ამერიციუმი

ამერიციუმი (ქიმიური სიმბოლო — Am) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეშვიდე პერიოდის, ჯგუფგარეშე (ძველი კლასიფიკაციით მესამე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, IIIბ) ხელოვნურად მიღებული რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. განეკუთვნება აქტინოიდების ოჯახს. მისი ატომური ნომერია — 95, tდნ — 1176 °C, tდუღ — 2607 °C, სიმკვრივე — 12 გ/სმ3. მოვერცხლისფრო ლითონი. არ გააჩნია სტაბილური იზოტოპები. 1944-1945 წლებში ამერიციუმი მიიღეს ამერიკელმა მეცნიერებმა გ. სიბორგმა, რ. ჯეიმსმა, ლ. მორგანმა და ა. გიორსომ ნეიტრონებით პლუტონიუმის ^{239}Pu დასხივების შედეგად. ცნობილია ამერიციუმის იზოტოპები, როელთა მასური რიცხვებია 237-246. ყველაზე სიცოცხლისუნარიანია ^{243}Am იზოტოპს (T1/2=7350 წ). ამერიციუმის მეორე იზოტოპი ^{241}Am იზოტოპს (α=აქტიური, T1/2=432.2 წ) ატომურ რეაქტორში შუალედური პროდუქტის სახით წარმოიქმნება ^{239}Pu-გან. საკუთარი ალფა-გამოსხივების გამო ამერიციუმი და მისი მყარი ნაერთები სიბნელეში ანათებენ. ნაერთებში ამერიციუმი ამჟღავნებს 3-დან 6-მდე ვალენტობას.ამერიციუმი ხსნარებში ძირითადად სამვალენტოვანია, მისი ოთხვალენტოვანი ნაერთებიდან ცნობილია სამი ნაერთი (AmO2, AmF4 და KAmF5). ცნობილია აგრეთვე ამერიციუმის ხუთ-და ექვსვალენტოვანი ნაერთები. ბერილიუმისა და ^{241}Am-ის ნარევი ნეიტრონების მიღების წყაროა.
ისტორია
ელემენტი მიღებულ იქნა ხელოვნურად 1944 წელს ჩიკაგოს უნივერსიტეტის მეტალურგიულ ლაბორატორიაში გლენ სიბორგის თანამშრომლების მიერ.
ფიზიკური თვისებები
ამერიციუმი — მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის, წელვადი და ჭედადი ლითონია. ანათებს სიბნელეში საკუთარი α-გამოსხივების გამო. ყველაზე უფრო ის ჰგავს იშვიათმიწა ლითონების ოჯახის ლითონებს. აქვს ორი ალოტროპიული ფორმა. დაბალ ტემპერატურულ ფორმაში (სიმკვრივე 13,67 გრ/სმ3) აქვს ორმაგი მჭიდროდ შეკრული ჰექსაგონალური სტრუქტურა, რომელიც 1074 °C გარდაიქმნება წახნაგცენტრირებულ კუბურში. დნობის ტემპერატურაა — 1175 °C. დუღილის ტემპერატურა — 2607°С.
ქიმიური თვისებები
სახელწოდების წარმოშობა
ახალი ელემენტის გარე ელექტრონული გარსი (5f) ელემენტ ევროპიუმის ანალოგიურია (4f). ამიტომაც ელემენტს სახელი ამერიკის პატივსაცემად დაარქვეს, როგორც ევროპიუმი, ევროპის საპატივცემულოდ.
მიღება
241Am ახლა მიიღებენ სამრეწველო რაოდენობით 241Pu-ის დაშლით 241Pu: Pu-241 -> (13,2 წელი, ბეტა-დაშლა) -> Am-241, ხოლო 243Am, 243Pu-ის დაშლით.
241Pu წარმოიქმნება ურან-238-ის ნეიტრონიო მიტაცების დროს ყველა სახის ბირთვულ რეაქტორებში.
238U + n → 239U
239U β-დაშლა → 239Np
239Np β-დაშლა → 239Pu
239Pu + n → 240Pu
240Pu + n → 241Pu
241Pu β-დაშლა (13,2 წელი) → 241Am (ნახევრადდაშლის პერიოდი 432,2 წელი)
241Pu + n → 242Pu
242Pu + n → 243Pu
243Pu + n → 243Am (ნახევარდაშლის პერიოდი 4,956(3) სთ. ბეტა-დაშლა)
რადგანაც 241Pu ჩვეულებრივ არის ახლად გამომუშავებულ იარაღის პლუტონიუმში, 241Pu დაშლით ნივთიერებაში გროვდებს 241Am. ამის გამო ის თამაშობს დიდ როლს პლუტონიუმიანი იარაღის მოძველებაში. ახლად დამზადებული იარაღის პლუტონიუმი შეიცავს 0,5-1,0 % 241Pu, რეაქტორის პლუტონიუმი შეიცავს 5-15 %-დან 25 %-მდე 241Pu. რამდენიმე ათწლეულში თითქმის მთლიანად 241Pu იშლება 241Am-ად. 241Am-ის ალფა-დაშლის ენერგეტიკა და შედარებით ხანმოკლე სიცოცხლე ქმნის მაღალ კუთრი რადიოაქტიურობას და სითბოს (106 ვტ/კგ, მაგალითისთვის 241Pu-ისაა სითბოს გამოსავალი 3,4 ვტ/კგ). ძველი იარაღის პლუტონიუმის ალფა- და გამა- აქტივობა განპირობებულია 241Am-ით.
გამოყენება
ყველაზე ხანგრძლივად არსებული ამერაციუმის იზოტოპია, 243Am, მისი ნახევარდაშლის პერიოდია 7,37 ათასი წელი და გამოიყენება რადიოქიმიური კვლევების ჩასატარებლად, ასევე დაშორებული ტრანსურანების დასაგროვებლად, ფერმიუმადეც კი.
უფრო მრავალმხრივია ყველაზე პირველად აღმოჩენილი ამერიციუმის იზოტოპის 241Am გამოყენება. მისი ნახევრადდაშლის პერიოდია 433,2 წელი. ეს იზოტოპი დაშლისას უშვებს ალფა-ნაწილაკებს და რბილ (60 კევ) გამა-სხივებს (მაგალითისათვის: ხისტი გამა-კვანტების ენერგია, რომელსაც უშვებს კობალტი-60, — 1 მევ-ზე მეტია: 1,173 და 1,332 მევ). Am-241-ის რბილი გამოსხივებისგან დაცვა შედარებით ადვილია და არამასიურია: საკმაოდ საკმარისია ერთ სანტიმეტრიანი სისქის ტყვიის ფენა. მრეცველობაში გამოიყენება სხვადასხაგვარი საკონტროლო-საზომი და საკვლევი ხელსაწყოები ამერაციუმ-241-ის გამოყენებით, კერძოდ კი, ფოლადის (0,5-დან-3 მმ-მდე) და ალემინის (50 მმ-მდე) ლენტების სისქის უწყვეტი გაზომვისათვის, ასევე ფურცვლოვანი მინისათვის. ამერაციუმ-241-იან აპარატურას გამოიყენებენ ელექტროსტატიკური მუხტების მოსახსნელად პლასტმასების, სინთეთიკური ფირების და ქაღალდის მრეწველობაში. ის მდებარეობს ზოგი კვამლის დეტექტორის შიგნით (~0,26 მიკრო გრამი დეტექტორზე).
ამერაციუმ-242m-ის ბირთვულ იზომერს გააჩნია სითბური ნეოტრონების გაყოფის მაღალი კვეთა (6000 ბარნი), ერთ გაყოფაზე (3,6) გამოყოფილი ნეიტრონრბის დიდი რაოდენობით და ნახევრადდაშლის შედარებით დიდი პერიოდიტ (141 წელი), რაც მას ხდის ზეკომპაქტური ბირთვული რეაქტორებისათვის გამოსაყენებ საწვავად. (კრიტიკული მასა — 3,78 კგ, უფრო ნაკლები აქვს მხოლოდ კალიფორნიუმის ზოგიერთ იზოტოპს. გეგმავენ მის გამოყენებას მაგალითად პლანეტადშორისი კოსმოსური ხომალდების ბირთვულ რეაქტორებში. თუმცა ამ იზოტოპის გრამების მიღება ჯერ მხოლოდ განიხილება (მის მიღებას აპირებენ 241Am).
ბიოლოგიური როლი
ამერაციუმი - მაღალტოქსიკური ელემენტია. ჰაერში ამერაციუმის ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია (ზდკ) შეადგენს მიახლოებით — 1 ბკ/ლ, წყალსაცავების წყალში — მიახლოებით 70-80 ბკ/ლ.
რესურსები ინტერნეტში
ამერაციუმი Webelements-ზე
ამერაციუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში
სქოლიო