กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 30 นาที

อเมริเซียม

อเมริเซียม เป็น ธาตุเคมีสังเคราะห์ มี สัญลักษณ์ Am และ เลขอะตอม 95 เป็น ธาตุกัมมันตรังสี และเป็นสมาชิกท ราน ส์ยูเรเนียม ในอนุกรมแอกทิ ไน ด์ใน ตาราง ธาตุ อยู่ใต้ธาตุ แลนทาไน ด์...

อเมริเซียม

บทความนี้ดีมาก คลิกที่นี่เพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติม

อเมริเซียม  95แอม
แผ่นโลหะอะเมริเซียม-241 ขนาดเล็กภายใต้กล้องจุลทรรศน์
อเมริเซียม
การออกเสียง/ ˌ æ m ə ˈ r ə s i ə m / ​( AM -ər- ISS -ee-əm )
รูปร่างสีขาวเงิน
เลขมวล[243]
อะเมริเซียมในตารางธาตุ
ไฮโดรเจนฮีเลียม
ลิเธียมเบริลเลียมโบรอนคาร์บอนไนโตรเจนออกซิเจนฟลูออรีนนีออน
โซเดียมแมกนีเซียมอะลูมิเนียมซิลิคอนฟอสฟอรัสกำมะถันคลอรีนอาร์กอน
โพแทสเซียมแคลเซียมสแกนเดียมไทเทเนียมวาเนเดียมโครเมียมแมงกานีสเหล็กโคบอลต์นิกเกิลทองแดงสังกะสีแกลเลียมเจอร์เมเนียมสารหนูซีลีเนียมโบรมีนคริปทอน
รูบิเดียมสตรอนเทียมอิตเทรียมเซอร์โคเนียมไนโอเบียมโมลิบเดนัมเทคนีเทียมรูทีเนียมโรเดียมแพลเลเดียมเงินแคดเมียมอินเดียมดีบุกพลวงเทลลูเรียมไอโอดีนซีนอน
ซีเซียมแบเรียมแลนทานัมซีเรียมพราเซโอดีเมียมนีโอไดเมียมโพรมีเทียมซาแมเรียมยูโรเปียมแกโดลิเนียมเทอร์เบียมดิสโพรเซียมโฮลเมียมเออร์เบียมทูเลียมอิตเทอร์เบียมลูทีเซียมแฮฟเนียมแทนทาลัมทังสเตนรีเนียมออสเมียมอิริเดียมแพลทินัมทองปรอท (ธาตุ)แทลเลียมตะกั่วบิสมัทพอโลเนียมแอสทาทีนเรดอน
แฟรนเซียมเรเดียมแอกทิเนียมธอร์เรียมโปรแทคติเนียมยูเรเนียมเนปทูเนียมพลูโตเนียมอเมริเซียมคูเรียมเบอร์คีเลียมแคลิฟอร์เนียมไอน์สไตเนียมเฟอร์เมียมเมนเดเลเวียมโนเบลียมลอว์เรนเซียมรัทเทอร์ฟอร์เดียมดับเนียมซีบอร์เจียมโบห์เรียมฮัสเซียมไมท์เนเรียมดาร์มสตัดเทียมรังสีเอกซ์โคเปอร์นิเซียมนิโฮเนียมเฟลโรเวียมมอสโกเวียมลิเวอร์โมเรียมเทนเนสซีโอกาเนสสัน
ยุโรปอเมริกา ↓ —
พลูโตเนียมอะเมริเซียมคูเรียม
เลขอะตอม( Z )95
กลุ่มกลุ่ม f-block (ไม่มีหมายเลข)
ระยะเวลาคาบเรียนที่ 7
ปิดกั้น บล็อก f
การจัดเรียงอิเล็กตรอน[ Rn ] 5f 7 7s 2
อิเล็กตรอนต่อเปลือก2, 8, 18, 32, 25, 8, 2
คุณสมบัติทางกายภาพ
เฟสที่  STPแข็ง
จุดหลอมเหลว1449  เคลวิน (1176 องศาเซลเซียส, 2149 องศาฟาเรนไฮต์)
จุดเดือด2880 K (2607 °C, 4725 °F) (คำนวณ)
ความหนาแน่น(ใกล้  อุณหภูมิห้อง )12 กรัม/ซม. ³
ความร้อนของการหลอมเหลว14.39  กิโลจูล/โมล
ความจุความร้อนโมลาร์28 [ 1 ]  J/(mol·K)
ความดันไอ
พี  (ปาสคาล)1 10 100 1 กก. 10k 100 กก.
ที่  T  (K)1239 1356
คุณสมบัติของอะตอม
สถานะออกซิเดชันทั่วไป: +3 +2, [ 3 ] +4, [ 3 ] +5, [ 3 ] +6, [ 3 ] +7 [ 2 ]
ค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีระดับของพอลลิง: 1.3
พลังงานไอออนไนเซชัน
  • อันดับ 1: 578 กิโลจูล/โมล
รัศมีอะตอมเชิงประจักษ์: 173  น.
รัศมีโควาเลนต์180±6 น.
เส้นสีในช่วงสเปกตรัม
เส้นสเปกตรัมของอะเมริเซียม
คุณสมบัติอื่นๆ
ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติสังเคราะห์
โครงสร้างผลึกโครงสร้างผลึกแบบหกเหลี่ยม คู่(dhcp)
โครงสร้างผลึกแบบอัดแน่นหกเหลี่ยมคู่สำหรับอะเมริเซียม
การนำความร้อน10 วัตต์/(เมตร⋅เคลวิน)
ความต้านทานไฟฟ้า0.69 µΩ⋅m [ 1 ]
การจัดเรียงแม่เหล็กพาราแมกเนติก
ความไวต่อสนามแม่เหล็กโมลาร์+1 000 .0 × 10 −6  cm 3 /mol [ 4 ]
หมายเลข CAS7440-35-9
ประวัติศาสตร์
การตั้งชื่อหลังจากทวีปอเมริกา
การค้นพบเกล็น ที. ซีบอร์ก , ราล์ฟ เอ. เจมส์ , ลีออน โอ. มอร์แกน , อัลเบิร์ต จิออร์โซ(1944)
ไอโซโทปของอะเมริเซียม
ไอโซโทปหลัก[ 5 ]การผุพัง
ไอโซโทปความอุดมสมบูรณ์ครึ่งชีวิต( t 1/2 )โหมดผลิตภัณฑ์
241ม.ซินธ์432.6 หลาα237น.
เอสเอฟ
242ม. ซินธ์ 16.02 น.เบต้า242ซม.
ε242พู
242ม.1แอม ซินธ์ 141 ปีมัน242ม.
α238นพ.
243ม. ซินธ์ 7350 หลาα239น.
เอสเอฟ

อเมริเซียมเป็นธาตุเคมีสังเคราะห์มีสัญลักษณ์Amและเลขอะตอม 95 เป็นธาตุกัมมันตรังสีและเป็นสมาชิกท ราน ส์ยูเรเนียม ในอนุกรมแอกทิ ไนด์ในตาราง ธาตุ อยู่ใต้ธาตุแลนทาไน ด์ ยูโรเปีย ม จึงได้รับการตั้งชื่อตามทวีปอเมริกาโดยการเปรียบเทียบ[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]

อะเมริเซียมถูกผลิตขึ้นครั้งแรกในปี 1944 โดยกลุ่มของเกล็น ที. ซีบอร์กจากเบิร์กลีย์ รัฐแคลิฟอร์เนียที่ห้องปฏิบัติการโลหะวิทยาของมหาวิทยาลัยชิคาโกซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการแมนฮัตตันแม้ว่าจะเป็นธาตุลำดับที่สามในอนุกรมทรานส์ยูเรเนียม แต่ก็ถูกค้นพบเป็นลำดับที่สี่ รองจากคูเรียม ซึ่งหนักกว่า การค้นพบนี้ถูกเก็บเป็นความลับและเปิดเผยต่อสาธารณชนในเดือนพฤศจิกายนปี 1945 เท่านั้น อะเมริเซียมส่วนใหญ่ผลิตโดยการนำยูเรเนียมหรือพลูโทเนียมมายิงด้วยนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ โดย เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วหนึ่งตันจะมีอะเมริเซียมประมาณ 100 กรัม มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องตรวจจับควันแบบห้องไอออนไนเซชัน เชิงพาณิชย์ รวมถึงในแหล่งกำเนิดนิวตรอน และมาตรวัดทางอุตสาหกรรม มีการเสนอการใช้งานที่แปลกใหม่หลายอย่างสำหรับไอโซโทป242m Am เช่นแบตเตอรี่นิวเคลียร์หรือเชื้อเพลิงสำหรับยานอวกาศที่มีระบบขับเคลื่อน ด้วยนิวเคลียร์ แต่การใช้งานเหล่านั้นยังคงถูกจำกัดด้วยความหายากและราคาสูงของไอโซเมอ ร์ นิวเคลียร์นี้

อะเมริเซียมเป็น โลหะ กัมมันตรังสี ที่ค่อนข้างอ่อน มีลักษณะสีเงินไอโซโทป ที่พบได้บ่อยที่สุด คือ241Amและ243Amในสารประกอบทางเคมี อะเมริเซียมมักมีสถานะออกซิเดชัน +3 โดยเฉพาะในสารละลาย นอกจาก นี้ยังพบสถานะออกซิเดชันอื่นๆ อีกหลายสถานะ ตั้งแต่ +2 ถึง +7 ซึ่งสามารถระบุได้จาก สเปกตรัม การดูดกลืนแสงที่เป็นลักษณะเฉพาะ โครงสร้างผลึกของอะเมริเซียมแข็งและสารประกอบของมันมีข้อบกพร่องทางกัมมันตรังสีภายในเล็กน้อย เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกที่เกิดจากการฉายรังสีอัลฟาข้อบกพร่องเหล่านี้สะสมมากขึ้นตามเวลา ซึ่งอาจทำให้คุณสมบัติของวัสดุบางอย่างเปลี่ยนแปลงไป และจะเห็นได้ชัดเจนมากขึ้นในตัวอย่างที่มีอายุมาก

ประวัติศาสตร์

เครื่องเร่งอนุภาคไซโคลตรอนขนาด 60 นิ้ว ที่ห้องปฏิบัติการรังสีลอว์เรนซ์มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ในเดือนสิงหาคม ปี 1939

แม้ว่าอะเมริเซียมน่าจะถูกผลิตขึ้นในการทดลองนิวเคลียร์ก่อนหน้านี้ แต่ก็ถูกสังเคราะห์แยก และระบุอย่างตั้งใจเป็นครั้งแรกในช่วงปลายฤดูใบไม้ร่วงปี 1944 ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์โดยGlenn T. Seaborg , Leon O. Morgan, Ralph A. JamesและAlbert Ghiorso พวกเขาใช้ ไซโคลตรอนขนาด 60 นิ้วที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์[ 9 ]ธาตุนี้ได้รับการระบุทางเคมีที่ห้องปฏิบัติการโลหะวิทยา (ปัจจุบันคือห้องปฏิบัติการแห่งชาติอาร์กอน ) ของมหาวิทยาลัยชิคาโกอะเมริเซียมเป็นธาตุทรานส์ยูเรเนียม ลำดับที่สี่ที่ถูกค้นพบ ต่อจาก เนปทูเนียมพลูโทเนียมที่เบากว่าและคูเรียม ที่หนักกว่า ในขณะนั้นตารางธาตุได้รับการปรับโครงสร้างใหม่โดย Seaborg ให้เป็นรูปแบบปัจจุบัน โดยมีแถวแอกทิไนด์อยู่ด้านล่างแถวแลนทา ไนด์ ทำให้ตำแหน่งของอะเมริเซียมอยู่ด้านล่างธาตุคู่แฝดแลนทาไนด์อย่างยูโรเปียม จึงตั้งชื่อตามทวีปอเมริกา โดยการเปรียบเทียบ ว่า "ชื่ออะเมริเซียม (ตามทวีปอเมริกา) และสัญลักษณ์ Am ได้รับการเสนอแนะสำหรับธาตุนี้บนพื้นฐานของตำแหน่งที่เป็นสมาชิกลำดับที่หกของอนุกรมแอกทิไนด์ของธาตุหายาก ซึ่งคล้ายคลึงกับยูโรเปียม Eu ของอนุกรมแลนทาไนด์" [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]

ธาตุใหม่นี้ถูกแยกออกจากออกไซด์ ของมัน ด้วยกระบวนการที่ซับซ้อนหลายขั้นตอน ขั้นแรก สารละลาย พลูโทเนียม -239 ไนเตรตถูกเคลือบลงบน แผ่นฟอยล์ แพลทินัมที่มีพื้นที่ประมาณ 0.5 cm² จากนั้นสารละลายถูกระเหย และสารตกค้างถูกเปลี่ยนเป็นพลูโทเนียมไดออกไซด์ (PuO₂ )โดยการเผา หลังจากฉายรังสีไซโคลตรอน แล้วสารเคลือบถูกละลายด้วยกรดไนตริก จากนั้นตกตะกอนเป็นไฮดรอกไซด์โดยใช้ สารละลายแอมโมเนีย เข้มข้น สารตกค้างถูกละลายในกรดเปอร์คลอริกการแยกเพิ่มเติมดำเนินการโดยการแลกเปลี่ยนไอออนทำให้ได้ไอโซโทปของคูเรียม การแยกคูเรียมและอะเมริเซียมนั้นต้องใช้ความพยายามอย่างมาก จนในตอนแรกกลุ่มเบิร์กลีย์เรียกธาตุเหล่านี้ว่าแพนเดโมเนียม[ 13 ] (มาจากภาษากรีกที่แปลว่าปีศาจทั้งหมดหรือนรก ) และเดลิเรียม (มาจากภาษาละตินที่แปลว่าความบ้าคลั่ง ) [ 8 ] [ 14 ]

การทดลองเบื้องต้นได้ให้ไอโซโทปของอะเมริเซียมสี่ชนิด ได้แก่241Am , 242Am , 239Amและ238Am อะเมริเซียม-241ได้มาโดยตรงจากพลูโทเนียมเมื่อดูดซับนิวตรอนสองตัว มันสลายตัวโดยการปล่อยอนุภาคอัลฟาไปเป็น237Np ; ครึ่งชีวิตของการสลายตัวนี้ถูกกำหนดครั้งแรกว่า510 ± 20ปี แต่ได้รับการแก้ไขเป็น 432.2 ปี[ 15 ]

เวลานั้นเปรียบเสมือนครึ่งชีวิต

ไอโซโทปที่สอง242 Am ถูกสร้างขึ้นจากการยิงนิวตรอนใส่ 241 Am ที่สร้างขึ้นแล้ว เมื่อเกิด การสลายตัวแบบ βอย่าง รวดเร็ว 242 Am จะเปลี่ยนเป็นไอโซโทปของคูเรียม242 Cm (ซึ่งถูกค้นพบก่อนหน้านี้) ครึ่งชีวิตของการสลายตัวนี้ถูกกำหนดไว้เบื้องต้นที่ 17 ชั่วโมง ซึ่งใกล้เคียงกับค่าที่ยอมรับในปัจจุบันที่ 16.02 ชั่วโมง[ 15 ]

การค้นพบอะเมริเซียมและคูเรียมในปี 1944 มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับโครงการแมนฮัตตันผลลัพธ์เป็นความลับและเปิดเผยอย่างเป็นทางการในปี 1945 เท่านั้น ซีบอร์กได้เปิดเผยการสังเคราะห์ธาตุ 95 และ 96 ในรายการวิทยุสำหรับเด็กในสหรัฐอเมริกาQuiz Kidsห้าวันก่อนการนำเสนออย่างเป็นทางการใน การประชุม สมาคมเคมีอเมริกันในวันที่ 11 พฤศจิกายน 1945 เมื่อผู้ฟังคนหนึ่งถามว่ามีการค้นพบธาตุทรานส์ยูเรเนียมใหม่นอกเหนือจากพลูโตเนียมและเนปทูเนียมในช่วงสงครามหรือไม่[ 8 ]หลังจากการค้นพบไอโซโทปอะเมริเซียม241 Am และ242 Am การผลิตและสารประกอบของพวกมันได้รับการจดสิทธิบัตรโดยระบุชื่อซีบอร์กเป็นผู้ประดิษฐ์เพียงผู้เดียว[ 16 ]ตัวอย่างอะเมริเซียมเริ่มต้นมีน้ำหนักเพียงไม่กี่ไมโครกรัม มองเห็นได้ยาก และระบุได้จากกัมมันตภาพรังสี โลหะอะเมริเซียมปริมาณมากครั้งแรกที่มีน้ำหนัก 40–200 ไมโครกรัม ไม่ได้ถูกเตรียมขึ้นจนกระทั่งปี 1951 โดยการลดอะเมริเซียม(III) ฟลูออไรด์ด้วย โลหะ แบเรียมในสุญญากาศสูงที่อุณหภูมิ 1100 °C [ 17 ]

การเกิดขึ้น

ตรวจพบสารอะเมริเซียมในฝุ่นกัมมันตรังสีจากการทดสอบนิวเคลียร์ไอวีไมค์

ไอโซโทปของอะเมริเซียมที่มีอายุยืนยาวที่สุดและพบได้ทั่วไป ได้แก่241Amและ243Amมีครึ่งชีวิต 432.6 และ 7,350 ปี ตามลำดับ ดังนั้น อะเมริเซียม ดั้งเดิม ใดๆ (อะเมริเซียมที่มีอยู่บนโลกในระหว่างการก่อตัว) ควรจะสลายตัวไปแล้ว ปริมาณอะเมริเซียมในปริมาณเล็กน้อยอาจเกิดขึ้นตามธรรมชาติในแร่ยูเรเนียมอันเป็นผลมาจากการจับนิวตรอนและการสลายตัวแบบเบตา ( 238U239Pu240Pu241Am ) แม้ว่าปริมาณจะน้อยมากและยังไม่ได้รับการยืนยัน[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] 247Cmที่มีอายุยืนยาวจากนอกโลกอาจถูกสะสมบนโลกและมี243Amเป็นหนึ่งในผลิตภัณฑ์การสลายตัวขั้นกลาง แต่ก็ยังไม่ได้รับการยืนยันเช่นกัน[ 20 ]

อะเมริเซียมที่มีอยู่จะกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่ที่ใช้สำหรับการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์ ในชั้นบรรยากาศ ที่ดำเนินการระหว่างปี 1945 ถึง 1980 รวมถึงที่สถานที่เกิดอุบัติเหตุนิวเคลียร์ เช่นภัยพิบัติเชอร์โนบิลตัวอย่างเช่น การวิเคราะห์เศษซากที่สถานที่ทดสอบระเบิดไฮโดรเจน ลูกแรกของสหรัฐฯ ไอวีไมค์ (1 พฤศจิกายน 1952 เกาะเอเนเวตัก ) เผยให้เห็นความเข้มข้นสูงของแอคติไนด์ต่างๆ รวมถึงอะเมริเซียม แต่เนื่องจากความลับทางทหาร ผลลัพธ์นี้จึงไม่ได้ถูกเผยแพร่จนกระทั่งภายหลังในปี 1956 [ 21 ]ทรินิไทต์ ซึ่งเป็นเศษแก้วที่เหลืออยู่บนพื้นทะเลทรายใกล้กับอะลาโมกอร์โด รัฐนิวเม็กซิโกหลังจากการทดสอบระเบิดนิวเคลียร์ทรินิตี้ ที่ใช้ พลูโทเนียมเป็นส่วนประกอบเมื่อวันที่ 16 กรกฎาคม 1945 มีร่องรอยของอะเมริเซียม-241 ตรวจพบระดับอะเมริเซียมที่สูงขึ้น ณจุดเกิดเหตุ เครื่องบินทิ้งระเบิด โบอิ้ง B-52ของสหรัฐฯซึ่งบรรทุกระเบิดไฮโดรเจน 4 ลูก ตกในกรีนแลนด์ ในปี พ.ศ. 2511 [ 22 ]

ในภูมิภาคอื่น ๆ กัมมันตภาพรังสีเฉลี่ยของดินชั้นบนเนื่องจากอะเมริเซียมที่ตกค้างมีเพียงประมาณ 0.01  พิโคคูรีต่อกรัม (0.37  มิลลิเบเคอเรล /กรัม) สารประกอบอะเมริเซียมในบรรยากาศละลายได้น้อยในตัวทำละลายทั่วไปและส่วนใหญ่จะเกาะติดกับอนุภาคดิน การวิเคราะห์ดินเผยให้เห็นความเข้มข้นของอะเมริเซียมภายในอนุภาคดินทรายสูงกว่าในน้ำที่อยู่ในรูพรุนของดินถึง 1,900 เท่า และวัดอัตราส่วนที่สูงกว่านั้นได้ในดินร่วน[ 23 ]

อะเมริเซียมส่วนใหญ่ผลิตขึ้นโดยวิธีการสังเคราะห์ในปริมาณเล็กน้อยเพื่อวัตถุประสงค์ในการวิจัย เชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วหนึ่งตันประกอบด้วยไอโซโทปอะเมริเซียมต่างๆ ประมาณ 100 กรัม ส่วนใหญ่เป็น241Am และ 243Am [ 24 ] กัมมันตภาพรังสีที่ยาวนานของพวกมันไม่เป็นที่พึงประสงค์สำหรับการกำจัด ดังนั้นอะเมริเซียมพร้อมกับแอคติไนด์ที่มีอายุยืนยาวอื่นๆ จะต้องถูกทำให้เป็นกลาง กระบวนการที่เกี่ยวข้องอาจประกอบด้วยหลายขั้นตอน โดยที่อะเมริเซียมจะถูกแยกออกก่อนแล้วจึงแปลงโดยการระดมยิงนิวตรอนในเครื่องปฏิกรณ์พิเศษให้เป็นนิวไคลด์ที่มีอายุสั้น กระบวนการนี้เป็นที่รู้จักกันดีในชื่อการแปรสภาพนิวเคลียร์แต่ยังคงอยู่ระหว่างการพัฒนาสำหรับอะเมริเซียม[ 25 ] [ 26 ]

ธาตุทรานส์ยูเรเนียม จนถึง เฟอร์เมียม รวมทั้งอะเมริเซียม น่าจะมีอยู่ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิสชันตามธรรมชาติที่โอคโลแต่ปริมาณที่ผลิตได้ในเวลานั้นคงสลายตัวไปนานแล้ว[ 27 ]

การสังเคราะห์และการสกัด

การสังเคราะห์นิวเคลียสไอโซโทป

เส้นโค้ง การแยกสารด้วยวิธีโครมาโทกราฟีแสดงให้เห็นถึงความคล้ายคลึงกันระหว่างธาตุแลนทานอยด์ Tb, Gd และ Eu กับธาตุแอคติไนด์ที่สอดคล้องกัน ได้แก่ Bk, Cm และ Am

อะเมริเซียมถูกผลิตในปริมาณเล็กน้อยในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์มานานหลายทศวรรษ และ ไอโซโทป 241 Am และ243 Am ของมันสะสมมาได้หลายกิโลกรัมแล้ว[ 28 ]อย่างไรก็ตาม นับตั้งแต่เริ่มวางจำหน่ายครั้งแรกในปี 1962 ราคาของมันอยู่ที่ประมาณ 1,500 ดอลลาร์สหรัฐต่อกรัม (43,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อออนซ์) สำหรับ241 Am ซึ่งแทบไม่เปลี่ยนแปลงเลยเนื่องจากขั้นตอนการแยกที่ซับซ้อนมาก[ 29 ]ไอโซโทป243 Am ที่หนักกว่านั้นผลิตได้ในปริมาณที่น้อยกว่ามาก ดังนั้นจึงยากต่อการแยก ทำให้มีต้นทุนสูงขึ้นประมาณ 100,000–160,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อกรัม (2,800,000–4,500,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อออนซ์) [ 30 ] [ 31 ]

อะเมริเซียมไม่ได้ถูกสังเคราะห์โดยตรงจากยูเรเนียม ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทั่วไป แต่สังเคราะห์จากไอโซโทปพลูโทเนียม239Puซึ่งต้องผลิตขึ้นก่อนตามกระบวนการทางนิวเคลียร์ดังต่อไปนี้:

การจับนิวตรอนสองตัวโดย239Pu (ปฏิกิริยาที่เรียกว่า (n,γ)) ตามด้วยการสลายตัวแบบเบตา ส่งผลให้เกิด241Am :

พลูโทเนียมที่มีอยู่ในเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้วประกอบด้วย241 Pu ประมาณ 12% เนื่องจากมันสลายตัวแบบเบตาเป็น241 Am จึง สามารถสกัด 241 Pu ออกมาได้และอาจนำไปใช้สร้าง241 Am เพิ่มเติมได้ [ 29 ]อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้ค่อนข้างช้า: ครึ่งหนึ่งของปริมาณ241 Pu เดิมจะสลายตัวเป็น241 Am หลังจากประมาณ 15 ปี และ ปริมาณ 241 Am จะถึงระดับสูงสุดหลังจาก 70 ปี[ 32 ]

241Amที่ได้รับสามารถนำไปใช้ในการสร้างไอโซโทปอะเมริเซียมที่หนักกว่าโดยการจับนิวตรอนเพิ่มเติมภายในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ในเครื่องปฏิกรณ์น้ำเบา (LWR) 79% ของ241Amจะเปลี่ยนเป็น242Amและ 10% เปลี่ยนเป็นไอโซเมอร์นิวเคลียร์242mAm : [หมายเหตุ 1 ] [ 33 ]

อะเมริเซียม-242มีครึ่งชีวิตเพียง 16 ชั่วโมง ซึ่งทำให้การเปลี่ยนต่อไปเป็น243Am นั้น ไม่มีประสิทธิภาพอย่างยิ่ง ไอโซโทปหลังนี้จึงถูกผลิตขึ้นโดยกระบวนการที่239Puจับนิวตรอนสี่ตัวภายใต้ฟลักซ์นิวตรอน สูง แทน

การผลิตโลหะ

ขั้นตอนการสังเคราะห์ส่วนใหญ่จะให้ผลลัพธ์เป็นส่วนผสมของไอโซโทปแอคติไนด์ที่แตกต่างกันในรูปออกไซด์ ซึ่งสามารถแยกไอโซโทปของอะเมริเซียมได้ ในขั้นตอนทั่วไป เชื้อเพลิงเครื่องปฏิกรณ์ที่ใช้แล้ว (เช่นเชื้อเพลิง MOX ) จะถูกละลายในกรดไนตริกและยูเรเนียมและพลูโทเนียมส่วนใหญ่จะถูกกำจัดออกโดยใช้ การสกัดแบบ PUREX ( การสกัด พลูโทเนียม -ยูเรเนียมEX )ด้วย ไตรบิ ทิลฟอสเฟตในไฮโดรคาร์บอนจากนั้นแลนทานัมและแอคติไนด์ที่เหลือจะถูกแยกออกจากสารตกค้างในน้ำ ( ราฟฟิเนต ) โดย การสกัดแบบ ไดอะไมด์ เพื่อให้ได้ส่วนผสมของแอคติไนด์และแลนทานัมไตรวาเลนต์หลังจากแยกออก สารประกอบอะเมริเซียมจะถูกสกัดอย่างเลือกสรรโดยใช้เทคนิค โครมาโทกราฟีหลายขั้นตอนและการปั่นเหวี่ยง[ 34 ]ด้วยรีเอเจนต์ที่เหมาะสม มีการทำงานจำนวนมากเกี่ยวกับการสกัดอะเมริเซียมด้วย ตัวทำละลาย ตัวอย่างเช่น โครงการที่ได้รับทุนจาก สหภาพยุโรป ในปี 2546 ซึ่งมีชื่อรหัสว่า "EUROPART" ได้ศึกษาไตรอะซีนและสารประกอบอื่นๆ ในฐานะสารสกัดที่มีศักยภาพ[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ] มีการเสนอ สาร เชิงซ้อนบิส-ไตร อะซินิลไบไพริดีนในปี 2552 เนื่องจากสารดังกล่าวมีความเลือกสูงต่ออะเมริเซียม (และคูเรียม) [ 40 ]การแยกอะเมริเซียมออกจากคูเรียมที่มีความคล้ายคลึงกันสูงสามารถทำได้โดยการบำบัดสารละลายแขวนลอยของไฮดรอกไซด์ในโซเดียมไบคาร์บอเนต ในน้ำ ด้วยโอโซนที่อุณหภูมิสูง ทั้ง Am และ Cm ส่วนใหญ่อยู่ในสารละลายในสถานะวาเลนซ์ +3 ในขณะที่คูเรียมยังคงไม่เปลี่ยนแปลง อะเมริเซียมจะถูกออกซิไดซ์เป็นสารเชิงซ้อน Am(IV) ที่ละลายได้ซึ่งสามารถล้างออกได้[ 41 ]

โลหะอะเมริเซียมได้มาจากการรีดิวซ์จากสารประกอบของมันอะเมริเซียม(III) ฟลูออไรด์ถูกนำมาใช้เพื่อจุดประสงค์นี้เป็นครั้งแรก ปฏิกิริยานี้ดำเนินการโดยใช้ธาตุแบเรียมเป็นตัวรีดิวซ์ในสภาพแวดล้อมที่ปราศจากน้ำและออกซิเจนภายในอุปกรณ์ที่ทำจากแทนทาลัมและทังสเตน[ 17 ] [ 42 ] [ 43 ]

ทางเลือกอื่นคือการลดอะเมริเซียมไดออกไซด์ด้วยแลนทานัมหรือทอเรียมโลหะ : [ 43 ] [ 44 ]

คุณสมบัติ

ทางกายภาพ

โครงสร้างผลึกของแอลฟา-อะเมริเซียมมีการจัดเรียงตัวแบบอัดแน่นหกเหลี่ยมคู่ โดยมีลำดับชั้น ABAC (A: สีเขียว, B: สีน้ำเงิน, C: สีแดง)

ในตารางธาตุอเมริเซียมตั้งอยู่ทางขวาของพลูโทเนียม ทางซ้ายของคูเรียม และอยู่ต่ำกว่ายูโรเปียม ซึ่งเป็นธาตุในกลุ่มแลนทานัม โดยมีคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีหลายอย่างที่คล้ายคลึงกัน อเมริเซียมเป็นธาตุที่มีกัมมันตภาพรังสีสูง เมื่อเตรียมใหม่ๆ จะมีลักษณะเป็นสีเงินขาวเหมือนโลหะ แต่จะค่อยๆ หมองลงในอากาศ อเมริเซียมมีความหนาแน่น 12 กรัม/ซม³ซึ่งน้อยกว่าคูเรียม (13.52 กรัม/ซม³ ) และพลูโทเนียม (19.8 กรัม/ซม³ ) แต่มีความหนาแน่นมากกว่ายูโรเปียม (5.264 กรัม/ซม³ ) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเพราะมีมวลอะตอมสูงกว่า อเมริเซียมค่อนข้างอ่อนและเปลี่ยนรูปได้ง่าย และมี ค่าโมดูลัสปริมาตรต่ำกว่า ธาตุในกลุ่มแอก ทิไนด์ก่อนหน้าอย่างมีนัยสำคัญ ได้แก่ ธอร์เรียม ปารินัม ยูเรเนียม นีโอไดเมียม และพลูโทเนียม[ 45 ]จุดหลอมเหลว 1173 °C สูงกว่าพลูโตเนียม (639 °C) และยูโรเปียม (826 °C) อย่างมีนัยสำคัญ แต่ต่ำกว่าคูเรียม (1340 °C) [ 44 ] [ 46 ]

ภายใต้สภาวะแวดล้อมปกติ อเมริเซียมจะอยู่ในรูป α ที่เสถียรที่สุด ซึ่งมีสมมาตรผลึกหกเหลี่ยมและกลุ่มพื้นที่ P6 3 /mmc โดยมีพารามิเตอร์เซลล์a  = 346.8  pmและc  = 1124 pm และมีอะตอมสี่อะตอมต่อหน่วยเซลล์ผลึกประกอบด้วยการบรรจุแบบหกเหลี่ยม คู่ที่แน่นที่สุด โดยมีลำดับชั้น ABAC ดังนั้นจึงเป็นไอโซไทป์กับ α-แลนทานัมและแอกทิไนด์หลายชนิด เช่น α-คิวเรียม[ 42 ] [ 46 ]โครงสร้างผลึกของอเมริเซียมเปลี่ยนแปลงไปตามความดันและอุณหภูมิ เมื่อถูกอัดที่อุณหภูมิห้องจนถึง 5 GPa α-Am จะเปลี่ยนไปเป็นโครงสร้าง β ซึ่งมี สมมาตร ลูกบาศก์ศูนย์กลางหน้า ( fcc ) กลุ่มพื้นที่ Fm 3 m และค่าคงที่แลตทิ ซ a  = 489 pm โครงสร้าง fcc นี้ เทียบเท่ากับการบรรจุที่แน่นที่สุดโดยมีลำดับ ABC [ 42 ] [ 46 ]เมื่อถูกอัดต่อไปที่ 23 GPa อเมริเซียมจะเปลี่ยนเป็น โครงสร้าง ออร์โธรอมบิก γ-Am ที่คล้ายกับของ α-ยูเรเนียม ไม่พบการเปลี่ยนแปลงเพิ่มเติมจนถึง 52 GPa ยกเว้นการปรากฏของเฟสโมโนคลินิกที่ความดันระหว่าง 10 ถึง 15 GPa [ 45 ]สถานะของเฟสนี้ไม่สอดคล้องกันในเอกสารทางวิชาการ ซึ่งบางครั้งก็ระบุเฟส α, β และ γ เป็น I, II และ III การเปลี่ยนผ่าน β-γ มาพร้อมกับการลดลงของปริมาตรผลึก 6% แม้ว่าทฤษฎีจะทำนายการเปลี่ยนแปลงปริมาตรอย่างมีนัยสำคัญสำหรับการเปลี่ยนผ่าน α-β แต่ก็ไม่พบในทางทดลอง ความดันของการเปลี่ยนผ่าน α-β ลดลงเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น และเมื่อ α-อเมริเซียมถูกให้ความร้อนที่ความดันบรรยากาศที่อุณหภูมิ 770 °C มันจะเปลี่ยนเป็น เฟส fccซึ่งแตกต่างจาก β-Am และที่อุณหภูมิ 1075 °C มันจะเปลี่ยนเป็น โครงสร้าง ลูกบาศก์แบบศูนย์กลางตัวแผนภาพเฟสความดัน-อุณหภูมิของอเมริเซียมจึงค่อนข้างคล้ายกับของแลนทานัมพราซีโอดีเมียมและนีโอดีเมียม[ 47 ]

เช่นเดียวกับแอคติไนด์อื่นๆ การทำลายโครงสร้างผลึกด้วยตนเองเนื่องจากการฉายรังสีอัลฟาเป็นคุณสมบัติเฉพาะของอะเมริเซียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิต่ำ ซึ่งการเคลื่อนที่ของข้อบกพร่องของโครงสร้าง ที่เกิดขึ้นนั้น ค่อนข้างต่ำ โดยสังเกตได้จากการขยายตัวของ ยอด การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ผลกระทบนี้ทำให้ไม่สามารถระบุอุณหภูมิของอะเมริเซียมและคุณสมบัติบางอย่าง เช่นความต้านทาน ไฟฟ้า ได้ อย่างแม่นยำ [ 48 ]ดังนั้นสำหรับอะเมริเซียม-241 ความต้านทานที่ 4.2 K จะเพิ่มขึ้นตามเวลาจากประมาณ 2 μOhm·cm เป็น 10 μOhm·cm หลังจาก 40 ชั่วโมง และอิ่มตัวที่ประมาณ 16 μOhm·cm หลังจาก 140 ชั่วโมง ผลกระทบนี้จะไม่เด่นชัดนักที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากการทำลายข้อบกพร่องจากรังสี นอกจากนี้ การให้ความร้อนแก่ตัวอย่างที่เก็บไว้หลายชั่วโมงที่อุณหภูมิต่ำจนถึงอุณหภูมิห้องจะทำให้ความต้านทานกลับคืนมา ในตัวอย่างสด ความต้านทานจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิจากประมาณ 2 μOhm·cm ที่ฮีเลียมเหลวไปจนถึง 69 μOhm·cm ที่อุณหภูมิห้อง พฤติกรรมนี้คล้ายกับของเนปทูเนียม ยูเรเนียม ธอร์เรียม และโปรแทคติเนียมแต่แตกต่างจากพลูโทเนียมและคูเรียมซึ่งแสดงการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึง 60 K ตามด้วยการอิ่มตัว ค่าที่อุณหภูมิห้องของอะเมริเซียมต่ำกว่าของเนปทูเนียม พลูโทเนียม และคูเรียม แต่สูงกว่าของยูเรเนียม ธอร์เรียม และโปรแทคติเนียม[ 1 ]

อเมริเซียมเป็นพาราแมกเนติกในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ตั้งแต่อุณหภูมิของฮีเลียมเหลวไปจนถึงอุณหภูมิห้องและสูงกว่านั้น พฤติกรรมนี้แตกต่างอย่างเห็นได้ชัดจากคิวเรียมซึ่งเป็นเพื่อนบ้านกัน โดยคิวเรียมแสดงการเปลี่ยนผ่านแอนติเฟอร์โรแมกเนติกที่ 52 K [ 49 ]ค่า สัมประสิทธิ์ การขยายตัวทางความร้อนของอเมริเซียมมีความไม่สมมาตรเล็กน้อยและมีค่าเท่ากับ(7.5 ± 0.2) × 10 −6  /°Cตาม แกน a ที่สั้นกว่า และ(6.2 ± 0.4) × 10 −6  /°Cสำหรับแกนหกเหลี่ยมc ที่ยาวกว่า [ 46 ]เอนทาลปีของการละลายของโลหะอะเมริเซียมในกรดไฮโดรคลอริกที่สภาวะมาตรฐานคือ−620.6 ± 1.3 kJ/molซึ่งค่าการเปลี่ยนแปลงเอนทาลปีมาตรฐานของการเกิดf H °) ของไอออน Am 3+ ในสารละลาย คือ−621.2 ± 2.0 kJ/mol ศักยภาพมาตรฐาน Am 3+ / Am 0คือ−2.08 ± 0.01 V . [ 50 ]

เคมี

โลหะอะเมริเซียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนได้ง่ายและละลายในกรด ในน้ำ สถานะออกซิเดชันที่เสถียรที่สุดของอะเมริเซียมคือ +3 [ 51 ]เคมีของอะเมริเซียม(III) มีความคล้ายคลึงกับเคมีของ สารประกอบ แลนทานัม (III) หลายประการ ตัวอย่างเช่น อะเมริเซียมไตรวาเลนต์ก่อตัวเป็นฟลู ออไรด์ที่ไม่ละลายน้ำ ออก ซาเลต ไอ โอเดต ไฮ ดรอกไซด์ฟอสเฟตและเกลืออื่นๆ[ 51 ]สารประกอบของอะเมริเซียมในสถานะออกซิเดชัน +2, +4, +5, +6 และ +7 ก็ได้รับการศึกษาเช่นกัน นี่คือช่วงที่กว้างที่สุดที่สังเกตได้ในธาตุแอคติไนด์ สีของสารประกอบอะเมริเซียมในสารละลายในน้ำมีดังนี้: Am 3+ (สีเหลืองอมแดง), Am 4+ (สีเหลืองอมแดง), Am V O+2; (สีเหลือง), Am VI O2+2(สีน้ำตาล) และAm VII O5−6(สีเขียวเข้ม) [ 52 ] [ 53 ]สเปกตรัมการดูดกลืนมีจุดสูงสุดที่คมชัด เนื่องจาก การเปลี่ยนผ่าน f - fในบริเวณที่มองเห็นได้และใกล้อินฟราเรด โดยทั่วไป Am(III) มีค่าการดูดกลืนสูงสุดที่ประมาณ 504 และ 811 นาโนเมตร Am(V) ที่ประมาณ 514 และ 715 นาโนเมตร และ Am(VI) ที่ประมาณ 666 และ 992 นาโนเมตร[ 54 ] [ 55 ] [ 56 ] [ 57 ]

สารประกอบอะเมริเซียมที่มีสถานะออกซิเดชัน +4 ขึ้นไปเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง เทียบได้กับไอออนเปอร์แมงกาเนต ( MnO)4) ในสารละลายที่เป็นกรด[ 58 ]ในขณะที่ไอออน Am 4+โดยทั่วไปไม่เสถียรในสารละลายและเปลี่ยนเป็น Am 3+ ได้ง่าย[ 59 ]สารประกอบเช่นอะเมริเซียมไดออกไซด์ (AmO 2 ) [ 60 ]และอะเมริเซียม(IV) ฟลูออไรด์ (AmF 4 ) มีความเสถียรในสถานะของแข็ง[ 61 ]

สถานะออกซิเดชันเพนทาเวเลนต์ของอะเมริเซียมถูกสังเกตครั้งแรกในปี พ.ศ. 2494 [ 62 ]ในสารละลายกรดในน้ำAmO+2ไอออนไม่เสถียรเมื่อพิจารณาถึงการแตกตัวเป็นสัดส่วน[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]ปฏิกิริยา

3[แอมโอ2 ] + + 4H + → 2[แอมโอ2 ] 2+ + Am 3+ + 2H 2 O

เป็นเรื่องปกติ เคมีของ Am(V) และ Am(VI) เทียบได้กับเคมีของยูเรเนียมในสถานะออกซิเดชันเหล่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารประกอบเช่นLi₃AmO₄ และLi₆AmO₆เทียบได้กับยูราเนตและไอออนAmO₄2+2เทียบได้กับไอออนยูรานิลUO₂2+2สารประกอบดังกล่าวสามารถเตรียมได้โดยการออกซิเดชันของ Am(III) ในกรดไนตริกเจือจางด้วยแอมโมเนียมเปอร์ซัลเฟต [ 66 ] สารออกซิไดซ์อื่นๆ ที่ใช้ ได้แก่ซิลเวอร์(I,III) ออกไซด์ [ 57 ] โอโซนและโซเดียมเปอร์ซัลเฟต[ 56 ]

ไอโซโทป

มีไอโซโทป ของอะเมริเซียมที่รู้จัก 19 ชนิด และไอโซเมอร์นิวเคลียร์ 11 ชนิด ซึ่งมีเลขมวลตั้งแต่ 229 ถึง 247 [ 5 ]มีตัวปล่อยอัลฟาที่มีอายุยืนยาว 2 ชนิด ได้แก่243 Am ซึ่งมีครึ่งชีวิต 7,350 ปี และเป็นไอโซโทปที่เสถียรที่สุด[ 5 ]และ241 Am ซึ่งมีครึ่งชีวิต 432.6 ปี[ 5 ]ไอโซเมอร์นิวเคลียร์ที่เสถียรที่สุดคือ242m1 Am ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่า242m Am โดยมีครึ่งชีวิตยาวนานถึง 141 ปี[ 5 ]ครึ่งชีวิตของไอโซโทปและไอโซเมอร์อื่นๆ นั้นสั้นกว่ามาก โดยมีค่าสูงสุด 50.8 ชั่วโมงสำหรับ240 Am [ 5 ] เช่นเดียวกับแอคติไนด์อื่นๆ ส่วนใหญ่ ไอโซโทปของอะเมริเซียมที่มีจำนวนนิวตรอนเป็นเลขคี่จะมี ฟิสชันสูงเมื่อปล่อยนิวตรอนความร้อนและมีมวลวิกฤตต่ำ[ 67 ]

อะเมริเซียม-241สลายตัวเป็น237 Npโดยปล่อยอนุภาคอัลฟาที่มีพลังงานต่างกันหลายระดับ ส่วนใหญ่อยู่ที่ 5.486 MeV (85.2%) และ 5.443 MeV (12.8%) [ 68 ]เนื่องจากสถานะที่เกิดขึ้นเป็น สถานะ กึ่งเสถียรรังสีแกมมาจึงถูกปล่อยออกมาที่พลังงานต่างๆ ระหว่าง 26.3 ถึง 158.5 keV โดยที่พลังงานที่แรงที่สุดคือ 59.5 keV [ 69 ]

สถานะพื้นฐานของอะเมริเซียม-242เป็นไอโซโทปที่มีอายุสั้น โดยมีครึ่งชีวิต 16.02 ชั่วโมง[ 70 ]ส่วนใหญ่ (82.7%) จะเปลี่ยนโดยการสลายตัวแบบเบตาเป็น242 Cm แต่ยังเปลี่ยนโดยการจับอิเล็กตรอนเป็น242 Pu (17.3%) ด้วย[ 70 ]

เกือบทั้งหมด (99.55%) ของ242m Am ที่ไม่เสถียร จะสลายตัวโดยการแปลงภายในเป็น242 Am และอีก 0.45% ที่เหลือจะสลายตัวโดยการสลายตัวแบบอัลฟาเป็น238 Np [ 71 ]

อเมริเซียม-243เปลี่ยนแปลงโดยการปล่อย α เป็น239 Np [ 72 ]

สารประกอบทางเคมี

สารประกอบออกซิเจน

อะเมริเซียมออกไซด์เป็นที่รู้จัก 3 ชนิด โดยมีสถานะออกซิเดชัน +2 (AmO), +3 (Am 2 O 3 ) และ +4 (AmO 2 ) อะเมริเซียม(II) ออกไซด์ถูกเตรียมในปริมาณเล็กน้อยและยังไม่ได้ระบุลักษณะโดยละเอียด[ 73 ]อะเมริเซียม(III) ออกไซด์เป็นของแข็งสีน้ำตาลแดง มีจุดหลอมเหลว 2205 °C [ 74 ]อะเมริเซียม(IV) ออกไซด์เป็นรูปแบบหลักของอะเมริเซียมแข็ง ซึ่งใช้ในเกือบทุกการใช้งาน เช่นเดียวกับไดออกไซด์ของแอคติไนด์อื่นๆ ส่วนใหญ่ มันเป็นของแข็งสีดำที่มีโครงสร้างผลึก แบบลูกบาศก์ ( ฟลูออไรต์ ) [ 75 ]

ออกซาเลตของอะเมริเซียม(III) ที่อบแห้งด้วยสุญญากาศที่อุณหภูมิห้อง มีสูตรทางเคมีคือ Am 2 (C 2 O 4 ) 3 ·7H 2 O เมื่อให้ความร้อนในสุญญากาศ จะสูญเสียน้ำที่ 240 °C และเริ่มสลายตัวเป็น AmO 2ที่ 300 °C การสลายตัวจะเสร็จสมบูรณ์ที่ประมาณ 470 °C [ 51 ]ออกซาเลตเริ่มต้นละลายในกรดไนตริกด้วยความสามารถในการละลายสูงสุด 0.25 กรัม/ลิตร[ 76 ]

ฮาไลด์

เฮไลด์ของอะเมริเซียมเป็นที่รู้จักในสถานะออกซิเดชัน +2, +3 และ +4 [ 77 ]โดยที่ +3 มีเสถียรภาพมากที่สุด โดยเฉพาะในสารละลาย[ 61 ]

สถานะออกซิเดชัน เอฟ คล. บร ฉัน
+4 อะเมริเซียม(IV) ฟลูออไรด์ AmF 4สีชมพูอ่อน
+3 อะเมริเซียม(III) ฟลูออไรด์ AmF 3สีชมพู อะเมริเซียม ( III) คลอไรด์ AmCl3 สีชมพูอะเมริเซียม(III) โบรไมด์ AmBr3 สี เหลืองอ่อน อะเมริเซียม(III) ไอโอไดด์ AmI3 สี เหลืองอ่อน
+2 อะเมริเซียม(II) คลอไรด์ AmCl₂ สีดำ อะเมริเซียม(II) โบรไมด์AmBr 2สีดำ อะเมริเซียม(II) ไอโอไดด์ AmI 2สีดำ

การลดสารประกอบ Am(III) ด้วยโซเดียมอะมัลกัมจะให้เกลือ Am(II) ซึ่งเป็นเฮไลด์สีดำ AmCl₂ , AmBr₂ และ AmI₂ เกลือเหล่านี้ไวต่อออกซิเจนมากและจะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันในน้ำ ปล่อยไฮโดรเจนออกมาและเปลี่ยนกลับไปเป็นสถานะ Am(III) ค่าคงที่ของแลตติซจำเพาะมีดังนี้:

  • ออร์โธรอมบิก AmCl 2 : a =896.3 ± 0.8 pm , b =757.3 ± 0.8 pmและc =453.2 ± 0.6 pm
  • AmBr 2 แบบเตตระโกนัล : a =1 159 .2 ± 0.4 pmและc =712.1 ± 0.3 pm [ 78 ] นอกจากนี้ยังสามารถเตรียมได้โดยการทำปฏิกิริยาระหว่างโลหะอะเมริเซียมกับปรอทเฮไลด์ HgX 2 ที่เหมาะสม โดยที่ X = Cl, Br หรือ I: [ 79 ]

อะเมริเซียม(III) ฟลูออไรด์ (AmF₃ )ละลายได้น้อยและตกตะกอนเมื่อทำปฏิกิริยาระหว่าง Am³⁺ และไอออนฟลูออไรด์ในสารละลายกรดอ่อน:

อะเมริเซียม(IV) ฟลูออไรด์สี่วาเลนต์ (AmF 4 ) ได้รับจากการทำปฏิกิริยาของอะเมริเซียม(III) ฟลูออไรด์แข็งกับฟลูออรีนโมเลกุล : [ 80 ] [ 81 ]

อะเมริเซียมฟลูออไรด์เตตระวาเลนต์อีกรูปแบบหนึ่งที่รู้จักกันคือ KAmF 5 [ 80 ] [ 82 ] อะเมริเซียมเตตระวาเลนต์ยังถูกสังเกตพบในเฟสของเหลวด้วย สำหรับจุดประสงค์นี้ Am(OH) 4 สีดำ ถูกละลายในNH 4 F ความเข้มข้น 15 Mโดยมีความเข้มข้นของอะเมริเซียม 0.01 M สารละลายสีแดงที่ได้มีสเปกตรัมการดูดกลืนแสงลักษณะเฉพาะที่คล้ายกับของ AmF 4แต่แตกต่างจากสถานะออกซิเดชันอื่นๆ ของอะเมริเซียม การให้ความร้อนสารละลาย Am(IV) ถึง 90 °C ไม่ส่งผลให้เกิดการแตกตัวหรือการลดลง อย่างไรก็ตาม สังเกตพบการลดลงอย่างช้าๆ ไปเป็น Am(III) และกำหนดให้เป็นการฉายรังสีตัวเองของอะเมริเซียมโดยอนุภาคอัลฟา[ 55 ]

อะเมริเซียม(III) เฮไลด์ส่วนใหญ่จะเกิดเป็นผลึกหกเหลี่ยม โดยมีความแตกต่างเล็กน้อยในสีและโครงสร้างที่แน่นอนระหว่างฮาโลเจน ดังนั้น คลอไรด์ (AmCl 3 ) จึงมีสีแดงและมีโครงสร้างไอโซไทป์กับยูเรเนียม(III) คลอไรด์ (กลุ่มอวกาศ P6 3 /m) และมีจุดหลอมเหลวที่ 715 °C [ 77 ]ฟลูออไรด์มีโครงสร้างไอโซไทป์กับ LaF 3 (กลุ่มอวกาศ P6 3 /mmc) และไอโอไดด์มีโครงสร้างไอโซไทป์กับ BiI 3 (กลุ่มอวกาศ R 3 ) โบรไมด์เป็นข้อยกเว้น โดยมีโครงสร้างแบบออร์โธรอมบิกชนิด PuBr 3และกลุ่มอวกาศ Cmcm [ 61 ] สามารถเตรียม ผลึกของอะเมริเซียม(III) คลอไรด์เฮกซาไฮเดรต (AmCl 3 ·6H 2 O) ได้โดยการละลายอะเมริเซียมไดออกไซด์ในกรดไฮโดรคลอริกและระเหยของเหลว ผลึกเหล่านั้นดูดความชื้นและมีสีเหลืองอมแดงและมีโครงสร้างผลึกแบบโมโนคลินิก[ 83 ]

ออกซีฮาไลด์ของอะเมริเซียมในรูปแบบ Am VI O 2 X 2 , Am V O 2 X, Am IV OX 2และ Am III OX สามารถได้รับโดยการทำปฏิกิริยาของอะเมริเซียมฮาไลด์ที่เกี่ยวข้องกับออกซิเจนหรือ Sb 2 O 3และ AmOCl ยังสามารถผลิตได้โดยการไฮโดรไลซิส ในเฟสไอ : [ 79 ]

AmCl 3 + H 2 O -> AmOCl + 2HCl

แชลโคเจไนด์และพนิคไทด์

แชลโคเจนไนด์ของ อะเมริเซียม ที่รู้จักกันได้แก่ซัลไฟด์ AmS 2 [ 84 ]เซลีไนด์ AmSe 2และ Am 3 Se 4 [ 84 ] [ 85 ]และเทลลูไรด์ Am 2 Te 3และ AmTe 2 [ 86 ] นิคไทด์ของอะเมริเซียม ( 243 Am) ชนิด AmX เป็นที่รู้จักกันสำหรับธาตุฟอสฟอรัส อาร์เซนิก [ 87 ] แอนติโมนีและบิสมัทพวกมันตกผลึกในโครงสร้างผลึกแบบร็อคซอลต์[ 85 ]

ซิลิไซด์และโบริด

อะเมริเซียมโมโนซิลิไซด์ (AmSi) และ "ไดซิลิไซด์" (โดยทั่วไปคือ AmSi xโดยที่: 1.87 < x < 2.0) ได้มาจากการลดอะเมริเซียม(III) ฟลูออไรด์ด้วยซิลิคอน ธาตุ ในสุญญากาศที่อุณหภูมิ 1050 °C (AmSi) และ 1150−1200 °C (AmSi x ) AmSi เป็นของแข็งสีดำที่มีโครงสร้างผลึกแบบเดียวกับ LaSi และมีสมมาตรผลึกแบบออร์โธรอมบิก AmSi xมีความมันวาวสีเงินสดใสและมีโครงสร้างผลึกแบบเตตระโกนัล (กลุ่มอวกาศI 4 1 /amd) ซึ่งมีโครงสร้างผลึกแบบเดียวกับ PuSi 2 และ ThSi 2 [ 88 ]โบริดของอะเมริเซียม ได้แก่ AmB 4และ AmB 6เตตระโบริดสามารถได้มาจากการต้มออกไซด์หรือเฮไลด์ของอะเมริเซียมกับแมกนีเซียมไดโบไรด์ในสุญญากาศหรือบรรยากาศเฉื่อย[ 89 ] [ 90 ]

สารประกอบออร์กาโนอะเมริเซียม

โครงสร้างที่คาดการณ์ของอะเมโรซีน [(η 8 -C 8 H 8 ) 2 Am]

ในทำนองเดียวกันกับยูราโนซีนอะเมริเซียมคาดว่าจะก่อตัวเป็นสารประกอบออร์กาโนเมทัลลิกอะเมโรซีนกับ ลิแกนด์ ไซโคลออกตาเตตราอี นสองตัว โดยมีสูตรทางเคมีคือ (η 8 -C 8 H 8 ) 2 Am [ 91 ] นอกจากนี้ยังทราบถึง สาร เชิงซ้อนไซโคลเพนตาได อีนิลซึ่งมีแนวโน้มที่จะเป็น AmCp 3 ในสัดส่วนทางเคมีที่แน่นอน [ 92 ] [ 93 ]

การก่อตัวของสารเชิงซ้อนประเภท Am(nC 3 H 7 -BTP) 3โดยที่ BTP หมายถึง 2,6-di(1,2,4-triazin-3-yl)pyridine ในสารละลายที่มี nC 3 H 7 -BTP และไอออน Am 3+ได้รับการยืนยันโดยEXAFSสารเชิงซ้อนประเภท BTP เหล่านี้บางส่วนมีปฏิกิริยากับอะเมริเซียมอย่างเลือกสรร ดังนั้นจึงมีประโยชน์ในการแยกอะเมริเซียมออกจากแลนทานอยด์และแอคติไนด์อื่นๆ อย่างเลือกสรร[ 94 ]

แง่มุมทางชีววิทยา

อะเมริเซียมเป็นธาตุสังเคราะห์ที่มีต้นกำเนิดเมื่อไม่นานมานี้ ดังนั้นจึงไม่มีความต้องการทางชีวภาพ [ 95 ] [ 96 ] มันเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตมีการเสนอให้ใช้แบคทีเรียในการกำจัดอะเมริเซียมและโลหะหนัก อื่นๆ จากแม่น้ำและลำธาร ดังนั้นEnterobacteriaceaeในสกุลCitrobacterจึงตกตะกอนไอออนของอะเมริเซียมจากสารละลายในน้ำ โดยจับไอออนเหล่านั้นเข้ากับสารประกอบเชิงซ้อนโลหะ-ฟอสเฟตที่ผนังเซลล์[ 97 ]มีการรายงานการศึกษาหลายชิ้นเกี่ยวกับการดูดซับ ทางชีวภาพ และการสะสมทางชีวภาพของอะเมริเซียมโดยแบคทีเรีย[ 98 ] [ 99 ]และเชื้อรา[ 100 ]ในห้องปฏิบัติการ พบว่าทั้งอะเมริเซียมและคูเรียมช่วยสนับสนุนการเจริญเติบโตของเมทิลโทร[ 101 ]

การแตกตัว

ไอโซโทป242m Am (ครึ่งชีวิต 141 ปี) มีค่าภาคตัดขวางสำหรับการดูดซับนิวตรอนความร้อนมากที่สุด (5,700 บาร์น ) [ 102 ]ซึ่งส่งผลให้มวลวิกฤตสำหรับปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ ที่ยั่งยืนมีขนาดเล็ก มวลวิกฤตสำหรับ ทรงกลม 242m Am ที่ไม่มีตัวสะท้อนแสงอยู่ที่ประมาณ 9–14 กิโลกรัม (ความไม่แน่นอนเกิดจากความรู้ที่ไม่เพียงพอเกี่ยวกับคุณสมบัติของวัสดุ) สามารถลดลงเหลือ 3–5 กิโลกรัมได้โดยใช้ตัวสะท้อนแสงโลหะ และควรจะเล็กลงไปอีกหากใช้ตัวสะท้อนแสงน้ำ[ 103 ]มวลวิกฤตขนาดเล็กเช่นนี้เป็นที่น่าพอใจสำหรับอาวุธนิวเคลียร์ แบบพกพา แต่อาวุธที่ใช้242m Am ยังไม่เป็นที่รู้จัก อาจเป็นเพราะความหายากและราคาสูง มวลวิกฤตของไอโซโทปสองชนิดที่หาได้ง่าย คือ241 Am และ243 Am มีค่าค่อนข้างสูง คือ 57.6 ถึง 75.6 กิโลกรัมสำหรับ241 Am และ 209 กิโลกรัมสำหรับ243 Am [ 104 ] ความขาดแคลนและราคาสูงยัง คงเป็นอุปสรรคต่อการนำอะเมริเซียมมาใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์[ 105 ]

มีการเสนอให้ใช้เครื่องปฏิกรณ์ฟลักซ์สูงขนาดกะทัดเล็ก 10 กิโลวัตต์ โดยใช้242m Am เพียง 20 กรัม เครื่องปฏิกรณ์พลังงานต่ำดังกล่าวจะค่อนข้างปลอดภัยหากนำมาใช้เป็นแหล่งกำเนิดนิวตรอนสำหรับการรักษาด้วยรังสีในโรงพยาบาล[ 106 ]

แอปพลิเคชัน

ภาพภายนอกและภายในของเครื่องตรวจจับควันแบบอะเมริเซียม

เครื่องตรวจจับควันแบบไอออนไนเซชัน

อะเมริเซียมถูกใช้ใน เครื่องตรวจจับควันไฟในครัวเรือนประเภทที่พบได้ทั่วไปซึ่งใช้241 Am ในรูปของอะเมริเซียมไดออกไซด์เป็นแหล่งกำเนิดรังสีไอออนไนซ์ [ 107 ] ไอโซโทปนี้เป็นที่นิยมมากกว่า226 Raเนื่องจากปล่อยอนุภาคอัลฟามากกว่าถึง 5 เท่า และมีรังสีแกมมาที่เป็นอันตรายน้อยกว่า[ 108 ]

ปริมาณอะเมริเซียมในเครื่องตรวจจับควันรุ่นใหม่ทั่วไปอยู่ที่ 1  ไมโครคูรี (37  กิโลเบเคอเรล ) หรือ 0.29 ไมโครกรัมปริมาณนี้จะค่อยๆ ลดลงเมื่ออะเมริเซียมสลายตัวเป็นเนปทูเนียม -237 ซึ่งเป็นธาตุทรานส์ยูเรเนียมอีกชนิดหนึ่งที่มีครึ่งชีวิตยาวนานกว่ามาก (ประมาณ 2.14 ล้านปี) ด้วยครึ่งชีวิต 432.2 ปี อะเมริเซียมในเครื่องตรวจจับควันจะมีเนปทูเนียม อยู่ประมาณ 3% หลังจาก 19 ปี และประมาณ 5% หลังจาก 32 ปี รังสีจะผ่านเข้าไปในห้องไอออนไนเซ ชัน ซึ่งเป็นช่องว่างที่เต็มไปด้วยอากาศระหว่างอิเล็กโทรด สองตัว และทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ขนาดเล็กคงที่ไหล ผ่านอิเล็กโทรด ควันใดๆ ที่เข้าไปในห้องจะดูดซับอนุภาคอัลฟา ซึ่งจะลดการไอออนไนเซชันและส่งผลต่อกระแสไฟฟ้านี้ ทำให้เกิดสัญญาณเตือน เมื่อเทียบกับเครื่องตรวจจับควันแบบออปติคอลแล้ว เครื่องตรวจจับควันแบบไอออนไนเซชันมีราคาถูกกว่าและสามารถตรวจจับอนุภาคที่มีขนาดเล็กเกินกว่าจะทำให้เกิดการกระเจิงของแสงอย่างมีนัยสำคัญได้ อย่างไรก็ตาม มันมีแนวโน้มที่จะเกิดสัญญาณเตือนผิดพลาด ได้มากกว่า [ 109 ] [ 110 ] [ 111 ] [ 112 ]

สารกัมมันตรังสี

เนื่องจาก241 Am มีครึ่งชีวิตใกล้เคียงกับ238 Pu (432.2 ปี เทียบกับ 87 ปี) จึงมีการเสนอให้ใช้เป็นองค์ประกอบสำคัญของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกไอโซโทปรังสีเช่น ในยานอวกาศ[ 113 ]แม้ว่าอะเมริเซียมจะผลิตความร้อนและไฟฟ้าได้น้อยกว่า – ผลผลิตพลังงานอยู่ที่ 114.7 mW/g สำหรับ241 Am และ 6.31 mW/g สำหรับ243 Am [ 1 ] (เทียบกับ 390 mW/g สำหรับ238 Pu) [ 113 ] – และรังสีของมันก่อให้เกิดภัยคุกคามต่อมนุษย์มากกว่าเนื่องจากการปล่อยนิวตรอนองค์การอวกาศยุโรปกำลังพิจารณาที่จะใช้อะเมริเซียมสำหรับยานสำรวจอวกาศของตน[ 114 ]

การประยุกต์ใช้อะเมริเซียมในอวกาศอีกประการหนึ่งที่เสนอคือการใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานอวกาศที่มีระบบขับเคลื่อนด้วยนิวเคลียร์ โดยอาศัยอัตราการแตกตัวของนิวเคลียสของ242m Am ที่สูงมาก ซึ่งสามารถคงไว้ได้แม้ในแผ่นฟอยล์ที่มีความหนาเพียงไมโครเมตร ความหนาที่น้อยนี้ช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาการดูดซับรังสีที่ปล่อยออกมาเอง ปัญหานี้เกี่ยวข้องกับแท่งยูเรเนียมหรือพลูโทเนียม ซึ่งมีเพียงชั้นผิวเท่านั้นที่ให้อนุภาคอัลฟา[ 115 ] [ 116 ]ผลิตภัณฑ์จากการแตกตัวของ242m Am สามารถขับเคลื่อนยานอวกาศได้โดยตรง หรือสามารถให้ความร้อนแก่ก๊าซขับเคลื่อนได้ นอกจากนี้ยังสามารถถ่ายโอนพลังงานไปยังของเหลวและสร้างกระแสไฟฟ้าผ่านเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบแม่เหล็กไฟฟ้าได้ อีกด้วย [ 117 ]

ข้อเสนออีกประการหนึ่งที่ใช้ประโยชน์จากอัตราการแตกตัวของนิวเคลียร์ที่สูงของ242m Am คือแบตเตอรี่นิวเคลียร์ การออกแบบไม่ได้อาศัยพลังงานจากอนุภาคอัลฟาของอะเมริเซียม แต่ขึ้นอยู่กับประจุ กล่าวคือ อะเมริเซียมทำหน้าที่เป็น "แคโทด" ที่ยั่งยืน ประจุ 242m Am 3.2 กก. เพียงครั้งเดียวของแบตเตอรี่ดังกล่าวสามารถให้พลังงานได้ประมาณ 140 กิโลวัตต์ เป็นเวลา 80 วัน[ 118 ]แม้จะมีประโยชน์มากมาย แต่การใช้งาน242m Am ในปัจจุบันยังคงถูกจำกัดด้วยความหายากและราคาสูงของ ไอโซเมอ ร์นิวเคลียร์ ชนิดนี้ [ 117 ]

ในปี 2019 นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการนิวเคลียร์แห่งชาติ ของสหราชอาณาจักร และมหาวิทยาลัยเลสเตอร์ได้สาธิตการใช้ความร้อนที่เกิดจากอะเมริเซียมเพื่อส่องสว่างหลอดไฟขนาดเล็ก เทคโนโลยีนี้อาจนำไปสู่ระบบพลังงานสำหรับภารกิจที่มีระยะเวลานานถึง 400 ปีในอวกาศระหว่างดวงดาวซึ่งแผงโซลาร์เซลล์ไม่สามารถทำงานได้[ 119 ] [ 120 ]

แหล่งกำเนิดนิวตรอน

ออกไซด์ของ241Amที่อัดแน่นด้วยเบริลเลียมเป็นแหล่งกำเนิดนิวตรอน ที่มีประสิทธิภาพ โดยที่อะเมริเซียมทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดอัลฟา และเบริลเลียมผลิตนิวตรอนเนื่องจากมีภาคตัดขวางขนาดใหญ่สำหรับปฏิกิริยานิวเคลียร์ (α,n)

การใช้งานแหล่งกำเนิดนิวตรอน 241 AmBe ที่แพร่หลายที่สุดคือโพรบนิวตรอนซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดปริมาณน้ำที่มีอยู่ในดิน รวมถึงความชื้น/ความหนาแน่นสำหรับการควบคุมคุณภาพในการก่อสร้างทางหลวง แหล่งกำเนิดนิวตรอน 241 Am ยังใช้ในงานสำรวจบ่อบาดาล รวมถึงการถ่ายภาพรังสีนิวตรอน การถ่าย ภาพตัดขวาง และการตรวจสอบทางเคมีรังสีอื่นๆ[ 121 ]

การผลิตองค์ประกอบอื่นๆ

อะเมริเซียมเป็นวัตถุดิบตั้งต้นในการผลิตธาตุทรานส์ยูเรเนียมและทรานส์แอคติไนด์ อื่นๆ ตัวอย่างเช่น 82.7% ของ242Amสลายตัวเป็น242Cmและ 17.3% เป็น242Puในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์242Amยังถูกแปลงขึ้นโดยการจับนิวตรอนเป็น243Amและ244Amซึ่งจะเปลี่ยนรูปโดยการสลายตัวแบบเบตาเป็น244Cm :

การฉายรังสี241 Am ด้วย ไอออน 12 C หรือ22 Ne จะให้ไอโซโทป247 Es ( ไอน์สไตเนียม ) หรือ260 Db ( ดับเนียม ) ตามลำดับ[ 121 ]นอกจากนี้ ธาตุเบอร์เคเลียม ( ไอโซโทป 243 Bk) ได้ถูกผลิตและระบุขึ้นเป็นครั้งแรกโดยเจตนาโดยการยิง241 Am ด้วยอนุภาคอัลฟาในปี 1949 โดยกลุ่มเบิร์กลีย์กลุ่มเดียวกัน โดยใช้ไซโคลตรอนขนาด 60 นิ้วเดียวกัน ในทำนองเดียวกันโนเบเลียมถูกผลิตขึ้นที่สถาบันวิจัยนิวเคลียร์ร่วมดับนาประเทศรัสเซีย ในปี 1965 ในปฏิกิริยาหลายอย่าง หนึ่งในนั้นรวมถึงการฉายรังสี243 Am ด้วย ไอออน 15 N นอกจากนี้ หนึ่งในปฏิกิริยาการสังเคราะห์ลอว์เรนเซียมที่ค้นพบโดยนักวิทยาศาสตร์ที่เบิร์กลีย์และดับนา รวมถึงการยิง243 Am ด้วย18 O [ 12 ]

สเปกโทรเมตร

อะเมริเซียม-241 ถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาและอนุภาคอัลฟาแบบพกพาสำหรับการใช้งานทางการแพทย์และอุตสาหกรรมหลายอย่าง การปล่อยรังสีแกมมา 59.5409 keV จาก241 Am ในแหล่งกำเนิดดังกล่าวสามารถใช้สำหรับการวิเคราะห์วัสดุทางอ้อมในการถ่ายภาพรังสีและ สเปก โทรสโกปีฟลูออเรสเซน ซ์ของรังสีเอกซ์ รวมถึงการควบคุมคุณภาพในเครื่องวัดความหนาแน่นนิวเคลียร์ แบบคงที่ และเครื่องวัดความหนาแน่นนิวเคลียร์ตัวอย่างเช่น ธาตุนี้ถูกนำมาใช้ในการวัด ความหนา ของกระจกเพื่อช่วยสร้างกระจกแบน[ 28 ]อะเมริเซียม-241 ยังเหมาะสำหรับการสอบเทียบสเปกโทรเมตรของรังสีแกมมาในช่วงพลังงานต่ำ เนื่องจากสเปกตรัมของมันประกอบด้วยยอดเกือบเดียวและต่อเนื่องคอมป์ตันที่น้อยมาก (ความเข้มต่ำกว่าอย่างน้อยสามลำดับ) [ 122 ]รังสีแกมมาของอะเมริเซียม-241 ยังถูกใช้เพื่อการวินิจฉัยการทำงานของต่อมไทรอยด์แบบพาสซีฟโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะจากอะตอมของไอโอดีน[ 123 ] การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์นี้ถูกแทนที่ด้วยการทดสอบไอโอดีนกัมมันตรังสี[ 124 ]

ข้อกังวลด้านสุขภาพ

เนื่องจากเป็นธาตุที่มีกัมมันตรังสีสูง อเมริเซียมและสารประกอบของมันจึงต้องได้รับการจัดการในห้องปฏิบัติการที่เหมาะสมภายใต้การจัดการพิเศษเท่านั้น แม้ว่าไอโซโทปของอเมริเซียมส่วนใหญ่จะปล่อยอนุภาคอัลฟาซึ่งสามารถถูกปิดกั้นได้ด้วยวัสดุทั่วไปบาง ๆ แต่ผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการสลายตัวของธาตุนี้จำนวนมากจะปล่อยรังสีแกมมาและนิวตรอนซึ่งมีระยะการทะลุทะลวงสูง[ 125 ]

หากรับประทานเข้าไป อะเมริเซียมส่วนใหญ่จะถูกขับออกภายในไม่กี่วัน โดยมีเพียง 0.05% เท่านั้นที่ถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือด ซึ่งประมาณ 45% จะไปอยู่ที่ตับและ 45% ไปที่กระดูก และอีก 10% ที่เหลือจะถูกขับออก การดูดซึมเข้าสู่ตับขึ้นอยู่กับแต่ละบุคคลและเพิ่มขึ้นตามอายุ ในกระดูก อะเมริเซียมจะถูกสะสมไว้ที่ ผิว คอร์ติคัลและเทรเบคูลาร์ ก่อน และจะค่อยๆ กระจายไปทั่วกระดูกตามเวลา ครึ่งชีวิตทางชีวภาพของ241Amคือ 50 ปีในกระดูกและ 20 ปีในตับ ในขณะที่ในอวัยวะสืบพันธุ์ (อัณฑะและรังไข่) มันจะคงอยู่ถาวร ในอวัยวะเหล่านี้ทั้งหมด อะเมริเซียมส่งเสริมการก่อตัวของเซลล์มะเร็งอันเป็นผลมาจากกัมมันตภาพรังสีของมัน[ 23 ] [ 126 ] [ 127 ]

อะเมริเซียมมักเข้าสู่หลุมฝังกลบจากเครื่องตรวจจับควัน ที่ถูกทิ้ง กฎระเบียบที่เกี่ยวข้องกับการกำจัดเครื่องตรวจจับควันนั้นผ่อนปรนในเขตอำนาจศาลส่วนใหญ่ ในปี 1994 เดวิด ฮาห์น วัย 17 ปี ได้สกัดอะเมริเซียมจากเครื่องตรวจจับควันประมาณ 100 เครื่องเพื่อพยายามสร้างเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบเพาะพันธุ์[ 128 ] [ 129 ] [ 130 ] [ 131 ]มีรายงานกรณีการสัมผัสกับอะเมริเซียมอยู่บ้าง กรณีที่ร้ายแรงที่สุดคือกรณีของแฮโรลด์ แมคคลัสกีย์ช่างเทคนิคปฏิบัติการทางเคมีซึ่งเมื่ออายุ 64 ปี ได้รับการสัมผัสกับอะเมริเซียม-241 ในปริมาณ 500 เท่าของมาตรฐานการทำงานอันเป็นผลมาจากการระเบิดในห้องปฏิบัติการของเขา แมคคลัสกีย์เสียชีวิตเมื่ออายุ 75 ปีจากโรคประจำตัวที่ไม่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์นี้[ 132 ] [ 133 ]

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^ตัวอักษร "m" หมายถึงสถานะกึ่งเสถียร

บรรณานุกรม

  • กรีนวูด, นอร์แมน เอ็น. ; เอิร์นชอว์, อลัน (1997). เคมีของธาตุ (ฉบับที่ 2). บัตเตอร์เวิร์ธ-ไฮเนมันน์. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8.
  • Penneman, RA และ Keenan TK เคมีรังสีของอะเมริเซียมและคูเรียม , มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย, ลอสอาลามอส, แคลิฟอร์เนีย, 1960
  • วิเบิร์ก, นิลส์ (2007) เลห์บุค แดร์ อนาออร์กานิสเชน เคมี . เดอ กรอยเตอร์. ไอเอสบีเอ็น 978-3-11-017770-1.

อ่านเพิ่มเติม

  • นิวไคลด์และไอโซโทป – ฉบับที่ 14 , GE Nuclear Energy, 1989.
  • ฟิโอนี, กาเบรียล; คริบเบียร์, มิเชล และมารี, เฟรเดริก"แอกติไนด์รอง อะเมริเซียม-241 สามารถแปลงสภาพด้วยนิวตรอนความร้อนได้หรือไม่" . ผู้บังคับการตำรวจ à l'énergie atomique เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 11 พฤศจิกายน พ.ศ. 2550
  • สเวิร์ตก้า, อัลเบิร์ต (1999). คู่มือธาตุ . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด, สหรัฐอเมริกา. ISBN 978-0-19-508083-4.
  • อะเมริเซียมในตารางธาตุในรูปแบบวิดีโอ (มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม)
  • ATSDR – แถลงการณ์ด้านสาธารณสุข: อเมริเซียม
  • สมาคมนิวเคลียร์โลก – เครื่องตรวจจับควันและอะเมริเซียม
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Americium&oldid=1359545834 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ อเมริเซียม

อเมริเซียม เป็น ธาตุเคมีสังเคราะห์ มี สัญลักษณ์ Am และ เลขอะตอม 95 เป็น ธาตุกัมมันตรังสี และเป็นสมาชิกท ราน ส์ยูเรเนียม ในอนุกรมแอกทิ ไน ด์ใน ตาราง ธาตุ อยู่ใต้ธาตุ แลนทาไน ด์...

ประวัติศาสตร์

แม้ว่าอะเมริเซียมน่าจะถูกผลิตขึ้นในการทดลองนิวเคลียร์ก่อนหน้านี้ แต่ก็ถูก สังเคราะห์ แยก และระบุอย่างตั้งใจเป็นครั้งแรกในช่วงปลายฤดูใบไม้ร่วงปี 1944 ที่ มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ โดย Glenn T. Seaborg , Leon O. Morgan, Ralph A.

การเกิดขึ้น

ไอโซโทปของอะเมริเซียมที่มีอายุยืนยาวที่สุดและพบได้ทั่วไป ได้แก่ 241Am และ 243Am มีครึ่งชีวิต 432.

การสังเคราะห์นิวเคลียสไอโซโทป

อะเมริเซียมถูกผลิตในปริมาณเล็กน้อยใน เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ มานานหลายทศวรรษ และ ไอโซโทป 241 Am และ 243 Am ของมันสะสมมาได้หลายกิโลกรัมแล้ว [ 28 ] อย่างไรก็ตาม นับตั้งแต่เริ่มวางจำหน่ายครั้งแรกในปี 1962 ราคาของมันอยู่ที่ประมาณ 1,500 ดอลลาร์สหรัฐต่อกรัม...