Américium

Propriétés
[ Rn ] 5 f 7 7 s 2 95 heures Tableau périodique
Généralement
Nom , symbole , numéro atomique	Américium, Am, 95
Catégorie d'élément	Actinides
Groupe , période , bloc	Ac , 7 , f
Voir	métal blanc argenté
Numero CAS	7440-35-9
Numéro CE	231-144-4
Carte Info ECHA	100.028.313
Atomique
Masse atomique	243.061375 u
Rayon atomique	184 heures
Rayon de Van der Waals	228,5 heures
Configuration électronique	[ Rn ] 5 f 7 7 s 2
1. Énergie d'ionisation	5.97381 (25) eV ≈ 576.38 kJ / mol
2. Énergie d'ionisation	11.7 (4) eV ≈ 1 130 kJ / mol
3. Énergie d'ionisation	21.7 (4) eV ≈ 2 090 kJ / mol
4. Énergie d'ionisation	36.8 (4) eV ≈ 3 550 kJ / mol
5. Énergie d'ionisation	50.0 (1,9) eV ≈ 4 820 kJ / mol
Physiquement
État physique	fermement
Structure en cristal	hexagonal
densité	13,67 g / cm 3
magnétisme	paramagnétique ( Χ m = 7,1 · 10 −4 )
Point de fusion	1449 K (1176 ° C)
point d'ébullition	2880 (2607 ° C)
Volume molaire	1,778 10 −5 m 3 mol −1
Chaleur d'évaporation	238,5 kJ / mol
Température de fusion	14,4 kJ mol -1
La capacité thermique spécifique	0,11 J kg −1 K −1
Conductivité électrique	147,1 A V −1 m −1 à 293,15 K.
Conductivité thermique	10 W m −1 K −1 à 300 K
Chimiquement
États d'oxydation	+2, +3 , +4, +5, +6, (+7)
Potentiel normal	−2,070  V (Am 3+ + 3 e - → Am)
Électronégativité	1.3 ( échelle de Pauling )
Les isotopes
isotope NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 238 Activé {syn.} 98  min ε  (≈ 100%) 238 Pu α  (1,0 · 10 −4  %) 234 Np 239 Activé {syn.} 11,9  heures ε  (≈ 100%) 239 Pu α  (0,010%) 235 Np 240 heures {syn.} 50,8  heures ε  (≈ 100%) 240 pu α  (1,9 · 10 −4  %) 236 Np 241 Activé {syn.} 432.2  a α  (≈ 100%) 5,486 237 Np SF  (4,3 · 10 - 10  %) ? ? 242 Activé {syn.} 16,02  heures β -  (82,7%) 0,665 242 cm ε  (17,3%) 0,751 242 Pu 242 m 1 heure du matin {syn.} 141  un IT  (≈ 100%) 0,049 242 Activé α  (0,45%) 5,637 238 Np SF  (4,7 · 10 - 9  %) ? ? 242 m 2 heures du matin {syn.} 14,0 m s SF  (≈ 100%) ? ? α 7,788 238 Np IL 2.2 242 Activé 243 Activé {syn.} 7370  un α  (≈ 100%) 5,438 239 Np SF  (4,7 · 10 - 9  %) ? ? 244 Activé {syn.} 10,1  heures β -  (100%) 244 cm
Pour les autres isotopes, voir la liste des isotopes
Informations sur les dangers et la sécurité
Radioactif
Étiquetage des dangers SGH aucune classification disponible
Dans la mesure du possible et selon l'usage, des unités SI sont utilisées. Sauf indication contraire, les données fournies s'appliquent aux conditions standard .

L'américium ( écoute ^{? / I} ) est un élément chimique avec le symbole de l' élément Am et le numéro atomique 95. Dans le tableau périodique, il fait partie du groupe des actinides ( 7ème période , bloc f ) et est également l'un des éléments transuraniens . Outre l' europium, l' américium est le seul élément nommé d' après un continent . C'est un métal radioactif facilement malléable avec un aspect blanc argenté.

Il n'y a pas d' isotope stable de l' américium . Sur terre, il se produit exclusivement sous une forme produite artificiellement. L'élément a été créé pour la première fois à la fin de l'automne 1944, mais la découverte n'a pas été initialement publiée. Curieusement, son existence a été révélée au public dans une émission de radio américaine pour enfants par l'explorateur Glenn T. Seaborg , l'invité de l'émission.

L'américium se forme dans les réacteurs nucléaires et une tonne de combustible nucléaire usé contient en moyenne environ 100 g de l'élément. Il est utilisé comme source de rayonnement ionisant, par ex. B. en spectroscopie de fluorescence et dans les détecteurs de fumée à ionisation . L'isotope d'américium ²⁴¹ Am a été proposé en raison de sa demi-vie significativement plus longue de 432,2 ans par rapport au plutonium ( ²³⁸ Pu) pour le remplissage des batteries de radionucléides (RTG) pour les sondes spatiales , qui fourniraient alors de l'énergie électrique pour fonctionner pendant des centaines d'années.

l'histoire

Glenn T. Seaborg

Cyclotron de 60 pouces

L'américium a été découvert à la fin de l'automne 1944 par Glenn T. Seaborg , Ralph A. James , Leon O. Morgan et Albert Ghiorso dans le cyclotron de 60 pouces à l' Université de Californie à Berkeley et au Laboratoire métallurgique de l' Université de Chicago (aujourd'hui : Laboratoire National d'Argonne ) généré. Après le neptunium et le plutonium , l'américium était le quatrième uranium transuranique découvert depuis 1940; le curium , qui est supérieur d'un numéro atomique , était le troisième produit à l'été 1944. Le nom de l'élément a été choisi en fonction du continent américain - par analogie avec l' europium , le métal des terres rares qui est exactement au-dessus de l'américium dans le tableau périodique : Le nom américium (après les Amériques) et le symbole Am sont suggérés pour l'élément sur la base de sa position en tant que sixième membre de la série des actinides des terres rares, analogue à l'europium, Eu, de la série des lanthanides.

En règle générale, les oxydes des éléments de départ ont été utilisés pour créer le nouvel élément . A cet effet, une solution de nitrate de plutonium (avec l' isotope ²³⁹ Pu) a d'abord été appliquée sur une feuille de platine d'environ 0,5 cm ² ; la solution s'est ensuite évaporée et le résidu ensuite calciné en oxyde (PuO ₂ ). Après le bombardement dans le cyclotron, le revêtement a été dissous en utilisant de l' acide nitrique , puis à nouveau précipité sous forme d'hydroxyde en utilisant une solution aqueuse d' ammoniaque concentrée; le résidu a été dissous dans de l' acide perchlorique . La séparation supplémentaire a eu lieu avec des échangeurs d'ions . Dans leur série d'expériences, quatre isotopes différents ont été générés en séquence: ²⁴¹ Am, ²⁴² Am, ²³⁹ Am et ²³⁸ Am.

Ils ont isolé ²⁴¹ Am comme premier isotope d'un échantillon de plutonium qui a été irradié avec des neutrons . Il se décompose en ²³⁷ Np lorsqu'une particule α est émise. La demi-vie de cette désintégration α a été initialement déterminée à 510 ± 20 ans; la valeur généralement acceptée aujourd'hui est de 432,2 a.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {239} _ {\ 94} Pu \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 94} ^ {240} Pu \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma) )}} \ _ {\ 94} ^ {241} Pu \ {\ xrightarrow [{14.35 \ a}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 95} ^ {241} sur \ \ gauche (\ {\ xrightarrow [{432,2 \ a}] {\ alpha}} \ _ {\ 93} ^ {237} Np \ right)}}$

Les temps indiqués sont des demi-vies .

En tant que deuxième isotope, le ²⁴² Am a été trouvé par un nouveau bombardement neutronique du ²⁴¹ Am précédemment généré . La désintégration bêta rapide qui en résulte donne ²⁴² cm, le curium découvert précédemment . La demi-vie de cette β-désintégration a été initialement déterminée à 17 heures; la valeur jugée valide aujourd'hui est de 16,02 heures.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {241} _ {\ 95} Activé \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 95} ^ {242} Activé \ \ gauche (\ {\ xrightarrow [{ 16.02 \ h}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 96} ^ {242} cm \ right)}}$

La découverte de l'élément a été rendue publique pour la première fois dans l'émission de radio américaine Quiz Kids le 11 novembre 1945 par Glenn T. Seaborg, avant même l'annonce proprement dite lors d'un symposium de l' American Chemical Society : l'un des jeunes auditeurs a demandé à l'invité de l'émission , Seaborg si de nouveaux éléments ont été découverts au cours de recherches sur les armes nucléaires pendant la Seconde Guerre mondiale . Seaborg a répondu à la question par l'affirmative et a révélé en même temps la découverte de l'élément supérieur suivant, le curium .

L'américium ( ²⁴¹ am et ²⁴² am) et sa production ont ensuite été brevetés sous le nom d' élément 95 et le procédé de production dudit élément , Glenn T. Seaborg étant uniquement désigné comme l'inventeur.

Il a été représenté pour la première fois sous forme élémentaire en 1951 en réduisant le fluorure d'américium (III) avec du baryum .

Occurrence

Les isotopes de l'américium surviennent dans le processus r dans les supernovae et ne se produisent pas naturellement sur Terre en raison de leur demi-vie, qui est trop courte par rapport à l'âge de la Terre .

De nos jours, cependant, l'américium est élevé comme sous-produit dans les centrales nucléaires ; l'isotope de l'américium ²⁴¹ Am est un produit de désintégration (par exemple dans les barres de combustible usé ) de l'isotope de plutonium ²⁴¹ Pu. Une tonne de combustible nucléaire usé contient en moyenne environ 100 g d'isotopes différents de l'américium. Il s'agit principalement des émetteurs α ²⁴¹ Am et ²⁴³ Am, qui ne sont pas souhaitables en stockage final en raison de leurs demi-vies relativement longues et font donc partie des déchets de transuranium . La radio-toxicité à long terme dans les dépôts nucléaires pourrait être réduite en séparant les isotopes à vie longue du combustible nucléaire usé. La stratégie de partitionnement et de transmutation est actuellement à l' étude pour éliminer l'américium .

Extraction et présentation

Extraction des isotopes de l'américium

L'américium est présent en petites quantités dans les réacteurs nucléaires . Aujourd'hui, il est disponible en quantités de quelques kilogrammes. En raison de l'extraction complexe des barres de combustible usé , son prix est très élevé. Depuis son lancement sur le marché en 1962, l' oxyde d'américium (IV) avec l'isotope ²⁴¹ Am a été dit avoir été prix à environ 1500  dollars US par gramme . L'isotope d'américium ²⁴³ Am est produit en plus petites quantités dans le réacteur à partir de ²⁴¹ Am et est donc encore plus cher à 160 dollars US le milligramme de ²⁴³ Am.

L'américium est inévitablement élevé via l'isotope de plutonium ²³⁹ Pu dans les réacteurs nucléaires à haute teneur en ²³⁸ U, car il est créé à partir de cela par capture de neutrons et deux désintégrations β ultérieures (sur ²³⁹ U et ²³⁹ Np).

${\ displaystyle \ mathrm {^ {238} _ {\ 92} U \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 92} ^ {239} U \ {\ xrightarrow [{23,5 \ min} ] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 93} ^ {239} Np \ {\ xrightarrow [{2,3565 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 94} ^ {239} Pu}}$

Les temps indiqués sont des demi-vies .

Par la suite, si la fission nucléaire ne se produit pas, le ²³⁹ Pu, avec d'autres nucléides, est éclos par capture graduelle de neutrons (n, γ) et par la désintégration β subséquente, ²⁴¹ Am ou ²⁴³ Am.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {239} _ {\ 94} Pu \ {\ xrightarrow {2 (n, \ gamma)}} \ _ {\ 94} ^ {241} Pu \ {\ xrightarrow [{14,35 \ a }] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 95} ^ {241} Activé}}$

Le plutonium, qui peut être obtenu à partir des barres de combustible usé dans les réacteurs de puissance, est constitué d'environ 12% de l'isotope ²⁴¹ Pu. C'est pourquoi les barres de combustible usé n'atteignent leur teneur maximale de ²⁴¹ ampères que 70 ans après la fin du processus de sélection ; par la suite, la teneur diminue à nouveau (plus lentement que l'augmentation).

Le ²⁴¹ Am résultant peut être converti en ²⁴² Am grâce à une nouvelle capture de neutrons dans le réacteur . Dans les réacteurs à eau légère de ²⁴¹ à 79% ²⁴² Am et 10% ^{242 m} On émergent:

à 79%: ${\ displaystyle \ mathrm {^ {241} _ {\ 95} Activé \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 95} ^ {242} Activé}}$

à 10%: ${\ displaystyle \ mathrm {^ {241} _ {\ 95} Activé \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ \ \ 95} ^ {242m} Activé}}$

Pour l'élevage du ²⁴³ Am, une quadruple capture neutronique du ²³⁹ Pu est nécessaire:

${\ displaystyle \ mathrm {^ {239} _ {\ 94} Pu \ {\ xrightarrow {4 (n, \ gamma)}} \ _ {\ 94} ^ {243} Pu \ {\ xrightarrow [{4,956 \ h }] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 95} ^ {243} Activé}}$

Représentation des américiums élémentaires

L'américium métallique peut être obtenu à partir de ses composés par réduction . Le premier fluorure d'américium (III) a été utilisé pour la réduction. A cet effet, celui-ci est amené à réagir avec le baryum élémentaire dans des appareils de réaction en tantale et tungstène dans un environnement exempt d'eau et d'oxygène .

${\ displaystyle {\ ce {2 AmF3 + 3 Ba -> 2 Am + 3 BaF2}}}$

La réduction de l'oxyde d' américium (IV) à l' aide de lanthane ou de thorium produit également de l'américium métallique.

${\ displaystyle {\ ce {3 AmO2 + 4 La -> 3 Am + 2 La2O3}}}$

Propriétés

Am-241 au microscope

Emballage serré double hexagonal de sphères avec la séquence de couches ABAC dans la structure cristalline de α-Am (A: vert; B: bleu; C: rouge).

Dans le tableau périodique , l'américium de numéro atomique 95 appartient à la série des actinides, son prédécesseur est le plutonium, l'élément suivant est le curium. Son analogue dans la série des lanthanides est l' europium .

Propriétés physiques

L'américium est un métal radioactif. L'américium fraîchement fabriqué est un métal blanc argenté qui devient lentement mat à température ambiante . Il est facilement déformable. Son point de fusion est de 1176 ° C, son point d'ébullition est de 2607 ° C. La densité est de 13,67 g cm ^-3 . Cela se produit en deux modifications.

La modification α-Am , qui est stable dans les conditions standard, cristallise dans le système cristallin hexagonal dans le groupe spatial P 6 ₃ / mmc (groupe spatial n ° 194) avec les paramètres de réseau a  = 346,8  pm et c  = 1124 pm et quatre unités de formule par cellule unitaire . La structure cristalline consiste en un double compactage hexagonal de sphères (c.-à-d. Hcp) avec la séquence de couches ABAC et est donc isotypique à la structure de α-La . Modèle: groupe de pièces / 194

À haute pression, α-Am se transforme en β-Am. La β-modification cristallise dans le système cristallin cubique dans le groupe d'espace  Fm 3 m (n ° 225) avec le paramètre de réseau a  = 489 pm, ce qui correspond à un réseau cubique à faces centrées (fcc) ou à un compactage cubique le plus proche de sphères avec la séquence d'empilement ABC. Modèle: groupe de pièces / 225

L' enthalpie de la solution d'américium métal dans l'acide chlorhydrique dans les conditions standard est de −620,6 ± 1,3 kJ mol ⁻¹ . Sur la base de cette valeur, l' enthalpie standard de formation (Δ _f H ⁰ ) a été calculée pour la première fois de Am ³⁺ _(aq) à −621,2 ± 2,0 kJ mol ⁻¹ et le ^potentiel standard Am ³⁺  / Am ⁰ à - 2, 08 ± 0,01 V.

Propriétés chimiques

L'américium est un élément très réactif qui réagit déjà avec l'oxygène atmosphérique et se dissout bien dans les acides . Il est stable aux alcalis .

L' état d'oxydation le plus stable pour l'américium est +3, les composés Am (III) sont très stables contre l'oxydation et la réduction. L'américium est le premier représentant des actinides, qui se comporte plus comme les lanthanoïdes que les éléments du bloc D.

Il peut également être trouvé dans les états d'oxydation +2 ainsi que +4, +5, +6 et +7. En fonction de l' indice d'oxydation , la couleur de l'américium varie en solution aqueuse ainsi que dans les composés solides :
Am ³⁺  (jaune-rose), Am ⁴⁺  (jaune-rouge), Am ^V O ₂ ⁺  (jaune), Am ^VI O ₂ ²⁺  (jaune citron), Am ^VII O ₆ ⁵⁻  (vert foncé).

Contrairement à l' europium homologue - l'américium a une configuration électronique analogue à l'europium - Am ³⁺ ne peut pas être réduit en Am ²⁺ en solution aqueuse .

Les composés avec de l'américium à partir de l'indice d'oxydation +4 sont des agents oxydants puissants , comparables à l' ion permanganate (MnO ₄ ^- ) en solution acide.

Les ions Am ⁴⁺ , qui ne sont pas stables en solution aqueuse , ne peuvent être produits qu'à partir d'Am (III) en utilisant des agents oxydants puissants. Deux composés de l'américium à l'état d'oxydation +4 sont connus sous forme solide: l'oxyde d'américium (IV) (AmO ₂ ) et le fluorure d'américium (IV) (AmF ₄ ).

L'état d'oxydation pentavalent a été observé pour la première fois dans l'américium en 1951. En solution aqueuse se trouvent principalement des ions AmO ₂ ⁺ (acide) ou des ions AmO ₃ ^- (alcalins), mais ceux-ci sont instables et soumis à une disproportionation rapide :

${\ displaystyle {\ ce {3 AmO2 ^ + + 4 H ^ + -> 2 AmO2 ^ 2 + + Am ^ 3 + + 2 H2O}}}$

Tout d'abord, on peut supposer une disproportion par rapport à l'état d'oxydation +6 et +4:

${\ displaystyle {\ ce {2 am (V) -> am (VI) + am (IV)}}}$

Les composés d'américium (VI) sont un peu plus stables que Am (IV) et Am (V). Ils peuvent être préparés à partir d'Am (III) par oxydation avec du peroxodisulfate d'ammonium dans de l'acide nitrique dilué. Le ton rose typique disparaît vers une couleur jaune intense. De plus, l'oxydation à l' oxyde d' argent (I) dans l'acide perchlorique peut être réalisée quantitativement. Dans le carbonate de sodium ou de carbonate acide de sodium des solutions, l' oxydation avec l' ozone ou sodium peroxodisulfate est également possible.

• 

  Américium (III)
  en solution 2 M Na ₂ CO ₃

• 

  Américium (IV)
  en solution 2 M Na ₂ CO ₃

• 

  Américium (IV) et (VI)
  en solution 2 M Na ₂ CO ₃

Aspects biologiques

Une fonction biologique de l'américium n'est pas connue. L'utilisation de cellules bactériennes immobilisées pour éliminer l'américium et d'autres métaux lourds des rivières a été proposée. Ainsi, les bactéries entériques du genre Citrobacter par l' activité phosphatase dans leur paroi cellulaire précipitent certains Americiumnuklide à partir d'une solution aqueuse et se lient sous forme d'un complexe métal-phosphate. Les facteurs qui influencent la biosorption et la bioaccumulation de l'américium par les bactéries et les champignons ont également été examinés .

Clivage

L'isotope ^{242 m 1} Am a la section transversale de l'écart thermique la plus élevée mesurée à ce jour (10/2008) à environ 5700  granges . Ceci s'accompagne d' une faible masse critique , c'est pourquoi ^{242 m 1} Am a été proposé comme matière fissile, par exemple pour propulser des vaisseaux spatiaux à propulsion nucléaire.

En principe, cet isotope convient également à la construction d' armes nucléaires . La masse critique d'une sphère pure de ^{242 m 1} Am est d'environ 9 à 14 kg. Les incertitudes sur les sections efficaces disponibles actuellement ne permettent pas une affirmation plus précise. Avec le réflecteur, la masse critique est d'environ 3 à 5 kg. En solution aqueuse, il est à nouveau fortement réduit. De cette manière, des ogives très compactes pourraient être construites. Selon l'état de la connaissance du public, aucune arme nucléaire à partir de ^{242 m 1} Am n'a été construite à ce jour , ce qui peut s'expliquer par la faible disponibilité et le prix élevé.

Pour les mêmes raisons, ^{242 m 1} Am n'est pas non plus utilisé comme combustible nucléaire dans les réacteurs nucléaires , bien qu'en principe il conviendrait à cette fin dans les réacteurs à la fois thermiques et rapides . Les deux autres isotopes les plus couramment disponibles, ²⁴¹ Am et ²⁴³ Am, peuvent également maintenir une réaction en chaîne dans un réacteur rapide. Cependant, les masses critiques sont ici très élevées. Non réfléchis, ils pèsent 57,6–75,6 kg à ²⁴¹ am et 209 kg à ²⁴³ am, de sorte que leur utilisation n'entraîne aucun avantage par rapport aux matières fissiles conventionnelles.

En conséquence, l'américium n'est pas légalement attribué aux combustibles nucléaires conformément à l' article 2 (1) de la loi sur l'énergie atomique . Cependant, il est proposé de construire des réacteurs très compacts avec un inventaire d'américium de seulement 20 g, qui peuvent être utilisés dans les hôpitaux comme source de neutrons pour la thérapie par capture de neutrons .

Les isotopes

16 isotopes et 11 isomères nucléaires avec des demi-vies entre les fractions de microsecondes et 7370 ans sont connus de l' américium . Il existe deux isotopes émetteurs α à longue durée de vie ²⁴¹ Am avec 432,2 et ²⁴³ Am avec une demi-vie de 7370 ans. De plus, l'isomère principal ^{242 m 1} Am a une longue demi-vie de 141 ans. Les isomères et isotopes principaux restants ont des demi-vies courtes de 0,64 µs à ^{245 m 1} Am à 50,8 heures à ²⁴⁰ Am.

²⁴¹ Am est l'isotope de l'américium le plus fréquemment incubé et fait partie de la série Neptunium . Il se désintègre avec une demi-vie de 432,2 ans avec une désintégration α à ²³⁷ Np. ²⁴¹ Am n'émet que la totalité de l'énergie de désintégration avec la particule α avec une probabilité de 0,35%, mais émet principalement un ou plusieurs quanta gamma .

^{Le 242} Am est de courte durée et, avec une demi-vie de 16,02 h, se désintègre de 82,7% par désintégration β à ²⁴² Cm et 17,3% par capture d'électrons en ²⁴² Pu. Les ²⁴² cm se désintègrent en ²³⁸ Pu et ce plus loin en ²³⁴ U, qui est sur la série uranium-radium . Le ²⁴² Pu se désintègre à travers la même chaîne de désintégration que le ²³⁸ Pu. Cependant, alors que le ²³⁸ Pu rejoint la chaîne de désintégration en tant que bras latéral de ²³⁴ U, ²⁴² Pu ^précède encore ²³⁸ U. Le ²⁴² Pu se désintègre par désintégration α en ²³⁸ U, le début de la série naturelle uranium-radium.

^{242 m 1} Am se désintègre avec une demi-vie de 141 ans à 99,541% par conversion interne en ²⁴² Am et à 0,459% par désintégration α à ²³⁸ Np. Celui-ci se désintègre en ²³⁸ Pu puis en ²³⁴ U, qui est sur la série uranium-radium .

Avec une demi-vie de 7 370 ans, ²⁴³ Am est l'isotope de l'américium le plus long. Il est d'abord converti en ²³⁹ Np par rayonnement α , qui se désintègre en ²³⁹ Pu par désintégration β . Le ²³⁹ Pu se désintègre par rayonnement α en uranium ²³⁵ U, le début officiel de la série uranium-actinium .

Les isotopes de l'américium avec un nombre impair de neutrons , c'est-à-dire un nombre de masse pair , peuvent être facilement séparés par des neutrons thermiques .

→ Liste des isotopes de l'américium

utiliser

Les deux isotopes les plus durables, ²⁴¹ Am et ²⁴³ Am, présentent un intérêt particulier pour l'utilisation de l'américium . Habituellement, il est utilisé sous forme d'oxyde (AmO ₂ ).

Américium 241 dans un détecteur de fumée

Détecteur de fumée à ionisation

Le rayonnement α à partir de la ²⁴¹ Am est utilisé dans les détecteurs de fumée à ionisation . Il est préféré au ²²⁶ Ra car il émet relativement peu de rayonnement y . Pour ce faire, cependant, l'activité contre le radium doit être environ cinq fois supérieure. La série de désintégration de ²⁴¹ Am «se termine» pour la période d'utilisation presque immédiatement après sa désintégration α à ²³⁷ Np , qui a une demi-vie d'environ 2,144 millions d'années.

Batteries radionucléides

En raison de sa demi-vie significativement plus longue que celle du ²³⁸ Pu, le ²⁴¹ Am a été proposé pour le remplissage des batteries radionucléides (RTG) des sondes spatiales . Grâce à sa demi-vie de 432,2 ans, un RTG avec un remplissage de ²⁴¹ Am pourrait fournir de l'énergie électrique pour faire fonctionner une sonde spatiale pendant des centaines d'années - au lieu de quelques décennies seulement (comme avec un remplissage de ²³⁸ Pu). Il devrait être utilisé dans les batteries de radionucléides que l' ESA envisage de développer et qui pourraient être achevées dans les années 2020.

Sources de neutrons

²⁴¹ Am pressé sous forme d'oxyde avec du béryllium représente une source de neutrons qui est utilisée, par exemple, pour des études radiochimiques. A cet effet, la section transversale élevée du béryllium est utilisée pour les réactions nucléaires (α, n), l'américium servant de producteur des particules α. Les équations de réaction correspondantes sont:

${\ displaystyle \ mathrm {^ {241 \! \,} _ {\ 95} On \ \ longrightarrow \ _ {\ 93} ^ {237} Np \ + \ _ {2} ^ {4} He \ + \ \ gamma}}$

${\ displaystyle \ mathrm {^ {9} _ {4} Be \ + \ _ {2} ^ {4} He \ \ longrightarrow \ _ {\ 6} ^ {12} C \ + \ _ {0} ^ { 1} n \ + \ \ gamma}}$

De telles sources de neutrons sont utilisées, par exemple, en radiographie et en tomographie neutroniques .

Ioniseur

Américium 241 dans la tête de brosse

En plus du ²¹⁰ Po fréquemment utilisé comme ioniseur pour éliminer les charges électrostatiques indésirables , le ²⁴¹ Am a également été utilisé. A cet effet z. B. la source montée sur la tête d'une brosse avec laquelle vous caressiez lentement les surfaces à traiter et pourriez ainsi éviter une recontamination par des particules de poussière attirées électrostatiquement.

Fabrication d'autres articles

L'américium est la matière première pour la production d' éléments transuraniens supérieurs et également des transactinoïdes . De ²⁴² On s'élève à 82,7% de curium ( ²⁴² Cm) et 17,3% de plutonium ( ²⁴² Pu). Dans le réacteur nucléaire, le ²⁴⁴ Am est inévitablement éclos en petites quantités par capture de neutrons à partir du ²⁴³ Am , qui se désintègre en isotope de curium ²⁴⁴ Cm par désintégration β .

${\ displaystyle \ mathrm {^ {243} _ {\ 95} Activé \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 95} ^ {244} Activé \ {\ xrightarrow [{10.1 \ h} ] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 96} ^ {244} cm}}$

Dans les accélérateurs de particules , par exemple, le bombardement de ²⁴¹ Am avec des noyaux de carbone ( ¹² C) ou des noyaux de néon ( ²² Ne) conduit aux éléments Einsteinium ²⁴⁷ Es et Dubnium ²⁶⁰ Db.

spectromètre

Grâce à son intense rayonnement gamma - raie spectrale à 60  keV est approprié ²⁴¹ sur le bien en tant que source de rayonnement pour rayons X, la spectroscopie de fluorescence . Ceci est également utilisé pour l' étalonnage des spectromètres gamma utilisés dans la région à faible énergie, car les raies adjacentes sont relativement faibles et formées comme un seul pic debout. De plus, le pic n'est perturbé que de manière négligeable par le continuum Compton de lignes à énergie plus élevée, car celles-ci se produisent également au plus avec une intensité inférieure d'au moins trois ordres de grandeur.

Consignes de sécurité et dangers

Les classifications selon le règlement CLP ne sont pas disponibles car elles n'incluent que les dangers chimiques, qui jouent un rôle complètement subordonné par rapport aux dangers basés sur la radioactivité . Un danger chimique n'existe que s'il implique une quantité appropriée de substance.

Comme il n'existe que des isotopes radioactifs de l'américium, celui-ci et ses composés ne peuvent être manipulés que dans des laboratoires appropriés avec des précautions particulières. Les isotopes les plus courants de l'américium sont les émetteurs α, c'est pourquoi l' incorporation doit être évitée à tout prix. Le large spectre des nucléides filles, qui sont généralement également radioactifs, représente un risque supplémentaire dont il faut tenir compte lors du choix des mesures de sécurité. ^{Le 241} Am émet de grandes quantités de rayonnement gamma relativement doux pendant la désintégration radioactive, qui peuvent être bien protégés.

Selon les recherches du chercheur Arnulf Seidel de l'Institut de radiobiologie du centre de recherche nucléaire de Karlsruhe , l'américium (comme le plutonium ), lorsqu'il est absorbé par l'organisme, génère plus de tumeurs osseuses que la même dose de radium .

La demi-vie biologique de ²⁴¹ Am est de 50 ans dans les os et de 20 ans dans le foie . En revanche, il reste apparemment en permanence dans les gonades .

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→ Catégorie: Composé d'américium

Oxydes

L'américium a des oxydes d' états d'oxydation +3 (Am ₂ O ₃ ) et +4 (AmO ₂ ).

L'oxyde d'américium (III) (Am ₂ O ₃ ) est un solide rouge-brun et a un point de fusion de 2205 ° C.

L'oxyde d'américium (IV) (AmO ₂ ) est le principal composé de cet élément. Presque toutes les applications de cet élément sont basées sur cette connexion. Il survient implicitement dans les réacteurs nucléaires lors de l'irradiation de dioxyde d'uranium (UO ₂ ) ou de dioxyde de plutonium (PuO ₂ ) avec des neutrons. C'est un solide noir qui cristallise - comme les autres oxydes d'actinide (IV) - dans le système cristallin cubique de la structure de la fluorite .

Les halogénures

Les halogénures sont connus pour leurs états d'oxydation +2, +3 et +4. Le niveau le plus stable +3 est connu pour tous les composés du fluor à l'iode et est stable en solution aqueuse.

Le fluorure d'américium (III) (AmF ₃ ) est peu soluble et peut être produit par la réaction d'une solution aqueuse d'américium avec des sels de fluorure dans une solution faiblement acide :

${\ displaystyle \ mathrm {Am ^ {3 +} \ _ {(aq)} + \ 3 \ F ^ {-} \ _ {(aq)} \ longrightarrow \ AmF_ {3} \ _ {(s)} \ flèche vers le bas}}$

Le fluorure d'américium (IV) tétravalent (AmF ₄ ) est accessible par réaction du fluorure d'américium (III) avec le fluor moléculaire :

${\ displaystyle \ mathrm {2 \ AmF_ {3} \ + \ F_ {2} \ \ longrightarrow \ 2 \ AmF_ {4}}}$

L'américium tétravalent a également été observé dans la phase aqueuse.

Le chlorure d'américium (III) (AmCl ₃ ) forme des cristaux hexagonaux roses . Sa structure cristalline est isotype avec le chlorure d' uranium (III) . Le point de fusion du composé est de 715 ° C. L'hexahydrate (AmCl ₃ · 6 H ₂ O) a une structure cristalline monoclinique .

Les sels d'Am (II) sont accessibles par réduction à l' amalgame de Na à partir de composés Am (III): les halogénures noirs AmCl ₂ , AmBr ₂ et AmI ₂ . Ils sont très sensibles à l'oxygène et s'oxydent en composés Am (III) dans l'eau, libérant de l'hydrogène.

Chalcogénures et pentélides

Les chalcogénures suivants sont connus: le sulfure (AmS ₂ ), deux séléniures (AmSe ₂ et Am ₃ Se ₄ ) et deux tellurures (Am ₂ Te ₃ et AmTe ₂ ).

Les pentélides d'américium ( ²⁴³ Am) de type AmX ont été mis en évidence pour les éléments phosphore , arsenic , antimoine et bismuth . Ils cristallisent dans le réseau NaCl.

Siliciures et borures

Le monosilicide d' américium (AmSi) et l'américium "disilicid" (AmSi _x avec: 1,87 <x <2,0) ont été obtenus en réduisant le fluorure d'américium (III) avec du silicium élémentaire sous vide à 1050 ° C (AmSi) et 1150– 1200 ° C ( AmSi _x ) illustré. AmSi est une masse noire, isomorphe avec LaSi. AmSi _x est un composé d'argent clair avec un réseau cristallin tétragonal.

Les borures des compositions AmB ₄ et AmB ₆ sont également connus.

Composés organométalliques

De manière analogue à l' uranocène , un composé organométallique dans lequel l'uranium est complexé par deux ligands cyclooctatétraène , les complexes correspondants de thorium , protactinium , neptunium, plutonium et également d'américium, (η ⁸ -C ₈ H ₈ ) ₂ Am, ont été préparés.

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Wiktionnaire: américium  - explications des significations, origines des mots, synonymes, traductions

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Cet article a été ajouté à la liste des excellents articles le 8 janvier 2010 dans cette version .