационные дымовые извещатели: Америций-241 — основа большинства бытовых дымовых извещателей по всему миру, ежедневно защищающих 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 при быстро распространяющихся пожарах с небольшим количеством дыма.

Промышленное применение

Измерение толщины: Источники америция-241 используются в промышленных толщиномерах, измеряющих при производстве такие материалы, как бумага, пластик, стекло и металлические листы. Стабильное альфа-излучение обеспечивает точные бесконтактные измерения, необходимые для контроля качества.

Каротаж нефтяных скважин: Нейтронные источники америций—бериллий помогают инженерам-нефтяникам анализировать подземные горные породы и находить месторождения нефти и газа. Эта технология имеет решающее значение для эффективной добычи ресурсов и защиты окружающей среды.

Ядерные исследования

Нейтронные источники: Смесь америция-241 с бериллием создаёт переносные нейтронные источники, используемые в нейтронно-активационном анализе, который помогает учёным определять элементный состав материалов без разрушения образцов.

Исследование альфа-частиц: Стабильное альфа-излучение Am-241 делает его ценным для калибровки оборудования для обнаружения радиации и изучения взаимодействия альфа-частиц с веществом.

Научные исследования

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 космической радиации: Исследования америция помогают учёным понять, как актиноидные элементы ведут себя под воздействием космической радиации, способствуя разработке технологий освоения космоса и радиационной защиты.

Медицинское и аналитическое применение

Измерение плотности костей: Специализированные медицинские устройства 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 определить возраст и происхождение артефактов по их элементному составу.

Бытовая безопасность

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 обычном использовании.

Функции безопасности для потребителей: Современные дымовые извещатели с америцием имеют защищённую от вскрытия конструкцию, предупреждения о разряде батареи и понятные инструкции по утилизации, обеспечивая безопасное обращение на протяжении 10-летнего срока службы.

Промышленный контроль качества

Производственные толщиномеры: Толщиномеры на основе америция являются стандартным оборудованием на бумажных фабриках, сталелитейных предприятиях и производствах 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 исследуемых материалов.

Энергетическая отрасль

Разведка нефти и газа: Нейтронные источники америций—бериллий являются необходимыми инструментами для геологов-нефтяников, помогая находить подземные ресурсы и оптимизировать буровые работы.

Исследовательское применение

Лабораторные эталоны: Исследовательские учреждения используют америций как эталон для калибровки оборудования для обнаружения радиации и изучения химии актиноидных элементов.

Примечание по безопасности: Хотя америций имеет практическое применение, все виды его использования строго регулируются. Повреждённые дымовые извещатели следует надлежащим образом утилизировать через уполномоченные организации и никогда не выбрасывать в обычный мусор.

Откуда он берётся

Встречаемость в природе

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

Полностью синтетический элемент

Отсутствие в природе: Америций не встречается в природе на Земле. Хотя он мог присутствовать в следовых количествах при формировании Земли 4.6 миллиарда лет назад, относительно короткий период полураспада означает, что любой первичный америций давно распался.

Производство в ядерных реакторах

Распад плутония: Большая часть америция образуется при распаде плутония-241 в отходах ядерных реакторов. Период полураспада Pu-241 составляет 14.4 года; он распадается до Am-241, который со временем накапливается в отработавшем ядерном топливе.

Нейтронная бомбардировка: Америций также можно получать бомбардировкой плутония-239 нейтронами в ядерных реакторах, хотя этот способ встречается реже, чем производство в результате распада плутония.

Извлечение из ядерных отходов

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 промышленных целях.

Проблема обращения с отходами: Америций в ядерных отходах создаёт проблемы долгосрочного хранения из-за его периода полураспада, составляющего 432 года. Перспективные конструкции реакторов направлены на превращение америция в элементы с более коротким периодом полураспада или стабильные элементы.

Мировое производство

Ограниченное число поставщиков: Лишь несколько предприятий по всему миру производят америций для коммерческого использования, главным образом в США, России и Бельгии. Мировой объём производства 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

Безопасность

Америций радиоактивен. It has no stable isotope — every nucleus decays. Для обращения требуются соответствующие средства защиты и лицензия.

Значительная радиационная опасность

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.

Риск внутреннего загрязнения

Накопление в костях и печени: Попав в организм, америций обычно накапливается в костной и печёночной тканях, где может вызвать длительное радиационное повреждение, рак и генетические эффекты. Даже небольшие количества могут представлять значительный риск для здоровья.

Опасность вдыхания: Пыль или частицы америция представляют наибольшую опасность при вдыхании. При обращении с чем-либо, кроме герметичных источников, необходимы средства защиты, включая респираторы и системы изоляции.

Бытовая безопасность

Безопасность дымовых извещателей: Америций в бытовых дымовых извещателях безопасно изолирован и не представляет опасности при обычном 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.

Профессиональное обращение

Только лицензированные предприятия: С коммерческими количествами америция должны работать только лицензированные ядерные предприятия, располагающие необходимыми средствами изоляции, мониторинга и утилизации отходов.

Реагирование на чрезвычайные ситуации: При любом подозрении на загрязнение америцием требуется немедленная профессиональная помощь специалистов по радиационной безопасности; также может потребоваться медицинское обследование специалистами по радиационной медицине.

Краткие ответы

Америций: часто задаваемые вопросы

What is Америций?

Америций (symbol Am) is element 95 on the periodic table, a актиноид 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 Америций?

Америций'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 Америций?

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

What is the atomic mass of Америций?

Америций 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 Америций?

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

What is the electronegativity of Америций?

Америций 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 Америций, and when?

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

How common is Америций on Earth?

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

Is Америций radioactive?

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

← Предыдущий Pu Plutonium Element 94 · Actinide Далее → Cm Curium Element 96 · Actinide