Америций в честь чего
Америций элемент. Свойства, добыча, применение и цена америция
Назван америцием в честь европия. Где логика? Она кроется в исторических фактах.
Европий – элемент группы лантаноидов, обнаружен в Старом Свете и наречен в честь него. Америций входит в семейство трансурановых элементов.
У всех них есть 5f-оболочка, как у всех лантаноидов – 4f. На последних электронных уровнях европия и америция равное число частиц – 6.
Поэтому, элементы и сравнили. Последний открыли позже, в 1944-ом году, в американском городе Чикаго. Выяснив сходства элемента с европием, решили назвать в честь Америки.
Свойства америция
Не трудно догадаться, что новый элемент – тоже металл и тоже радиоактивен. Цвет у вещества серебристо-белый.
Аллотропных форм у америция две. Имеются в виду различные модификации одного и того же элемента.
Разница заключается в строении кристаллической решетки. До 600-от градусов ее ячейки шестиугольные.
Плотность низкотемпературного америция равна почти 14-ти граммам на кубический сантиметр.
После 600-от градусов кристаллическая решетка металла преобразуется в кубическую гранецентрированного типа.
Это значит, что кубы составлены из 14-ти атомов: по одному в каждой из вершин и по одному в середине каждой из граней.
Америций – химический элемент, высокотемпературная форма которого нередко представлена расплавом.
Размягчается вещество при 1175-ти градусах. Закипает америций при температуре в 2607 по шкале Цельсия.
Если аллотропных форм у вещества две, то изотопов больше. Наиболее известны три.
Первым открыли америций 241. Период полураспада составляет 433 года. Есть еще 242-ой и 243-ий изотопы.
Последний распадается почти в 4 раза быстрее, чем америций 241. 243-ий же нуклид долгоживущий. У этого америция период полураспада равен почти 8000 лет.
Изотопы америция имеют альфа-излучение. Поэтому, металл светиться в темноте.
В люминесцентные краски элемент, по причине радиоактивности, не добавляют.
У 95-го металла (именно под таким номером америций стоит в таблице Менделеева ), есть иное применение.
Применение америция
95-ый элемент рассматривается в качестве основы для просвечивающих аппаратов медицинского назначения.
Они призваны заменить громоздкие рентген-машины. Последние, нуждаются в высоковольтной аппаратуре. Она-то и громоздка.
Америций же излучает малоэнергичные гамма-кванты. Их энергия равна всего 60-ти килоэлектронвольтам. Характер излучения постоянный.
Первые опыты по применению америция в медицине проведены в США. Так, Поль Хофер из Национального госпиталя Аргонны использовал источник мягкого гамма-излучения для борьбы с болезнями щитовидной железы.
Такое обследование именуют радиоидным. Облучение, получаемое при исследованиях с помощью америция, в разы меньше.
Производителям контрольно-измерительных приборов тоже нужен америций. Применение находит лишь 241-ый изотоп.
С помощью его мягкого гамма-излучения непрерывно замеряют толщину стальной ленты.
Процедура возможна, если ее толщина не превышает 3-ех миллиметров и не меньше 0,5. Измерить можно и толщину алюминиевых лент толщиной уже до 5-ти сантиметров.
Америций периодически применяют и на производстве пластмасс. Радиоактивный элемент помогает снять с них электростатическое напряжение.
Снять заряды аппаратура с 95-ым элементом помогает, так же, с бумаги и синтетических пленок.
О применении 242-го изотопа америция лишь говорят. Нуклид подойдет в качестве топлива для сверхкомпактных реакторов.
Такие устанавливаются, к примеру, на межпланетных космических судах. В 242-ом изотопе америция ядерщиков привлекает высокое сечение деления тепловыми нейтронами и большое количество нейтронов, получаемых на одном делении.
Под большим числом нейтронов имеется в виду 3,6. Вполне подходит для реакторов с критической массой до 4-ех килограммов.
243-ий изотоп применяют лишь для научных исследований, в частности, в качестве накопителя более отдаленных трансуранов.
Накопить можно даже фермий, а его номер в таблице Менделеева – 100. Получен, кстати, тоже искусственным путем.
Что же касается получения 243-го изотопа америция, оно стало возможным лишь в 1970-ых.
241-ый нуклид извлекают из продуктов распада плутония килограммами, а 243-ий добывают лишь миллиграммами и с большим трудом.
Это еще одна причина, по которой ученые и промышленники не стремятся искать сферы применения самого долгоиграющего изотопа 95-го элемента.
Добыча америция
Поскольку широко применим лишь 241-ый нуклид америция, на его получении и остановимся. В природе элемент не встречается.
Весь америций, который есть на планете, «добыт» при нейтронном облучении 241-го плутония. Его же берут из атомных реакторов.
Там, 241-ый плутоний образуется при захвате 238-го нейтрона урана. То есть, сырье для америция является отходом атомного топлива.
Получение америция состоит из 6-ти этапов. Сначала, из 238-го урана «рождается» 239-ый.
Потом, через бета-распад, он преобразуется в 239-ый нептуний. Следом получают 239-ый плутоний.
Потом, его нейтронное облучение дает уже 240-ой изотоп. Его преобразуют в 241-ый плутоний.
Остается применить бета-распад, чтобы получить 241-ый америций. На это уходит 13 с лишним лет.
Заметим, что можно получить не только чистый металл, но и диоксид америция.
Его извлекают из растворов, в которых содержатся катионы 95-го элемента. Растворы, так же, берут из радиоактивных, или производственных отходов.
Получается, возможно вторичное использование сырья, не пошедшего в дело в заводских условиях.
Срединный продукт – оксалат 95-го металла. Диоксид из него получают путем прокаливания.
Цена америция
Америций входит в список самых дорогих веществ. Замыкает перечень плутоний, за один грамм которого дают 4 тысячи долларов США.
За америций же дают около 140 тысяч условных единиц, причем, за тот же грамм.
Расход элемента во всех сферах его применения измеряется в микрограммах, поэтому, затраты оправданны, окупаются, особенно, учитывая длительный период полураспада.
Самым же дорогим веществом на Земле признана антиматерия. За нее дают 62 триллиона долларов.
Пока, ученым не удается создать буферную зону, где антиматерия сможет «ужиться» с обычной. Суть нового вещества в обратном строении.
Не отрицательные частицы вращаются вокруг тяжелой положительной, а положительные близ массивной отрицательной.
Так что, на данном этапе интересоваться закупками антиматерии могут лишь ученые. Практического применения вещество, пока, не имеет.
Америций
Америций | |
---|---|
Серебристо-белый радиоактивный металл | |
Название, символ, номер | Америций / Americium (Am), 95 |
Атомная масса (молярная масса) | [243] (массовое число наиболее устойчивого изотопа) |
Электронная конфигурация | [Rn] 5f 7 7s 2 |
Радиус атома | 173 пм |
Радиус иона | (+4e) 92 (+3e) 107 пм |
Электроотрицательность | 1,3 (шкала Полинга) |
Электродный потенциал | Am←Am 4+ −0,90 В Am←Am 3+ −2,07 В Am←Am 2+ −1,95 В |
Степени окисления | 6, 5, 4, 3 |
Энергия ионизации (первый электрон) | 578 (6,0) кДж/моль (эВ) |
Плотность (при н. у.) | 13,67 г/см³ |
Температура плавления | 1448 К (1176 °C, 2149 °F) |
Температура кипения | 2880,15 К (2607 °C, 4725 °F) |
Уд. теплота плавления | (10,0) кДж/моль |
Уд. теплота испарения | 238,5 кДж/моль |
Молярная теплоёмкость | 25,85 Дж/(K·моль) |
Молярный объём | 20,8 см³/моль |
Структура решётки | гексагональная |
Параметры решётки | a=3,468 c=11,24 |
Отношение c/a | 3,24 |
Номер CAS | 7440-35-9 |
Америций — химический элемент с атомным номером 95. Принадлежит к 3-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к побочной подгруппе III группы, или к группе IIIB), находится в седьмом периоде таблицы. Относится к семейству актиноидов. В природе отсутствует, массовое число наиболее стабильного из известных изотопов равно 243(его атомная масса равна 243,06138(2) а. е. м. ). Обозначается символом Am (от лат. Americium ). Четвёртый синтезированный трансплутониевый элемент.
Содержание
История
Физические свойства
Америций — металл серебристо-белого цвета, тягучий и ковкий. Светится в темноте за счёт собственного α-излучения. Больше всего он похож на металлы редкоземельного семейства. Имеет две аллотропные формы. В низкотемпературной форме (плотность 13,67 г/см 3 ) обладает двойной плотно упакованной гексагональной структурой, которая при 1074 °C преобразуется в гранецентрированную кубическую. Температура плавления — 1175 °C. Температура кипения — 2607°С.
Химические свойства
Происхождение названия
Внешняя электронная оболочка нового элемента (5f) оказалась аналогичной европию (4f). Поэтому элемент назвали в честь Америки, как европий — в честь Европы.
Получение
241 Pu образуется во всех ядерных реакторах при захвате нейтрона ураном-238.
Применение
Самый долгоживущий изотоп америция, 243 Am, имеет период полураспада 7,37 тыс. лет и используется для радиохимических исследований и накопления более отдалённых трансуранов, вплоть до фермия.
Значительно многообразнее применение самого первого обнаруженного изотопа америция — 241 Am. Он имеет период полураспада 433,2 года. Этот изотоп, распадаясь, испускает альфа-частицы и мягкие (60 кэВ) гамма-лучи (для примера: энергия жестких гамма-квантов, испускаемых кобальтом-60, — более 1 МэВ: 1,173 и 1,332 МэВ). Защита от мягкого излучения Am-241 сравнительно проста и немассивна: вполне достаточно сантиметрового слоя свинца. В промышленности используются различные контрольно-измерительные и исследовательские приборы с америцием-241, в частности, для непрерывного измерения толщины стальной (от 0,5 до 3 мм) и алюминиевой (до 50 мм) ленты, а также листового стекла. Аппаратуру с америцием-241 используют и для снятия электростатических зарядов в промышленности с пластмасс, синтетических плёнок и бумаги. Он находится и внутри некоторых детекторов дыма (
0,26 микрограмма на детектор).
Ядерный изомер америций-242m обладает высоким сечением деления тепловыми нейтронами (6000 барн), большим количеством выделяемых нейтронов на одно деление (3,6) и относительно большим периодом полураспада (141 год), что делает его подходящим топливом для сверхкомпактных ядерных реакторов (критическая масса — 3,78 кг, меньше только у некоторых изотопов калифорния). Предполагается, например, использовать его для ядерных реакторов на межпланетных космических кораблях. Однако получение этого изотопа в граммовых количествах пока только обсуждается (предполагается получать его из 241 Am, который содержится в ОЯТ в количестве порядка килограмма на тонну).
Биологическая роль
Америций — высокотоксичный элемент. Значение ПДК для америция в воздухе — около 1⋅10 −4 Бк/л, в воде водоёмов — около 70-80 Бк/л.
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||
1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og |
8 | Uue | Ubn | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | Ubs |
Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu,
Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2,
W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au
Данная страница не существует!
Если эта ошибка будет повторяться, обратитесь, пожалуйста, в службу поддержки.
Разные разности
…на Луне найдены холодные ловушки углекислого газа, сосредоточенные вокруг южного полюса Луны…
…«пиксели» слоя черного фосфора толщиной в три атома могут быть в 20 раз меньше, чем у жидкокристаллических дисплеев, но при этом будут реагировать на входные данные в миллион раз быстрее…
…в анализах проб из Японского моря был найден и описан новый вид голожаберных моллюсков Eubranchusmalakhovi sp.n., который назвали в честь заведующего кафедрой зоологии беспозвоночных МГУ, академика РАН В.В. Малахова …
Международная группа зоологов решила обучить телят гигиене. Для этого они вознаграждали каждого теленка после посещения туалета, и те вскоре привыкли справлять нужду в отведенном для этого месте.
Профессор Тодд Шмидт из Корнеллского университета задумал совмещение интересов энергетиков и аграриев : предложил запустить на солнечные поля овец.
…возможно создание легкой и гибкой голографической линзы диаметром более десяти метров, которую можно свернуть для запуска и развернуть в космосе; она преобразует видимый и инфракрасный свет звезд либо в изображение, либо в спектр…
…стандартный медный наконечник зонда атомного силового микроскопа разорвал связь железо—углерод с силой притяжения 150 пиконьютонов…
…сильные землетрясения помогают деревьям расти, загоняя дополнительную воду в почву, окружающую их корни; эти мимолетные всплески роста оставляют следы в клетках древесины, которые также могут быть использованы для датировки древних землетрясений…
Америций Am
Вначале — несколько слов об одном из самых приятных парадоксов науки и амереции. Так бывает довольно часто: попытки исследователя преодолеть экспериментальные трудности приводят к результатам, намного более важным, чем решение первоначальной задачи. 1944 год. Работа, связанная с получением и химическим выделением элемента N° 94 — плутония, завершена. Группа ученых Металлургической лаборатории Чикагского университета переключилась на поиски следующих — трансплутониевых элементов.
Чтобы получить их, образцы плутония бомбардировали нейтронами и дейтронами, а затем, исследуя облученные мишени, пытались обнаружить характерное для нового элемента альфа-излучение. Новые элементы могли и должны были образоваться и при непосредственном взаимодействии ядер плутония с бомбардирующим дейтроном (заряд увеличивается на единицу), и при бета-распаде «перегруженных» нейтронами новых изотопов. Серия последовательных бета-преврагцений могла «сдвинуть вправо» номер элемента на несколько единиц. Таким образом, бомбардируя плутоний нейтронами, физики уповали на бета-распад как на средство достижения цели. А на альфа-распад — как на своего рода индикатор, ибо для надежной ядерно-физической идентификации нового изотопа нужно знать не только период полураспада его атомных ядер, но и энергию испускаемых альфа-частиц. Для радиоактивного изотопа это почти такая же индивидуальная характеристика, как для элемента линии рентгеновского спектра.
Рождение актиноидной теории
Крутейший американский радиохимик Гленн Т.Сиборг (р. 1912) был участником открытий многих трансурановых элементов: плутония, америция, кюрия, берклия, калифорния, эйнштейния, фермия, менделевия. Элемент N° 95 — америций — сыграл особую роль в становлении актиноидной гипотезы (позже — теории), разработанной Сиборгом. Ориентация прежде всего на физическую идентификацию новых элементов объяснялась главным образом аномальными химическими свойствами первых трансуранов. Вопреки ожиданиям нептуний и плутоний оказались больше похожи па уран, чем на рений и осмий. А ведь по логике периодической системы (как представлялось в то время) элементы № 93 и 94 должны были занять места в VII и VIII группах.
Впрочем, еще в 20-х годах великий датчанин Нильс Бор высказал предположение, что и в седьмом периоде таблицы Менделеева должна быть группа очень близких по свойствам элементов, подобная группе лантаноидов в шестом периоде. Но где, с какого элемента начнется второй «интерпериодический узел» периодической системы, — этого не знали ни Бор, ни Сиборг — никто.
Надо искать новый альфа-излучатель в плутониевой фракции и довольствоваться физической идентификацией, по крайней мере на первых порах. Эксперименты, основанные на таких или примерно таких рассуждениях, продолжались уже несколько месяцев, но никаких новых альфа-излучателей в плутониевой фракции зафиксировано не было. В июле 1944 г. решено было использовать другую ядерную реакцию — бомбардировать плутоний ядрами гелия, чтобы «перешагнуть» через неполучающийся элемент № 95: может, 96-й окажется более доступным. Так впоследствии и оказалось. Кюрий действительно обнаружили немного раньше америция, но открыть оба новых элемента помог не новый физический подход, а новая радиохимическая концепция, сформулированная Сиборгом и вначале казавшаяся противоречащей здравому смыслу.
Однако чуть ли не все известные экспериментальные факты противоречили такому построению, а факты — вещь упрямая, хотя с ними можно спорить, интерпретируя их иначе, чем это делали прежде.
За очевидным «лесом» экспериментальных фактов Сиборг сумел разглядеть «деревья», незаметно выстроившиеся в новую теоретическую концепцию, и неудачные попытки открыть элемент № 95 привели к созданию актиноидной гипотезы (впоследствии теории), сыгравшей важную роль в науке о трансуранах.
Спустя много лет в популярной книге «Элементы Вселенной» Сиборг так опишет финал этой истории и подведет итог:
«В пересмотренной периодической таблице наиболее тяжелые элементы составляют второй ряд «редких земель», и эти тяжелейшие элементы — для них было предложено название «актиноиды» — были вынесены в особую строку, как и уже известный ряд редкоземельных лантаноидов. С точки зрения новой концепции, 95-й и 96-й элементы должны иметь ряд свойств, общих для актиноидов, и некоторые свойства, роднящие их с редкоземельными «братьями» — европием и гадолинием. Как только были поставлены эксперименты, основанные на этой новой концепции, элементы № 95 и 96 были тотчас открыты, то есть химически идентифицированы. Америций, элемент № 95, был назван так в честь Америки, подобно тому как его редкоземельный «брат» европий получил свое название в честь Европы. »
К этому следует добавить, что оба новых элемента были извлечены из раствора плутония редкоземельными носителями, что оба эти элемента проявляли валентность 3+ и что классическая схема получения америция выглядит так:
Америций «Ад» и «бред»
При облучении америция-241 нейтронами образуется изотоп кюрий-242 (в результате бета-распада америция-242). Дозировать нейтроны таким образом, чтобы образовывался только один новый элемент — № 95, практически невозможно. Отсюда неизбежность проблемы разделения элементов № 95 и 96. Они, в полном соответствии с актиноидной концепцией Сиборга, оказались очень похожими по химическим свойствам. А с редкими землями сходство было настолько велико, что долгое время разделение носителей и новых элементов представлялось неразрешимой задачей.
Более полугода ушло на безуспешные попытки разделить америций и кюрий. Естественно, все это время уже открытые элементы оставались безымянными — приведенные выше названия появились позже. Кто-то из сотрудников Сиборга (определенно химик, а не физик) предложил назвать их пандемониумом и делириумом, что в переводе с латыни означает «ад» и «бред».
Но рано или поздно бред и ад должны были кончиться. В начале 1945 г. в лаборатории был освоен метод ионообменной хроматографии, и на катионите «Дауэкс-50» новые элементы удалось разделить. В качестве элюента — жидкости, последовательно смывающей комплексы сходных элементов, был применен альфа-оксиизобутират аммония, который обладал наибольшей избирательной способностью для данной системы.
Тогда же был впервые определен период полураспада америция-241. Установили, что половина его ядер распадается за 498 лет. Более поздними измерениями эта характеристика была уточнена — 433 года.
Изучению химических свойств элемента № 95 мешала высокая удельная активность америция-241. В растворе шел радиолиз, одни соединения превращались в другие; вопреки желанию экспериментаторов менялись скорости и даже направления реакций. Для современной радиохимии это дело достаточно обычное, так же как и работа с микроколичествами веществ. Но в те времена это было довольно серьезной проблемой.
Первый препарат чистого америция, полученный Б. Каннигемом и Л. Эспри в сентябре 1945 г., весил 20 мкг. Для того чтобы получить их, пришлось проделать 29 разделительных операций. Спустя полгода были переработаны 200 л сбросных растворов плутониевого производства, и из них выделили первую крупную порцию радиохимически чистого америция-241 — 10 мг. Этого оказалось достаточно, чтобы провести полный цикл физико-химических исследований нового элемента.
Что же знают радиохимики об элементе № 95 сегодня? Прежде всего на его примере ясно, что общие закономерности не всегда абсолютны. Этот закон науки особенно справедлив, когда имеешь дело с радиоактивными химическими объектами.
Америций в разных состояниях
В степени окисления (III) америций образует довольно многочисленные соединения — и обычные, и комплексные. Однако в окислительной среде америций (III) довольно легко отдает еще один, два или три электрона — три легче, чем один или два. Чтобы получить америций (VI) из америция (III), достаточно слегка нагреть исходное соединение с персульфатом аммония в слабокислой среде. Переход Ат(Ш)—Am(VT) происходит сразу же, минуя промежуточные стадии окисления. Окислительный потенциал этого перехода намного меньше, чем перехода Ат(Ш)— Am(IV) или Ат(Ш)—Am(V). Поэтому окислить трехвалентный америций до шестивалентного состояния проще, чем до пяти- и тем более четырехвалентного. Последний удалось получить лишь в растворах сильнейших комплексообразователей. А пятивалентный америций сравнительно легко получается лишь в тех случаях, когда образуемое соединение америция (V) сразу же выводится из реагирующей системы, например выпадает в осадок. Так, если процесс окисления происходит в среде карбоната калия, образуется малорастворимая двойная соль пятивалентного америция КАmO2СO3.
У пятивалентного америция обнаружено одно очень интересное свойство — способность к диспропорционированию. Оказалось, что для изменения валентного состояния в кислых растворах ему не нужны партнеры. Окислительно-восстановительная реакция протекает между ионами самого пятивалентного америция: окисление одного происходит за счет восстановления другого: два иона Am(V) дают Am(IV) и Am(VI), однако неустойчивый Am(IV) практически не появляется. В зависимости от условий он мгновенно реагирует с другими америциевыми же ионами (в степени окисления V) или сам диспропорционирует. В результате, как правило, каждые три прореагировавшие иона Am(V) превращаются в два иона Am(VI) и ион Аш(III). Причина этого — все та же аномалия в окислительных потенциалах ионов америция.
Подобным же образом в водных растворах ведет себя и четырехвалентный америций, только при его диспропорционировании отношение Аm(III) к Am(VI) равно 2:1, а не 1:2. Удержать нестойкий америций (IV) в растворе чрезвычайно трудно. Впервые это удалось сделать радиохимикам из Лос-Аламоса — Л. Эспри и Р. Пеннеману. Они установили, что в присутствии большого количества ионов фтора америций(IV) образует прочный комплекс, и получили его в концентрированном (13 М) растворе фтористого аммония. Окислить Ат(III) до четырехвалентного состояния удалось лишь в концентрированных растворах фосфорной кислоты и фосфорвольфрамата калия, элементный состав которого передается такой формулой: KioP2Wi706i. В последнем случае Am(IV) оказался настолько устойчивым, что появилась возможность изучить окислительно-восстановительные переходы с участием Am(III), Am(IV), Am(V) и Am(VI).
В 1972 г. были синтезированы первые соединения двухвалентного америция, а в 1974 г. в результате окисления озоном в щелочной среде америция(VI) был впервые получен семивалентный америций. Его получили радиохимики Института физической химии АН СССР. Очень важно, что каждый из америциевых ионов дает ярко выраженный и характерный только для него спектр поглощения. Это позволяет очень эффективно использовать спектрофотометрический метод для исследования окислительно-восстановительных процессов, происходящих с ионами америция в растворах. А это важно не только для химии трансурановых элементов, но и для понимания механизма окислительно-восстановительных реакций вообще.
Применение
Сейчас уже точно известно, что америций — металл серебристо-белого цвета, тягучий и ковкий. Больше всего он похож на металлы редкоземельного семейства, но вряд ли когда-нибудь удастся использовать на практике металлические свойства америция. Поэтому, говоря о применении элемента № 95, следует иметь в виду конкретные случаи использования конкретных изотопов. Самый долгоживущий изотоп америция — 243 Аm, и из долгоживущих он, пожалуй, самый неинтересный. Он живет почти 8000 лет (точнее, 7930) и используется пока главным образом для радиохимических исследований и для накопления более отдаленных трансуранов, вплоть до фермия. Мишени из америция-243 применяли в Дубне при синтезе некоторых изотопов элементов № 102, 103 и 105.
Значительно многообразнее применение самого первого изотопа америция — 241 Аm. Этот изотоп, распадаясь, испускает альфа-частицы и мягкие моноэнергетические гамма-кванты. Их энергия — всего 60 кэ В. А энергия жестких гамма-квантов, например, испускаемых кобальтом-60, измеряется миллионами электронвольт.
Защита от мягкого излучения америция-241 сравнительно проста и немассивна: вполне достаточно сантиметрового слоя свинца. В этом одна из причин появления многочисленных приборов с америцием-241. В частности, предложена конструкция просвечивающего аппарата размером чуть больше спичечного коробка для медицинских целей. Америциевый источник гамма-излучения — шарик диаметром 3-4 см — основа такого аппарата, которому, кстати, в отличие от рентгеновской установки не нужна громоздкая высоковольтная аппаратура — трансформаторы, выпрямители, усилители и т. д.
Доктор П. Хофер использовал источник мягкого гамма-излучения с америцием-241 для изучения болезней щитовидной железы. Стабильный йод, присутствующий в щитовидной железе, под действием гамма-лучей начинает испускать слабое рентгеновское излучение. Его интенсивность пропорциональна концентрации иода в исследуемой точке. Такая установка позволяет получить сведения о распределении йода в железе, не вводя радиоактивный изотоп внутрь организма. Суммарная доза облучения пациента намного ниже, чем при радиоиодном обследовании.
Промышленность нескольких стран мира уже освоила выпуск различных контрольноизмерительных и исследовательских приборов с америцием-241. В частности, такими приборами пользуются для непрерывного измерения толщины стальной (от 0,5 до 3 мм) и алюминиевой (до 50 мм) ленты, а также листового стекла. Аппаратуру с америцием-241 используют также для снятия электростатических зарядов в промышленности пластмасс, синтетических пленок и бумаги.
Полагают, что найдет применение и более короткоживугций (152 года) изотоп — 242Ат, которому свойственно очень высокое сечение захвата тепловых нейтронов — около 6000 барн.
От прошлого к будущему
Было время, когда приходилось проявлять массу изобретательности для того, чтобы найти америцию хоть какое-то применение. Предлагалось, например, использовать его в светящихся палочках уличных регулировщиков. Сейчас положение иное: на изотопически чистый америций спрос, пожалуй, даже превышает предложение. В виде индивидуальных изотопов америций очень дорог, во много раз дороже золота. По прейскуранту Комиссии по атомной энергии США грамм америция-241 оценивался в 150 долларов, а ведь это самый доступный из изотопов элемента № 95.
Подсчитано, что в твэлах энергетического реактора на тепловых нейтронах с электрической мощностью 1000 МВт ежегодно будет накапливаться около семи килограммов америция-241 и америция-243. Следовательно, по мере развития атомной энергетики, америций может превратиться в побочный продукт, получаемый тоннами. Тогда стоимость его непременно намного снизится.