Fermio Structure, Properties, Uses and Risks



The Fermium jest radioaktywnym pierwiastkiem chemicznym, który jest uzyskiwany w sposób indukowany przez transmutację jądrową, w której reakcje typu jądrowego są w stanie sztucznie zmieniać jądro elementu uważanego za stabilny, a tym samym powstać izotop o charakterze radioaktywnym lub pierwiastek to nie istnieje naturalnie.

Ten element został odkryty w 1952 r. Podczas pierwszego udanego testu jądrowego „Ivi Mike”, przeprowadzonego przez grupę naukowców z University of California pod kierunkiem Alberta Ghiorso. Fermium zostało odkryte jako produkt pierwszej eksplozji bomby wodorowej na Oceanie Spokojnym.

Lata później fermium zostało uzyskane syntetycznie w reaktorze jądrowym, bombardując pluton neutronami; oraz w cyklotronie, bombardując uran-238 jonami azotu.

Obecnie fermium jest produkowane w długim łańcuchu reakcji jądrowych, które obejmuje bombardowanie każdego izotopu łańcucha neutronami, a następnie pozwalanie na powstanie izotopu do poddania się rozkładowi beta.

Indeks

  • 1 Struktura chemiczna
  • 2 Właściwości
  • 3 Zachowanie w rozwiązaniach
    • 3.1 Normalny potencjał elektrody
    • 3.2 Rozpad radioaktywny
  • 4 Zastosowania i zagrożenia
  • 5 referencji

Struktura chemiczna

Liczba atomowa fermium (Fm) wynosi 100, a jego konfiguracja elektronowa wynosi [Rn] 5f12 7s2. Ponadto znajduje się w grupie aktynowców, które są częścią okresu 7 układu okresowego, a biorąc pod uwagę, że jego liczba atomowa jest większa niż 92, nazywa się to elementem transuranicznym.

W tym sensie fermium jest elementem syntetycznym i dlatego nie ma stabilnych izotopów. Z tego powodu nie ma standardowej masy atomowej.

Ponadto atomy - które są ze sobą izotopami - mają tę samą liczbę atomową, ale różną masę atomową, biorąc pod uwagę, że istnieje wtedy 19 znanych izotopów pierwiastka, od masy atomowej 242 do 260.

Jednak izotopem, który może być wytwarzany w dużych ilościach na bazie atomowej, jest Fm-257, z okresem półtrwania wynoszącym 100,5 dnia. Ten izotop jest również nuklidem o najwyższej liczbie atomowej i masie, jaki kiedykolwiek wyizolowano z jakiegokolwiek reaktora lub materiału wytworzonego w instalacji termojądrowej.

Chociaż fermium-257 jest produkowany w większych ilościach, fermium-255 jest bardziej dostępny regularnie i jest częściej używany do badań chemicznych na poziomie znacznika.

Właściwości

Właściwości chemiczne fermium badano tylko przy minimalnych ilościach, tak że wszystkie dostępne informacje chemiczne, które zostały uzyskane, pochodzą z eksperymentów przeprowadzonych ze śladami pierwiastka. W rzeczywistości w wielu przypadkach badania te są przeprowadzane tylko z kilkoma atomami lub nawet z jednym atomem na raz.

Według Royal Society of Chemistry, fermium ma temperaturę topnienia 1527 ° C (2781 ° F lub 1800 K), jego promień atomowy wynosi 2,45 Å, jego promień kowalencyjny wynosi 1,67 Å i temperatura 20 ° C jest w stanie stałym (metal radioaktywny).

W ten sam sposób większość jego właściwości, takich jak między innymi stopień utlenienia, elektroujemność, gęstość, temperatura wrzenia, jest nieznana.

Do tej pory nikt nie zdołał wyprodukować wystarczająco dużej próbki fermium, aby móc go zobaczyć, chociaż oczekuje się, że podobnie jak inne podobne elementy, jest to srebrno-szary metal.

Zachowanie w rozwiązaniach

Fermium zachowuje się w niezbyt silnie redukujących warunkach w roztworze wodnym zgodnie z oczekiwaniami dla trójwartościowego jonu aktynowego.

W roztworach stężonego kwasu solnego, kwasu azotowego i tiocyjanianu amonu fermium tworzy kompleksy anionowe z tymi ligandami (cząsteczką lub jonem, który wiąże się z kationem metalu tworząc kompleks), które mogą być adsorbowane, a następnie wymywane z kolumny anionowymienne.

W normalnych warunkach fermium istnieje w roztworze jako jon Fm3+, który ma wskaźnik hydratacji 16,9 i stałą dysocjacji kwasu 1,6 x 10-4 (pKa = 3,8); tak więc uważa się, że połączenie w kompleksach aktynowców tylnych ma głównie charakter jonowy.

Podobnie oczekuje się, że jon Fm3+ być mniejszy niż aniony3+ (jony plutonu, ameryku lub curium) poprzedzające, z powodu wyższego efektywnego ładunku jądrowego fermium; dlatego należałoby oczekiwać, że fermium utworzy krótsze i silniejsze wiązania metal-ligand.

Z drugiej strony, fermium (III) można dość łatwo zredukować do fermium (II); na przykład z chlorkiem samaru (II), z którym koprecypituje fermium (II).

Normalny potencjał elektrody

Oszacowano, że potencjał elektrody wynosi około -1,15 V w stosunku do standardowej elektrody wodorowej.

Także para Fm2+/ Fm0 ma potencjał elektrodowy -2,37 (10) V, na podstawie pomiarów polarograficznych; to znaczy woltamperometria.

Rozpad promieniotwórczy

Podobnie jak wszystkie sztuczne elementy, fermium doświadcza rozpadu radioaktywnego spowodowanego głównie niestabilnością, która je charakteryzuje..

Dzieje się tak z powodu kombinacji protonów i neutronów, które nie pozwalają utrzymać równowagi, i spontanicznie zmieniają się lub rozpadają, aż do osiągnięcia bardziej stabilnej formy, uwalniając pewne cząstki.

Ten rozpad promieniotwórczy jest spowodowany rozszczepieniem spontanicznym poprzez rozkład alfa (ponieważ jest to ciężki pierwiastek) w californio-253.

Zastosowania i zagrożenia

Tworzenie fermium nie występuje naturalnie i nie zostało znalezione w skorupie ziemskiej, więc nie ma powodu, aby rozważać jego wpływ na środowisko.

Ze względu na małe ilości produkowanego fermium i jego krótki okres półtrwania, obecnie nie ma zastosowania w tym zakresie poza podstawowymi badaniami naukowymi.

W tym sensie, podobnie jak wszystkie elementy syntetyczne, izotopy fermium są niezwykle radioaktywne i są uważane za wysoce toksyczne. 

Chociaż niewiele osób ma kontakt z fermium, Międzynarodowa Komisja Ochrony Radiologicznej ustaliła roczne limity ekspozycji dla dwóch najbardziej stabilnych izotopów.

Dla fermium-253 limit spożycia ustalono na 107 bekerelu (1 Bq odpowiada jednemu rozkładowi na sekundę), a limit inhalacji na 105 Bq; dla fermium-257 wartości wynoszą odpowiednio 105 Bq i 4000 Bq.

Referencje

  1. Ghiorso, A. (2003). Einsteinium i Fermium. Chemical & Engineering News, 81 (36), 174-175. Źródło z pubs.acs.org
  2. Britannica, E. (s.f.). Fermium. Odzyskany z britannica.com
  3. Królewskie Towarzystwo Chemiczne. (s.f.). Fermium. Pobrane z rsc.org
  4. ThoughtCo. (s.f.). Fermium Fakty. Pobrane z thinkco.com
  5. Wikipedia. (s.f.). Fermium. Źródło z en.wikipedia.org