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금은 지금으로부터 6,000년 전쯤 메소포타미아에서 처음으로 사용이 되었다. 금은 구리 다음으로 인간이 가장 먼저 사용한 금속이라 생각된다. 금에 관해서는 이미 구약성서의 《창세기》에도 기재되어 있으며, BC 3,000년경 메소포타미아인은 금으로 만든 투구를 사용하였고 이집트의 왕릉에서는 호화로운 금제품이 출토되어 유명하다. 이 밖에 에게 및 잉카문명 등에서도 금을 중요시하였음을 알 수 있다. 그리스인이 처음으로 금을 화폐로 사용했는데, 이 제도를 로마인도 이어받았다.
연금술의 발전과 실패.
한편, 고대 인도의 경전 등에서 볼 수 있는 바와 같이 금은 마력을 지니고 있다고 하여 옛날부터 숭배되었으며 금에 대한 인간의 욕망은 중세에 와서 연금술을 발달시켰고, 또 당시의 사상에도 큰 영향을 주었다. 마르코 폴로의 모험이나 콜럼버스의 항해도 동양의 금을 구하려는 것이 첫째 목적이었으며, 근세 유럽의 발전도 금·은의 무역에서 비롯되었다고 할 수 있다. 즉, 16세기의 중남미침략을 시초로 19세기 북아메리카의 골드러시에서 그 절정을 이루었으며, 남아프리카 및 오스트레일리아의 개발도 그 여파의 결과라 할 수 있다. 아이작 뉴턴 역시 납에 수은을 넣고 끓이면 금이 된다는 실험을 여러 번 한 적 있다고 한다. 그러나 연금술은 후에 실패하고 말았는데(연금술에서는 수은과 황에 이른바 '메디키나'(현자의 돌)를 융합하면, 금이 된다고 한다), 그것은 돌턴의 원자설 때문이다. 돌턴의 원자설에 따르면, 원자는 변하지 않으며, 없어지지 않거나, 생겨나지 않는다. 그러므로 수은과 황 또는 납을 더하면 금이 생겨나지 않으므로 연금술이 실패한 것이다.
자연금 및 건식법으로 얻은 조금에는 은 및 그 밖의 다른 것이 함유되어 있으므로 이들을 분리하는 데는 산분은법과 전해법이 사용된다. 산분은법은 질산 및 황산으로 은을 용해하고 금만을 남게 하는 방법이며, 전해법은 조금을 판으로 주조해서 양극으로 하고, 전해액으로 염화금을 사용해서 음극의 순금판 위에 금을 석출시키는 방법이다. 액체의 온도를 60∼70 °C로 유지해서 전기분해하며, 은의 성분이 적으면 직류만을 사용하지만, 많을 때는 직류 및 교류를 교대로 통해서 양극표면의 염화은 생성피막을 제거한다. 석출된 금은 흑연도가니 속에서 융해시켜 잉곳으로 만드는데, 이때의 순도는 99.99%이다.
금은 많은 나라에서 화폐의 기준으로 사용되는 특별한 금속이며, 그 밖에 공예 및 장식용으로 쓰이고, 치과의료 및 만년필의 펜촉, 유리 및 도자기의 착색체, 검전기의 박 등으로 사용된다. 순금일 경우는 유연하므로 보통 구리, 은 및 백금족원소 등의 합금으로 사용된다. 합금으로서의 품위는 퍼밀(‰) 또는 캐럿(K)으로 표시한다. 순금은 24K로 한다. 예를 들면, 금화는 21.6K(금 90%), 의치는 20∼22K(금 83.3∼91.7%), 장신구는 18K(금 75%), 금펜촉은 14K(금 약 58.3%) 등이다.
장식품으로서 이용.
금을 장식품으로 사용할 때에는 보통 금 합금을 많이 사용하는데, 매우 단단하며, 녹는점이 낮은 편이고, 색을 가진 금 합금도 있다. 금 합금은 보통 원래의 순금에 다른 금속을 넣는데, 그 비율에 따라 22K, 18K, 14K, 그리고 10K 네 가지가 있다. 보통 구리가 차지하는 비율이 매우 높으며, 금 합금에 종종 은이나 팔라듐을 넣기도 한다. 구리는 금 합금을 만들때의 기본 금속이며, 적갈색의 광택을 띤다. 18캐럿의 금 합금은 순금에 25%의 구리를 넣어서 만들며, 러시아에서 최초로 제조한 유일한 방법이었다. 그리하여 구리를 25% 넣어서 만든 금 합금을 적금이라고 한다.
14캐럿의 금 합금은 역시 구리를 넣어서 만드는데, 색은 청동과 같은 색깔을 띤다. 청금은 역시 금 합금이며, 철을 넣어서 만들면 자색금이다. 청금은 순금에다 알루미늄을 넣어서 만든다. 이것은 특별한 금 합금 제조법이다. 청금과 자색금은 금 합금을 만들기가 매우 어렵다. 14캐럿과 18캐럿 금 합금은 은과 함께 넣으면 황록색을 띠며, 이 금을 녹금이라고 한다(이름처럼 녹색을 띰). 백금(원소가 아닌 금 합금)은 팔라듐과 니켈을 넣어서 만든다.
백색 18캐럿 금 합금(일명 화이트골드)은 제조할 때 순금에다가 17.3%의 니켈, 5.5%의 아연, 2.2%의 구리와 소량의 은을 넣어서 제조한다. 니켈은 독성이 있으나 유럽에서는 금 합금을 제조할 때 니켈을 넣어서 만든다. 백금 합금의 제조할 때 기본 금속은 팔라듐이며, 은과 함께 흰색을 띤다. 그러나 팔라듐은 니켈보다 가격이 비싸서 지금은 거의 사용되지 않게 되었다. 높은 캐럿 단위(20-22K)의 금은 순금에다 은을 넣어서 만든다.
금화의 역사.
금화는 1526년에서 1930년까지 표준 22캐럿 금합금으로 사용되었으며, 무척 단단하였다. 현대 순금의 표준은 24캐럿이며, 금화와 의치는 20~22캐럿으로 사용되어 역사에서 가장 중요하게 사용된 화폐였다. 금화는 순도가 최고 99.999% (.99999). 금단풍 금화의 순도는 최대 99.99%였다. 현재 순도 99.99%의 금화가 사용되고 있으며, 오스트레일리아에서는 금캥거루 동상도 만들었다(맨 처음에 1986년 금 채굴을 시작하여, 금 캥거루 동상을 1989년에 만들었다). 금화는 태음력에도 사용되었다. 2006년, 미국에서는 순도 99.99%의 금을 지금도 사용하고 있다.
태고의 화폐.
태고에는 조개껍데기·곡류 ·가축 ·면포 등이 화폐로서 유통되었으나, 그 후 금·은 등 귀금속이 화폐로서 유통되게 되었다. 이들 금 ·은이 화폐로서 유통되는 범위가 확대됨에 따라 재화로서 보다는 화폐의 의미가 증가되었다.
이와 같이 하여 생긴 금·은 화폐는 처음에는 그 순도 및 중량을 하나하나 칭량해서 유통하였으므로 칭량화폐라고 하였다. 이 칭량화폐로는 유통에 불편이 많았으므로 정부가 금·은 화폐를 그 품위 및 양에 따라 특정한 값을 표시한 일정한 형상으로 주조하였으며, 이것을 표준화폐 또는 본위화폐라 하여 통용되게 하였다. 주화의 경우 그 개수의 셈만으로 쉽게 유통이 가능하므로 이 화폐의 출현으로 화폐유통의 새시대가 개막되었다.
금·은 주화는 근세에 들어와서 본위화폐로 사용되었다. 이것을 금은 복본위제도라 한다. 이 제도에서는 금과 은의 값의 비를, 예를 들어 금화 1에 대해서 은화 15와 같이 법으로 정하고 있으나, 실제로는 법정비가와 시장비가와의 차이가 생겨 이 화폐제도에 혼란이 일어났다. 그리하여 1816년에는 금화만을 본위화폐로 하는 금본위제도가 이탈리아에서 채용되었으며, 그 후 다른 나라에도 보급되었다.
일반적으로 화폐의 소재로서 적당한 것은 그 자체가 가치를 지니고 있을 것, 그 가치가 안정되어 있을 것, 품질이 균일할 것, 분할되어도 가치는 유지될 것, 닳아 없어지지 않을 것, 운반 및 보관이 용이할 것 등의 성질을 지닐 필요가 있다. 이들 성질을 지니고 있는 것이 금이며, 세계 각국에서 금화가 화폐로서 널리 사용된 것도 이 때문이다. 그 후 각국의 중앙은행에서 발행한 은행권 등의 화폐가 각국 내에서 사용됨에 따라, 금은 국제간의 거래에서 결제를 위해서만 사용되는 화폐 즉 국제통화가 되었다.
현재의 금화 가치변화.
그 후 국제간의 거래가 증가됨에 따라 결제만을 위한 금의 수요도 증가되었으나, 그 공급이 수요를 충족시킬 수 없었다. 그 이유로는 금의 생산량에는 자연의 제약이 따를 뿐 아니라 생산된 금은 화폐 용도 외에 공업용 및 장식용으로도 사용되며, 또 화폐로 사용될 경우에 도금이 퇴장되는 경우가 있음을 들 수 있다. 이와 같은 화폐용 금의 부족현상 때문에 금은 파운드와 달러, 특히 달러에 의해 보충되었다. 1960년에 들어와서 미국은 국제수지에서 적자가 계속되었으며, 그 결과 달러의 해외유출이 증가되었다.
반대로 국제수지에서 흑자국은 보유하고 있는 달러로 금을 미국으로부터 매입하였으므로 미국의 금보유고는 1971년 100억 달러까지 감소되어 결국 금과 달러를 교환하는 제도를 폐지하게 되었다. 그래서 1976년 1월 IMF(국제통화기금)는 금을 폐화하고, 금·달러 체제 대신 SDR(special drawing right: 특별인출권)를 국제통화체제의 베이스로 결정하였다.
세계의 금 가격.
세계 각국에서 금본위제도를 폐지한 제2차 세계대전 후에도 금은 계속 국제통화인 달러 ·파운드 등과 함께 국제결제를 원활히 하기 위한 불가결의 조건이었다. 세계 최대의 금을 보유하고 있는 미국은 IMF체제하에 국제통화의 안전을 도모하기 위해서 1934년의 금준비법에 따라 금 1트로이온스(31.1035g)=35달러(1g=1.28달러)의 가격을 유지해 왔다.
그러나 자유시세는 여전히 공정가격보다 상당히 웃돌았으므로 IMF는 1976년 1월 킹스턴 체제하에 공정가격의 폐지를 결정하였다. 런던 자유금시장에서 장해진 가격은 달러 불안 등으로 인해 상승을 계속하여, 1979년에는 한때 1,800달러를 넘은 일도 있었으나, 1981년에는 300∼350달러선을 유지하다가, 1995년도에는 380~390달러선을 유지하였다. 2009년 3월 기준으로 1,000달러선을 넘었다. 그리고 계속 하락하다가 2009년 10월에 또 1,000달러선을 넘었다.
최근에는 금선물 시장이 활성화되었는데 이는 금실물과 무관하게 버블이 형성되는 단점이 있다. 즉 선물 만기시 현물과 함께 체결되어야 하는데 현물이 과부족이면 금선물시장이 신뢰성을 잃게되는 위험을 안고 있다는 점이다.
토륨(←, ←)은 화학 원소로 기호는 Th(←), 원자 번호는 90이다. 악티늄족이다. 토륨은 1828년 스웨덴의 화학자 옌스 야코브 베르셀리우스에 의해 발견되었으며 전쟁의 신 토르(Thor)의 이름에서 유래했다. 은백색 금속으로 공기와 접촉 시 이산화 토륨을 생성하면서 검은색으로 변색된다. 토륨은 비교적 높은 녹는점을 가진다. 토륨은 전기양성적인 금속으로 +4의 주요 산화수를 가진다. 꽤 반응성이 높으며 잘게 나눠진 조각 상태이면 공기 중에서 발화할 수도 있다.
지금까지 알려진 모든 토륨 동위원소는 방사성이다. 가장 안정한 동위원소는 토륨-232인데 알파 붕괴를 일으키고 반감기는 140억년 인데, 이는 우주의 나이 정도라고 할 수 있다. 이 동위원소는 붕괴하면서 토륨 계열(Thorium series)이라고 불리는 붕괴 계열을 시작시키는데 이 계열은 안정한 동위원소인 208Pb에서 끝이 난다. 지구에서 토륨(Th), 비스무트(Bi), 우라늄(U) 이 세 방사성 원소만이 지구가 생성되기 전에 생겨난 방사성 원소 중에서 지금까지 많은 양이 남아있는 원소이다. 토륨은 지각에서 우라늄(U)보다 3배 이상 많으며 모나자이트(monazite) 모래에서 희토류 금속을 분리하는 과정에서 분리되기도 한다. 그 외에 다른 동위원소들은 무거운 동위원소가 붕괴할 때 거치는 붕괴 계열의 중간 물질로 짧은 시간 존재하며 극소량이 존재한다.
토륨은 비소모성 가스 텅스텐 아크 용접 전극봉 합금의 원료로 사용되고 있는데, 차츰 다른 대체물질로 대체되고 있다. 또 토륨은 한때 가스맨틀(gas mantle)의 광원과 몇몇 진공관, 고가의 광학/과학적인 계기 장비의 재료로 쓰였지만 이마저도 별로 쓰이지 않는다. 토륨은 방사능에 대한 위험 때문에 이용이 점점 줄고 있다.
캐나다와 독일, 인도, 네덜란드, 영국, 미국에서는 토륨을 우라늄의 대체제로 써서 원자로를 가동하는 실험을 하고 있다. 토륨은 우라늄에 비해 안전하고 핵연료 원료물질(non-fertile material)이 아닌 동위원소가 생성되지 않으며 존재 비율이 높고 유용하기 때문에 대체제로 촉망받는다. 이 토륨 원전 분야에서 제일 잘 알려져 있다.
토륨은 중간 정도 부드럽고, 상자성을 가지는 밝은 은색의 악티늄족 금속이다. 주기율표상으로 악티늄(Ac)의 오른쪽, 프로트악티늄(Pa)의 왼쪽, 세륨(Ce)의 아래쪽에 배열된다. 순수한 토륨은 연성이 좋다. 토륨 금속은 실온에서 면심입방격자 구조를 가진다. 온도와 압력에 따라 다른 두 가지 결정 구조도 가질 수 있는데 1360 °C 이상에서는 체심입방격자, 100 GPa 정도의 압력에서는 정방정계 구조를 가진다. 토륨 금속은 54 GPa의 체적 탄성 계수를 가지는데, 이는 주석(Sn)의 경우인 58.2 GPa와 비슷한 값이다. (비교를 위해, 알루미늄은 75.2 GPa, 구리는 137.8 GPa, 그리고 연철(mild steel)의 경우는 160–169 GPa이다.) 토륨은 연철 정도의 단단함을 가지기 때문에 열을 가하면 시트, 판으로 만들거나 줄로 뽑아낼 수도 있다.
토륨은 우라늄(U)과 플루토늄(Pu)의 절반 정도의 밀도를 가지며 그 둘보다 단단하다. 1.4 K 이하의 온도에서는 초전도체가 된다. 토륨의 녹는점은 1750 °C로 악티늄(1227 °C)과 프로트악티늄(1568 °C)의 경우보다 높다. 7주기가 시작되는 부분, 즉 프랑슘(Fr)에서 토륨으로 갈수록 원소들의 녹는점은 증가한다(다른 주기들에서도 이런 성질이 나타난다). 그 이유는 원자가 가진 비국소 전자의 개수가 많아지고(프랑슘은 1개, 토륨은 4개)금속에서 전자와 금속 이온 부분의 결합(금속 결합)이 더 강해진다는 것이다. 또 토륨에서 플루토늄까지 녹는점이 낮아지는 경향도 있는데, 이 두 원소 사이의 구간에서 5f 오비탈에 있는 전자 개수는 0.4에서 6으로 증가한다. 이 경향은 5f와 6d 오비탈의 혼성화가 증가하고 복잡한 결정 구조 안의 방향성 결합(directional bond) 형성으로 인한 금속결합의 약화가 원인이 된다. (토륨의 f 오비탈 전자의 개수는 정수가 아닌데 그 이유는 5f-6d 오비탈의 겹침 때문이다) 적어도 밀리그램 정도의 양이 연구될 수 있는(물리적 성질이 연구될 수 있는) 캘리포늄(Cf) 까지의 악티늄족 원소들 중에서, 토륨은 가장 높은 녹는점과 끓는점, 두번째로 낮은 밀도를 가진다. (악티늄이 이들 중 가장 밀도가 낮다.) 토륨의 끓는점은 4788 °C로 현재 끓는점이 알려진 원소들 중에서 5번째로 높은 값이다.
토륨의 측정되는 성질에는 샘플에 포함된 불순물의 정도가 영향을 미친다. 포함되어 있는 대표적인 불순물에는 이산화토륨이 있다. (ThO2) 어느 정도냐면 가장 순수한 토륨 샘플도 대부분 토륨의 산화물을 10 % 정도 포함할 정도이다. 토륨의 실험적인 밀도는 11.5에서 11.66 g/cm3 사이의 값으로 측정되는데 이 값은 토륨의 격자 모수(lattice parameter)를 바탕으로 예측된 값인 11.7 g/cm3 보다 약간 작다. 아마도 이것은 토륨이 주조될 때 생성되는 미세한 빈 공간 때문일 것이다. 토륨의 밀도 값은 이웃한 원소인 악티늄(10.1 g/cm3) 과 프로트악티늄(15.4 g/cm3)의 밀도 값 사이에 위치하며, 초반 악티늄족 원소들의 주기적 성질을 나타낸다. 토륨은 많은 금속원소들과 합금을 형성할 수 있다. 적은 양의 토륨을 첨가하면 마그네슘(Mg)의 역학적 강도를 향상시킬 수 있다. 그리고 토륨-마그네슘 합금은 미래에 토륨을 원료로 작동하는 원자로에서 토륨을 저장할 수 있는 방법 중 하나로 생각되고 있다. 토륨은 크로뮴(Cr), 우라늄(U)과 함께 공융 혼합물(eutectic mixture)을 생성할 수 있으며 또 바로 위에 위치한 세륨(Ce)과 고체, 액체 상태일 때 잘 섞이는 성질이 있다.
원자번호 83번 비스무트(Bi)보다 작은 원자 번호를 가진 원소들에게는 프로메튬(Pm)과 테크네튬(Tc)을 제외하고 한가지 이상의 안정한 동위원소가 존재한다. 폴로늄(Po, 원자번호 84번) 이상의 원자 번호를 지닌 원소들은 방사성 원소로 여겨진다. 232Th은 비스무트 이후 등장하는 반감기가 몇십억 년인 세 동위원소 중 하나다. (나머지 둘은235U 와 238U) 232Th의 반감기는 140.5억 년으로, 지구의 나이보다 3배 정도 더 길며 우주의 나이보다 조금 더 길다. 그러므로 지구에는 지구가 형성될 때부터 있었던 토륨 중 4/5가 지금까지 남아있다. 232Th는 자연적으로 존재하는 유일한 토륨 동위원소다. 이 동위원소의 안정성은 142개의 중성자를 가지는 닫힌(꽉 찬) 원자핵의 부분 껍질(nuclear subshell)에 의해서 나타난다. 토륨은 지구에서 특유의 동위원소 조성을 가지고, 표준 원자량은 232.0377(4)이다. 토륨은 표준 원자량이 계산된 세 방사성 원소 중 하나이다. (나머지 원소들은 비스무트, 프로트악티늄, 우라늄이다)
토륨 원자핵은 알파붕괴를 하는데 그 이유는 강한 핵력이 큰 원자핵 안에서는 양성자들 사이의 전자기적 반발력을 이겨낼 수 없기 때문이다. 232Th의 알파 붕괴는 질량수가 4의 배수인 동위원소들을 포함하는, 토륨 계열이라고도 불리는 4n 붕괴 계열을 시작시킨다. 이 알파붕괴와 베타붕괴의 연속은 232Th부터 228Ra로, 최종적으로는 안정 동위원소 208Pb에서 끝난다. 토륨과 그 화합물 샘플은 붕괴 산물들을 포함하는데, 이들은 탈륨(Tl), 납(Pb), 비스무트(Bi), 폴로늄(Po), 라돈(Rn), 라듐(Ra), 그리고 악티늄(Ac)의 동위 원소들이다. 그래서 자연적인 토륨 샘플을 화학적으로 분리하여 유용한 붕괴 산물로써 나오는 동위원소를 얻기도 한다. 예를 들어 토륨 계열에서 등장하는 붕괴 산물 중 하나인 212Pb는 핵의학에서 암 치료에 사용된다. 토륨 동위원소 227Th는 (18.68 일의 반감기를 가지며, 알파입자를 방출한다)알파선원으로 암 치료에 사용될 수 있다. 232Th는 알파 붕괴를 하지만 가끔 자발적으로 핵분열하며 광물 내부에 이 동위원소가 존재했다는 흔적을 남긴다.(핵분열 산물로 나오는 비활성기체 원소인 제논 기체의 형태로, 광석 안에 갇혀 있다.) 하지만 이 과정의 반감기는 1021 년 이상이며 알파 붕괴하는 경우가 더 많다.
넵투늄(←, ←)은 화학 원소로 기호는 Np(←), 원자 번호는 93이다. 악티늄족 원소이며, 초우라늄 원소이다. 그리고 가장 안정된 동위원소인 237Np는 반감기가 214만년이며 241Am이 알파붕괴되어 생성된다.
이온 상태의 넵투늄.
이온 상태의 넵투늄()은 넵투늄이 Np3+ 또는 Np4+ 상태일 때, 넵투늄 이온이라고 부른다. 넵투늄 이온 화합물은 다음의 4가지이다.
음이온은 아래의 4가지의 넵투늄 화합물이 넵투늄 음이온을 가지고 있는 음이온이다. 아래 4가지이다.
넵투늄의 사용.
238Pu에서 중성자가 하나 더 추가되면 239Pu이 되는데 238Pu과 239Pu이 다른 동위 원소들과 섞여 있어 238Pu의 추출은 어렵다. 또한 비싼 인건비와 위험성도 238Pu 추출에 어렵게 작용하지만 237Np은 238Pu의 생산에 주요하게 이용되고 있다.
방사성.
넵투늄은 1940년 캘리포니아주 버클리의 에드윈 맥밀런과 필립 H. 애벌슨이 공동으로 발견하였다. 238U이 중성자를 흡수하여 239U로 변환한다. 239U의 반감기는 23분이고 239Np으로 베타붕괴한다. 그리고 239Np의 반감기는 2.355일이고 239Pu으로 베타붕괴 한다.
아메리슘(←영어: Americium 애머리시엄[], 문화어: 아메리시움←독일어: Americium 아메리치움[])은 방사능을 띄는 인공 원소로, 원소 기호는 Am (←라틴어: Americium 아메리키움[]), 원자 번호는 95이다. 주기율표에서 란타넘족 원소인 유로퓸 아래에 악티늄족 계열에 위치한 초우라늄 원소이며, 아메리카의 이름을 따서 명명되었다.
아메리슘은 맨해튼 프로젝트의 일부로, 1944년 캘리포니아 버클리의 글렌 T. 시보그와 그의 팀이 시카고 대학교 금속 연구소에서 처음 생산했다. 초우라늄 계열에서 세 번째 원소이지만 아메리슘보다 무거운 퀴륨 이후에 네 번째로 발견되었다. 아메리슘의 발견은 비밀로 유지되었고 1945년 11월에서야 대중에게 공개되었다. 대부분의 아메리슘은 우라늄 또는 플루토늄을 중성자와 원자로에서 충돌시켜 생성된다. 아메리슘은 이온화식 연기 감지기, 중성자 발생원 등에 널리 사용된다. 이성질핵 242mAm은 원자력 전지, 원자력 추진 연료와 같은 것으로 사용되는 것도 제안이 되었지만, 아직까지는 이 이성질핵의 희소성과 높은 가격에 의해 이런 용도로는 사용되지 않고 있다.
아메리슘은 방사성을 띈 은색의 부드러운 금속이다. 가장 흔한 동위 원소는  241Am 과 243Am이다. 화합물에서 아메리슘의 일반적인 산화수는 +3으로 가정하지만, +2에서 +7까지의 사이에 있는 다양한 산화 상태가 알려져 있으며, 각각의 흡광도의 차를 이용해 식별할 수 있다. 고체 아메리슘과 그 화합물의 브라베 격자는 알파 입자의 자가 조사에 의해 유도된 메타믹트화로 인해 시간이 지남에 따라 축적되는 작은 고유 방사성 결함을 포함한다. 이는 시간이 지남에 따라 일부 물질의 특성의 변화를 일으킬 수 있다.
아메리슘은 이전의 핵 실험에서 만들어졌을 가능성이 있지만, 1944년 늦가을 버클리의 캘리포니아 대학교에서 글렌 T. 시보그, 레온 O. 모건, 랄프 A. 제임스, 앨버트 기오소에 의해 처음으로 인위적으로 합성, 분리 및 확인되었다. 이들은 버클리 캘리포니아 대학교에 있는 60인치 사이클로트론을 사용했다. 이 원소는 시카고 대학의 야금 연구소(현 아르곤 국립 연구소)에서 화학적으로 확인되었다. 아메리슘보다 가벼운 넵투늄, 플루토늄, 아메리슘보다 무거운 퀴륨에 이어 아메리슘은 네 번째로 발견된 초우라늄 원소였다. 그 당시 주기율표는 시보그에 의해 란타넘족 원소 아래 악티늄족 계열이 포함된 현재와 같은 배치로 재구성되었을 때이다. 이로 인해 아메리슘은 란타넘족 원소인 유로퓸 바로 아래에 위치하게 되었다. 이때 아메리슘이 아메리카의 이름을 따서 명명되었다.
이 새로운 원소는 복잡한 다단계 공정을 통해 산화물에서 분리되었다. 먼저 질산 플루토늄-239(239PuNO3) 용액을 약 0.5 cm2 면적의 백금박에 코팅한 뒤, 용액을 증발시켜 이산화 플루토늄(PuO2)으로 전환시켰다. 사이클로트론을 이용한 조사 후, 백금박의 코팅을 질산으로 녹인 후 진한 암모니아 수용액을 사용하여 수산화물로 침전시켰다. 그 뒤 잔류물을 과염소산에 용해시켰다. 추가 분리는 이온 교환에 의해 수행되며, 퀴륨의 특정 동위원소를 생성한다. 퀴륨과 아메리슘을 분리하는 것은 매우 힘든 일이었기에 버클리 그룹에서는 처음에 아메리슘을 그리스어로 ‘아수라장’을 뜻하는 ‘pandaimonion’를 따서 판데모늄(pandemonium)으로, 그리고 퀴륨은 라틴어로 ‘미친’을 뜻하는 ‘deliriare’를 따서 델리리움(delirium)으로 불렸다.
초기 실험에서는 241Am, 242Am, 239Am, 238Am의 네 가지 아메리슘 동위원소가 생성되었다. 241Am은 플루토늄이 중성자 2개를 흡수한 뒤 직접적으로 얻어졌다. 이는 알파 입자를 방출하며 237Np로 붕괴되었다. 이 붕괴는 반감기가 처음에는 510±20년으로 결정되었으나, 이후 432.2년으로 수정되었다.
두 번째 동위원소인 242Am은 이미 생성된 동위원소인 241Am을 중성자로 포격하여 생성하였다. 베타 붕괴가 빠르게 진행되며 242Am은 이전에 발견된 퀴륨의 동위원소인 242Cm으로 전환된다. 이 붕괴의 반감기는 처음에 17시간으로 설정되었으며, 이는 현재 사용하는 값인 16.02시간에 비슷했다.
1944년에 이루어진 아메리슘과 퀴륨의 발견은 제2차 세계대전 때 수행된 미국의 원자탄 개발 연구인 맨해튼 계획과 밀접하게 연관되어 있어서 비밀로 숨겨져 있었으며, 종전 후인 1945년에 비밀이 해제되었다. 시보그는 이 원소들의 발견을 미국의 어린이 라디오 퀴즈 쇼 "Quiz Kids"에서 처음으로 공개하였으며, 5일 후인 1945년 11월 11일에 미국화학회 모임에서 공식적으로 발표하였다. 아메리슘 동위원소 241Am 및 242Am이 발견된 후 이것들의 생산 및 화합물은 시보그만을 발명자로 등록하여 특허를 받았다.초기 아메리슘 샘플은 매우 적어서 눈으로 보기 어려웠고, 이가 방출하는 방사능으로 식별할 수 있었다. 1951년에는 1100℃, 고진공에서 AmF3 를 바륨 금속으로 환원시켜 금속 아메리슘을 처음 얻었는데, 그 양은 40~200밀리그램 정도이었다.
가장 수명이 길고 가장 흔한 아메리슘 동위원소인 241Am과 243Am은 각각 432.2년과 7,370년의 반감기를 가진다. 이는 지구가 형성되는 동안 존재했던 모든 아메리슘은 붕괴되었다는 것을 알려준다. 소량의 아메리슘은 핵 반응의 결과로 우라늄 광석에서 자연적으로 발생했을 것으로 예상하지만 이는 확인되지 않았다.
현존하는 아메리슘은 1945년부터 1980년 사이에 실시된 대기권 핵실험이 진행된 곳이나 체르노빌 원자력 발전소 사고와 같은 핵 사고가 발생한 지역에 집중되어 있다. 예를 들어, 미국 최초의 수소 폭탄인 아이비 마이크의 실험 장소(1952년 11월 1일, 에네웨타크 환초)에서의 잔해 분석 결과, 아메리슘을 포함한 다양한 악티늄족 원소들이 고농도로 검출되었으나, 군사 기밀로 알려지지 않다가 1956년에 발표되었다. 1945년 7월 16일 플루토늄을 기반한 트리니티 핵실험 이후 뉴멕시코주 앨라모고도 근처의 사막에 남아 있는 잔여물인 트리니타이트에는 아메리슘-241의 흔적이 있다. 1968년 그린란드에서 수소폭탄 4개를 실은 미국 보잉 B-52 폭격기 추락 사고 현장에서도 아메리슘이 확인되었다.
다른 지역에서는 아메리슘으로 인한 토양의 평균 방사능이 약 0.01pCi/g(0.37 mBq/g)에 불과하다. 대기 중의 존재하는 아메리슘 화합물은 일반적인 용매에 잘 용해되지 않으며 대부분 토양 입자에 붙는다. 토양 분석 결과 모래 입자의 아메리슘 농도가 물에서의 농도보다 약 1,900배 높은 것으로 나타났고, 이는 토양의 종류 중 하나인 롬에서 더욱 높게 나타났다.
아메리슘은 대부분 연구 목적으로 인위적으로 소량 생산된다. 사용후핵연료 1톤에는 약 100그램의 아메리슘 동위원소가 포함되어 있으며, 대부분 241Am이나 243Am이다. 이 동위원소는 장기간 방사능을 띄기에 폐기하기에 적합하지 않아, 다른 반감기가 긴 악티늄족 원소와 함께 다른 방법으로 폐기해야 한다. 여기에 절차는 아메리슘을 분리한 뒤 특수한 원자로에서 중성자로 포격을 해 반감기가 짧은 원소로 변환시키는 핵변환이라 부르는 여러 단계를 포함한다. 하지만 이 과정은 아직 아메리슘을 위해 개발되지 않았다.아메리슘에서 페르뮴까지의 초우라늄 원소는 오클로 천연원자로에서 자연적으로 발생했었지만 더 이상 발생하지 않는다.
아메리슘은 프지빌스키의 별(HD 101065)에서 발견된 원소 중 하나이다.
합성 및 추출.
동위원소의 핵합성.
아메리슘은 수십년 동안 원자로에서 소량으로 생산되었으며 현재 241Am 과 243Am 동위원소는 몇 킬로그램이 축적되었다. 그럼에도 매우 복잡한 분리 절차로 인해 1962년 처음 판매된 241Am의 가격인 그램당 약 US$1,500(US$43,000/oz)과 현재 금액은 거의 변함이 없다. 241Am보다 무거운 동위원소인 243Am은 훨씬 적은 양이 생산되어 분리하기가 더욱 어렵다. 그러하여 그램당 100,000~160,000US$(140,000,000~230,000,000₩)으로 팔린다.
아메리슘은 우라늄에서 직접 합성되는 것이 아니라 플루토늄의 동위원소 239Pu에서 합성된다. 239Pu는 다음 과정에 따라 먼저 생성된다.
239Pu가 2개의 중성자를 흡수하는 (n, γ)반응을 거친 뒤, 베타붕괴를 하게 되면 241Am이 된다.
사용후핵연료에 존재하는 플루토늄의 12%는 241Pu이다. 241Pu는 241Am으로 베타 붕괴되기 때문에 연료에서 241Pu를 추출해 241Am을 생성하는 데 사용할 수 있다. 그러나 이 과정은 다소 느리다. 241Pu의 원래 양의 절반은 약 15년 후에 241Am으로 붕괴하고 241Am 양은 70년 후에 최대치에 도달한다.
얻어진 241Am은 원자로에서 중성자를 쪼여 더 무거운 아메리슘 동위원소를 생성하는 데 사용할 수 있다. 경수로에서는 241Am의 79%는 242Am으로, 10%는 242mAm으로 전환된다.
242Am의 반감기는 16시간밖에 되지 않아 242Am을 243Am으로 변환하는 것은 매우 비효율적이다. 대신 243Am은 239Pu를 큰 중성자속(φ, Neutron flux) 안에서 4개의 중성자를 흡수하는 다음과 같은 과정으로 생성된다.
아메리슘 금속의 생성.
대부분의 합성 과정은 아메리슘의 동위원소를 분리할 수 있는 산화물 형태의 다양한 악티늄족 동위원소 혼합물을 생성한다. 일반적으로 사용한 원자로 연료(예: 혼합 산화물 연료)는 질산에 용해된 뒤, 우라늄과 플루토늄은 트리부틸포스페이트를 녹인 용액을 사용한 퓨렉스(PUREX, 플루토늄 - 우라늄 추출(Plutonium - URanium EXtraction))를 통해 제거된다. 수용액 층에 남아있는 아메리슘을 비롯한 악티늄족 원소와 란타넘족 원소는 트리뷰틸포스페이트 화합물을 포함한 용매로 추출한 후 용매를 증발시키면 +3가 상태의 혼합물로 얻어진다. 여기서 적절한 시약을 사용한 여러 단계의 크로마토그래피와 원심분리 과정을 통해 아메리슘 화합물을 분리한다. 아메리슘의 용매 추출에는 많은 노력이 들어갔다. 예를 들어, 2003년 EU가 후원한 코드네임 "EUROPART" 프로젝트에서는 트리아진을 포함한 가능성이 있는 추출제를 연구하였다. 2009년에 BTBP가 제안되었는데, 이러한 시약은 아메리슘(또한 퀴륨)에 대해 매우 선택적이기 때문이다. 아메리슘과 퀴륨의 분리는 탄산수소나트륨의 수산화물 혼합물을 높은 온도에서 오존으로 처리함으로써 달성할 수 있다. Am과 Cm은 대부분 +3 원자가 상태의 용액에 존재한다. 퀴륨은 변하지 않는 반면, 아메리슘은 가용성 Am(IV) 복합체로 산화되어서 씻어낼 수 있는 상태가 된다.
금속 아메리슘은 아메리슘 화합물으로부터 환원되어 얻어진다. 플루오린화 아메리슘(III)는 이 목적을 위해 처음 사용되었다. 반응은 바륨을 환원제로 하여 탄탈럼과 텅스텐으로 이루어진 장치 내부의 물과 산소가 없는 환경에서 실시되었다.
다른 방법으로는 란타넘이나 토륨을 사용해 이산화 아메리슘을 환원하는 것이 있다.
주기율표에서 아메리슘은 플루토늄과 퀴륨 사이, 유로퓸 아래에 위치하며 유로퓸과 많은 물리·화학적 성질을 공유한다. 아메리슘은 방사성 원소이다. 아메리슘은 광택이 나는 은백색 금속인데, 공기 중에서 느리게 산화되며 표면이 흐려진다. 밀도는 12 g/cm3이기에 퀴륨(13.52 g/cm3)과 플루토늄(19.8 g/cm3)보다는 밀도가 낮지만 유로퓸(5.264 g/cm3)보다는 높다. 이는 원자량이 더 크기 때문이다. 아메리슘은 비교적 무르고 쉽게 구부릴 수 있으며 악티늄족에서 자신의 원자번호 앞에 있는 토륨, 프로트악티늄, 우라늄, 넵투늄, 플루토늄보다 작은 부피 탄성 계수를 갖는다. 녹는점은 1173 °C로 플루토늄(639 °C)과 유로퓸(826 °C)보다 크지만 퀴륨(1340 °C)보다 낮다.
1기압, 실온 상태에서는 아메리슘은 가장 안정한 상인 α-형을 이루는데, 이는 육방정계 구조를 가지며 P63/mmc 공간군을 가지고, 단위세포에 원자는 4개, 격자 상수는 a = 346.8 pm, c = 1124 pm이다. 이 결정의 구조는 ABAC순서의 이중육각밀집 구조를 가진다. 이 구조는 α-란타넘이나, α-퀴륨과 같은 일부 악티늄족 원소에서도 발견된다. 아메리슘 결정의 구조는 온도와 압력의 변화에 따라 변화한다. 실온에서 압력을 5 GPa로 늘리면 α-아메리슘은 β-형으로 변하게 되고, 이는 면심 입방 격자("fcc")를 가지며 Fmm 공간군을 가지며 격자상수는 a = 489 pm이다. 이 면심 입방 격자는 가장 밀집하게 ABC순서로 배열할 때 구조와 동일하다. 압력을 23 GPa로 늘리면 아메리슘의 구조는 α-우라늄과 비슷한 형태의 사방정계 구조인 γ-형으로 변한다. 10에서 15 GPa 사이에서 단사정계가 나타나는 것을 제외하고는 52 GPa까지 더 이상의 전이는 관찰되지 않는다. 이 단계의 상태에 대한 기록은 서로 일관적이지 않으며, α와 β, γ 단계도 I, II 및 III로 나열하는 경우가 있다. β-γ 구조 전이에서는 부피가 6%가 감소한다. 이론상으로는 α-β 구조 전이에서도 부피 변화가 예상되지만, 실험으로 관찰된 바는 없다. α-β 구조 전이가 일어나기 위해 필요한 압력은 온도가 증가함에 따라 줄어든다. 표준 압력에서 α-아메리슘을 가열할 때, 770 ℃에서 β-아메리슘과 다른 면심입방 구조로 변하고, 1075 ℃에서는 체심입방 구조로 변하게 된다. 그러하여 아메리슘의 압력-온도 상평형 그림은 란타넘과 프라세오디뮴, 네오디뮴의 것과 비슷하다.
다른 악티늄족 원소와 마찬가지로 아메리슘에서는 알파 입자 조사로 인한 결정 구조의 자체 손상이 발생한다. 생성된 침입형 결함의 이동성은 X선 회절 피크의 확대에 의해 상대적으로 낮다. 이 효과는 아메리슘의 온도와 전기저항과 같은 일부 특성을 다소 불확실하게 만든다. 따라서, 아메리슘-241의 경우, 4.2K에서의 저항은 40시간 후 약 2 µOhm·cm에서 10 µOhm·cm까지 시간에 따라 증가하며, 140시간 후 약 16 µOhm·cm에서 포화상태에 도달한다. 이 효과는 방사선 결함의 파괴로 인해 실온에서 덜 두드러진다. 낮은 온도에서 몇 시간 동안 보관된 샘플을 실온으로 가열하면 저항이 돌아온다. 새로운 샘플에서 저항은 액체 헬륨에서 약 2 µOhm·cm에서 상온에서 69 µOhm·cm로 점차 증가하는데, 이 변화은 넵투늄, 우라늄, 토륨, 프로트악티늄의 변화와 유사하지만, 60 K까지 빠른 증가를 보이는 플루토늄과 퀴륨과는 다르다. 아메리슘의 실온일 때의 값은 넵투늄, 플루토늄, 퀴륨보다 낮지만 우라늄, 토륨 및 프로트악티늄보다 높다.
아메리슘은 액체 헬륨의 온도에서나 실온, 또는 그 이상의 넓은 온도 범위에서 상자성을 띤다. 이 행동은 52K에서 반강자성 전이를 가진 퀴륨과는 확연히 다르다. 아메리슘의 열팽창 계수는 약간의 비등방성이 있어, 짧은 a축은 (7.5±0.2)×10-6/°C이며, 긴 육각형 형태의 c축은 에 달한다. 표준 조건에서 염산에 아메리슘 금속을 용해시키는 엔탈피는 −620.6±1.3 kJ/mol이며, 여기서 Am3+이온의 표준 생성 엔탈피 변화(Δf"H"°)는 이다. 표준 전위 Am3+/Am0은 이다.
아메리슘 금속은 산소와 쉽게 반응하고, 산에 잘 녹으며 알칼리에 안정하다. 아메리슘의 가장 안정적인 산화수는 +3이다. Am(III)의 화학적 성질은 란타넘족(III)의 성질과 많은 유사점이 있다. 예를 들면 3가 아메리슘은 플루오린화염, 옥살산염(수산염), 수산화염, 인산염 등의 다양한 염을 만든다. 산화수가 2,4,5,6,7인 아메리슘이 포함되는 화합물도 연구되었다.  그러기에 아메리슘은 악티늄족 원소중에서 가장 광범위하게 연구된 원소이다. 수용액 상태에서 아메리슘 화합물의 색은 다음과 같다: Am3+(황적색), Am4+(황적색), (노란색), (갈색), (암녹색). 흡광 스펙트럼에서는 피크가 나타나는데, 이는 가시광선과 근적외선 영역에서 일어난 "f-f" 전이 때문이다. 일반적으로 Am(III)의 최대 흡수 파장은 ca. 504와 811 nm에서, Am(V)는 ca. 514와 715 nm, Am(VI)은 ca. 666과 992 nm에서 나타난다.
산화수 +4 이상의 아메리슘 화합물은 강한 산화제로, 산성 용액에서는 과망가니즈산 이온()과 강도가 비슷하다. Am4+ 이온은 수용액에서 불안정하며 Am3+로 쉽게 전환되는 반면, 강력한 산화제와 Am(III)를 사용해 생성될 수 있다. 이산화 아메리슘(AmO2)과 플루오린화 아메리슘(IV)(AmF4)와 같은 화합물을 이루면 고체 상태에서 안정하게 된다.
5가 아메리슘은 1951년에 처음 관찰되었다. 산성 수용액에서 이온은 불균등화 반응에 의해 불안정하다. 그러하여
&lt;chem&gt;3[AmO_{2}]^{+}\ +\ 4H^{+}\ -&gt;\ 2[AmO_{2}]^{2+}\ +\ Am^{3+}\ +\ 2H_{2}O&lt;/chem&gt;
반응은 일반적이다. 초기에 산화 상태 +6 및 +4에 대한 불균등화 반응은 다음과 같이 가정할 수 있다.
&lt;chem&gt;2Am(V) -&gt; Am(VI) + Am(IV)&lt;/chem&gt;
Am(V)과 Am(VI)의 화학적 성질은 이와 동일한 산화수의 우라늄의 화학적 성질과 비슷하다. 특히, 와 같은 화합물은 우라네이트와 유사하고, 은 우라닐 이온 와 유사하다. 사용되었던 다른 산화제로는 산화 은(I), 오존, 과황산나트륨이 있다.
3개의 아메리슘 산화물이 알려져 있다. 각각 산화수는 +2 (AmO), +3 (Am2O3), +4 (AmO2)이다. 산화 아메리슘(II)는 매우 소량 제조되었으며, 상세하게는 특징지어지지 않았다. 산화 아메리슘(III)는 녹는점이 2205°C인 적갈색 고채이다. 산화 아메리슘(IV)는 거의 모든 용도로 사용되는 고체 아메리슘의 주요 형태이다. 대부분의 다른 악티늄족 원소 이산화물과 마찬가지로, 입방정계(형석) 결정 구조를 가진 검은 고체이다.
실온에서 진공 건조를 한 옥살산염 형태의 아메리슘(III)는 화학식 Am2(C2O4)3·7H2O을 가진다. 진공에서 가열을 하게 되면 240°C에서 물을 잃고 300 °C에서 AmO2로 분해되기 시작해, 약 470 °C에서 완료된다. 초기 옥실산염는 질산에 최대 용해도가 0.25 g/L이다.
아메리슘의 할로겐화물은 +2, +3, +4의 산화수가 알려져 있으며, 특히 용액에서 +3이 가장 안정하다.
나트륨 아말감과 함께 Am(III) 화합물을 환원시키면 검은색을 띄는 할로겐화물 AmCl2, AmBr2, AmI2의 Am(II)염이 생성된다. 이 염은 산소에 매우 민감하고 물 속에서 산화하여 수소를 방출하고 Am(III) 상태로 다시 전환한다. 각각의 격자 상수는 다음과 같다.
&lt;chem&gt;{Am} + \underset{mercury\ halide}{HgX2} -&gt;[{} \atop 400 - 500 ^\circ \ce C] {AmX2} + {Hg}&lt;/chem&gt;
플루오린화 아메리슘(III) (AmF3)은 잘 용해되지 않으며 약산성 용액에서 Am3+와 플루오린화 이온과 반응하면 침전된다.
&lt;chem&gt;Am^3+ + 3F^- -&gt; AmF3(v)&lt;/chem&gt;
플루오린화 아메리슘(IV) (AmF4)는 고체 플루오린화 아메리슘(III)을 플루오린 분자와 반응시켜 만들어 진다.
&lt;chem&gt;2AmF3 + F2 -&gt; 2AmF4&lt;/chem&gt;
고체 4가 아메리슘 플루오린화물의 또 다른 형태는 KAmF5이다. 4가 아메리슘은 또한 수용액에서 관찰되었다. 이를 관찰하기 위해, 흑색 Am(OH)4를 15-M NH4F에 용해하여 0.01 M 만들었다. 제조된 붉은색 용액은 AmF4와 비슷하지만 다른 아메리슘의 산화 상태와는 다른 광학적 흡수 스펙트럼을 가지고 있었다. Am(IV) 용액을 90°C로 가열해도 불균형이나 감소는 일어나지 않았지만 Am(III)에서 느린 감소가 관찰되었으며 알파 입자에 의한 아메리슘의 자가 조사가 일어났다.
대부분의 아메리슘(III) 할로젠화물은 육방정계구조를 형성하며, 각 할로젠 사이의 색상과 구조는 약간 다르다. 아메리슘의 염화물(AmCl3)는 붉은 색을 띄며, 삼염화우라늄(UCl3)와 같은 구조(공간군: P63/m)를 가지고 있으며 715°C의 녹는점을 갖는다. 플루오린화물과 아이오딘화물은 각각 LaF3(공간군: 63/mmm)와 BiI3(공간군: R)같은 구조를 갖고 있다. 브로민화물은 다른 할로젠화물과 다르게 PuBr3형태의 사방정계구조와 Cmcm 공간군을 가지고 있다. 삼염화아메리슘 육수화물(AmCl3·6H2O)결정은 이산화아메리슘을 염산에 용해시킨 후 액체를 증발시켜 제조할 수 있다. 이 결정은 흡습성을 가지며 황적색을 띄며 단사정계 구조를 지닌다.
AmVIO2X2, AmVO2X, AmIVOX2, AmIIIOX형태의 아메리슘 옥시할라이드는 해당 할로겐화 아메리슘을 산소 또는 Sb2O3와 반응시켜서 얻을 수 있다.  또한 AmOCl은 다음의 가수분해에 의해 생성될 수 있다.
&lt;chem&gt;AmCl3 + H2O -&gt; AmOCl + 2HCl&lt;/chem&gt;
칼코제나이드와 프닉타이드.
아메리슘의 알려진 칼코제나이드에는 황화물인 AmS2, 셀레늄화물 AmSe2와 Am3Se4, 텔루륨화물 Am2Te3과 AmTe2가 포함된다. AmX 유형의 아메리슘(243Am)의 프닉타이드는 인, 비소, 안티모니 및 비스무트 원소로 알려져 있다. 이는 등축정계 구조를 가진다.
규화물과 붕화물.
규화 아메리슘과 “이규화 아메리슘”(명목상으로 AmSix, 이때 1.87 &lt; x &lt; 2.0)는 플루오린화 아메리슘을 규소와 진공에서 1050°C(AmSi)와 1150-1200°C(AmSix)에서 환원시켜서 얻어졌다. AmSi는 흑색의 고체로, LaSi와 동형의 사방정계 결정 구조를 가진다, AmSix는 밝은 은빛 광택과 정방정형의 결정 격자(공간군: "I"41/amd)를 가지고 있으며 PuSi2, ThSi2와 동형이다. 아메리슘 붕화물에는 AmB4와 AmB6가 있다. AmB4는 아메리슘의 산화물 또는 할로겐화물을 진공 또는 비활성 기체 속에서 이붕화 마그네슘과 가열해 얻을 수 있다.
유기금속화합물.
Uranocene(U(C8H8)2)과 유사하게, 아메리슘은 두개의 사이클로옥타테트라엔 리간드와 결합해 Amerocene(화학식: (η8-C8H8)2Am)을 이룬다. 사이클로펜타디에닐 복합체는 화학양론적으로 AmCp3일 가능성이 있다는 것으로 알려져 있다.
Am(n-C3H7-BTP)3 유형의 복합체(여기서 BTP는 2,6-di(1,2,4-triazin-3-yl)pyridine)의 형성은 n-C3H7-BTP 및 Am3+이온이 포함된 용액에서 발견됨은 EXAFS에 의해 확인되었다. 이러한 BTP형 복합체 중 일부는 아메리슘과 선택적으로 상호작용하기 때문에 란타넘족과 기타 악티늄족 원소들로부터 선택적으로 분리하는 데 유용하다.
생물학적 측면.
아메리슘은 최근 기원의 인공 원소이기에 생물학적으로 요구되는 원소가 아니다. 이는 생명에 해롭다. 강과 하천에서 아메리슘과 다른 중금속을 제거하기 위해 박테리아를 사용하는 것이 제안되었썼다. 시트로박터 속의 장내세균과(엔테로박테리아과)는 수용액에서 아메리슘 이온을 침전시켜 세포벽에서 금속-인산 복합체에 결합시킨다. 박테리아와 균류에 의한 아메리슘의 생물 흡착 및 생물 축적에 대한 여러 연구가 보고되었다.
동위원소 242mAm (반감기: 141년)은 열중성자 포획 단면적이 가장 크며(5,700반), 이는 지속적인 핵 연쇄 반응을 위한 작은 임계 질량을 초래한다. 노출된 아메리슘 구체의 임계 질량은 약 9~14kg이다(재료 특성에 대한 불충분한 지식으로 인한 불확실성이 있다.). 금속 반사경으로 3~5kg까지 낮출 수 있으며, 물 반사경으로는 더 낮출 수 있다. 이처럼 임계질량이 작으면 휴대용 핵무기에 유리하지만 242mAm을 기반으로 하는 핵무기는 희소성과 높은 가격 때문에 아직 알려진 것이 없다. 쉽게 구할 수 있는 다른 두 동위원소인 241Am과 243Am의 임계 질량은 상대적으로 높다. 241Am은 57.6에서 75.6kg 사이이고, 243Am은 209kg이다. 그래도 희소성과 높은 가격으로 인해 원자로에서 핵연료로 아메리슘을 사용하기 어렵게 한다.
242mAm을 20g밖에 사용하지 않는 소형 10-kW 고플럭스 원자로에 대한 제안이 있다. 이러한 저출력 원자로는 병원에서 방사선 치료를 위한 중성자 발생원으로 사용하기에 비교적 안전하다.
동위원소와 이성질핵.
약 19개의 아메리슘 동위원소와 8개의 아메리슘 이성질핵이 알려져 있다. 반감기가 긴 동위원소는 두가지가 있다. 하나는 가장 안정적인 동위원소인 243Am으로 반감기가 7,370년이고, 다른 하나는 241Am으로 432.2년이라는 반감기를 갖는다. 가장 안정적인 이성질핵은 242m1Am으로 141년이라는 반감기를 갖는다. 나머지 동위원소와 이성질핵의 반감기는 짧으면 0.64 마이크로초(245m1Am)에서 길게는 50.8시간(240Am)에 불과한다. 다른 악티늄족 원소들과 비슷하게, 홀수 개의 중성자를 가진 아메리슘의 동위 원소는 비교적 높은 핵분열 속도와 낮은 임계 질량을 가지고 있다.
아메리슘-241은 237Np로 붕괴하며 5.486 MeV(85.2%) 이나 5.443 MeV(12.8%)정도의 에너지를 가진 5가지 다른 알파 입자를 방출한다. 결과 상태의 대부분이 준안정상태이기 때문에 26.3~158.5keV 사이의 불연속 에너지를 가진 감마선도 방출한다.
아메리슘-242는 16.02시간이라는 짧은 반감기를 가진 동위원소이다. 대부분(82.7%)은 베타 붕괴를 거쳐 242Cm으로 바뀌지만 전자 포획을 거쳐 242Pu가 되기도 한다(17.3%). 242Cm과 242Pu는 거의 동일한 붕괴사슬을 거쳐 238Pu를 통해 234U가 된다.
거의 대부분의 242m1Am(99.541%)은 내부 전환을 통해 242Am으로 바뀌며, 나머지(0.459%)는 알파 붕괴를 통해 238Np이 되다. 그리고 이는 그후에 238Pu를 거쳐 234U가 된다.
아메리슘-243은 알파 붕괴를 통해 239Np로 바뀌고, 이는 베타 붕괴로 239Pu가 되고, 239Pu는 알파 입자를 내보내며 235U가 된다.
이온화식 연기 감지기.
아메리슘은 화재 경보기의 일종인 이온화식 연기 감지기에 이용되는데 이는 가정용으로 사용되는 감지기중 가장 흔히 볼 수 있다. 이산화 아메리슘 형태의 241Am를 방사선 붕괴원으로 사용한다. 이 아메리슘 동위원소는 226Ra보다 선호되는데, 이는 241Am이 이 라듐 동위원소보다 알파 입자를 5배 더 방출하고 사람에게 해로운 감마선을 적게 방출하기 때문이다.
일반적인 새 연기감지기에는 아메리슘 1마이크로퀴리 (37 kBq) 또는 0.29 μg가 들어있다. 이 양은 시간이 지날수록 아메리슘이 반감기가 더 긴(약 214만년) 237Np로 붕괴하며 줄어든다. 반감기가 432.2년인 이 아메리슘은 19년 뒤에는 약 3%, 32년 뒤에는 약 5%의 넵투늄이 포함된다. Am의 방사선 붕괴에서 나온 알파 입자가 2개의 전극 사이를 공기로 채운 이온화실을 통과하면 이에 의해 공기가 이온화되어 전극 사이에 작은 전류가 흐르게 된다. 연기가 이온화실에 들어가게 되면 연기가 알파입자를 흡수하여 공기가 이온화되는 정도가 줄어들게 되고, 이에 따라 전류의 세기가 변하면 경보음이 울리게 된다. 다른 종류의 연기 감지기인 광전식 연기 감지기에 비해 더 저렴하고, 광전식 연기 감지기의 빛을 차단하거나 반시시키지 않을 정도의 미세한 크기의 입자도 감지할 수 있다. 하지만 이온화식 연기 감지기는 오작동을 할 가능성이 더 높다.
방사성 동위 원소.
241Am의 반감기(432.2년)는 238Pu의 반감기(87.7년)와 대략적으로 비슷하기 때문에 이를 우주선 등의 방사성 동위 원소 열전기 발전기(RTG)로 사용되는 것이 제안되었다. 아메리슘은 플루토늄에 비해 열과 전기를 덜 생산한다. 241Am의 전력 생산량은 114.7 mW/g이고, 243Am은 6.31 mW/g이다(238Pu는 390 mW/g). 그리고 중성자 방출에 의해 사람에게 더 위험하다. 하지만 유럽 우주국은 아메리슘을 우주 탐사선에 사용할 것을 고려하고 있다.
또 다른 우주 관련 아메리슘 적용 사례는 핵 추진력을 사용한 우주선 연료가 있다. 이는 몇 마이크로미터 두께의 호일으로도 유지가 가능한 242mAm의 매우 높은 핵분열 속도을 활용한다. 이런 얇은 두께는 방출된 방사선의 자가 흡수 문제를 방지한다. 이 문제는 표면에서만 알파 입자를 제공하는 우라늄 또는 플루토늄 봉에서 발생한다. 242mAm의 핵분열생성물은 우주선을 직접 추진하거나 추진 가스를 가열할 수 있다. 또한 에너지를 유체로 전달해 자기유체역학(MHD) 발전기를 통해 전기를 생성할 수도 있다.
242mAm의 높은 핵분열 속도를 사용하는 또 다른 제안은 핵 배터리이다. 이 배터리의 아메리슘은 알파 입자에 의해 방출되는 에너지가 아니라, 입자의 전하, 즉 자급하는 캐소드와 같은 역할을 한다. 이러한 배터리의 3.2kg 242mAm의 전하로는 80일 동안 약 140 kW의 전력을 제공할 수 있다. 모든 잠재적 이점에도 불구하고, 242mAm 이성질체의 희소성과 높은 가격에 의해 아직 활용되지 못하고 있다.
2019년에, 영국 국립원자력연구소와 레스터 대학의 연구자들은 아메리슘에 의해 생성된 열의 사용의 가능성을 설명하며 작은 전구를 켜는 것을 보였다. 이 기술은 태양 전지판이 작동하지 않는 성간 공간에서도 최대 400년 동안 임무를 수행하는 시스템을 할 수 있다.
중성자원.
241Am 산화물과 압착된 베릴륨은 함께 매우 효율적인 중성자원을 만든다. 다음 반응에서 아메리슘은 알파입자 공급원 역할을 하며 베릴륨은 (α,n) 핵반응을 통해 중성자를 만든다.
&lt;chem&gt;^{241}_{95}Am -&gt; ^{237}_{93}Np + ^{4}_{2}He + \gamma&lt;/chem&gt;
&lt;chem&gt;^{9}_{4}Be + ^{4}_{2}He -&gt; ^{12}_{6}C + ^{1}_{0}n + \gamma&lt;/chem&gt;
241AmBe 중성자 공급원은 주로 중성자 프로브(Neutron Probe)에서 사용된다. 여기서 중성자 프로브는 흙에 포함된 물의 양을 측정하며 또한 고속도로 건설 중 품질 관리를 위한 습도 및 밀도를 측정하는 기계이다. 241Am 중성자 공급원은 검층과 중성자 구조 해석학, 컴퓨터 단층촬영을 비롯한 방사화학 연구에 사용된다.
다른 원소의 생산.
아메리슘은 다른 초우라늄 원소와 초악티늄족 원소의 생산을 위한 시작 물질로 사용된다. 예를 들어 242Am의 82.7%는 242Cm로, 17.3%는 242Pu로 붕괴한다. 또한 원자로에서 242Am은 중성자 포획에 의해 243Am과 244Am으로 변환되며, 이는 베타 붕괴에 의해 244Cm로 변환된다.
&lt;chem&gt;^{243}_{95}Am -&gt;[\ce{(n,\gamma)}] ^{244}_{95}Am -&gt;[\beta^{-}][10.1 \ce{h}] ^{244}_{96}Cm &lt;/chem&gt;