FERMIUM: STRUKTURA, WŁAŚCIWOŚCI, ZASTOSOWANIA I ZAGROŻENIA - CHEMIA - 2024

Ferm jest pierwiastkiem radioaktywnym uzyskano z wywołanego sposób przez transmutacja, w której zachodzą reakcje typu jądrowego są zdolne do zmieniania sztucznie element rdzeniowy za stabilną, a tym samym spowodować izotop radioaktywny lub natury element, który nie istnieje naturalnie.

Pierwiastek ten został odkryty w 1952 roku, podczas pierwszej udanej próby jądrowej „Ivi Mike”, przeprowadzonej przez grupę naukowców z Uniwersytetu Kalifornijskiego pod kierunkiem Alberta Ghiorso. Fermium odkryto jako produkt pierwszej eksplozji bomby wodorowej na Oceanie Spokojnym.

Wiele lat później fermium uzyskano syntetycznie w reaktorze jądrowym, bombardując pluton neutronami; oraz w cyklotronie, bombardując uran-238 jonami azotu.

Fermium jest obecnie wytwarzane w długim łańcuchu reakcji jądrowych, które obejmują bombardowanie każdego izotopu w łańcuchu neutronami, a następnie pozwolenie powstałemu izotopowi na rozpad beta.

Struktura chemiczna

Liczba atomowa fermu (Fm) wynosi 100, a jego konfiguracja elektroniczna to 5 f ¹² 7 s ² . Ponadto znajduje się w grupie aktynowców, które są częścią okresu 7 układu okresowego, a ponieważ jego liczba atomowa jest większa niż 92, nazywana jest pierwiastkiem transuranowym.

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

Podobnie atomy - które są wzajemnie izotopami - mają tę samą liczbę atomową, ale różną masę atomową, biorąc pod uwagę, że istnieje wówczas 19 znanych izotopów pierwiastka, w zakresie od 242 do 260.

Jednak izotopem, który można wytworzyć w dużych ilościach na bazie atomowej, jest Fm-257, którego okres półtrwania wynosi 100,5 dnia. Ten izotop jest również nuklidem o największej masie i liczbie atomowej, jaki kiedykolwiek został wyizolowany z jakiegokolwiek reaktora lub materiału wyprodukowanego w obiekcie termojądrowym.

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

Nieruchomości

Właściwości chemiczne fermu badano przy niewielkich ilościach, tak więc wszystkie dostępne informacje chemiczne, które uzyskano, pochodzą z eksperymentów przeprowadzonych ze śladami pierwiastka. W rzeczywistości w wielu przypadkach badania te są wykonywane 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 A, jego promień kowalencyjny wynosi 1,67 A i temperatura 20 ° C jest w stanie stałym (metal radioaktywny).

Podobnie większość jego właściwości, takich jak stopień utlenienia, elektroujemność, gęstość, temperatura wrzenia, jest nieznanych.

Do tej pory nikomu nie udało się wyprodukować wystarczająco dużej próbki fermu, aby można ją było zobaczyć, chociaż oczekuje się, że podobnie jak inne podobne pierwiastki jest to srebrnoszary metal.

Zachowanie w rozwiązaniach

Fermium zachowuje się w roztworze wodnym w warunkach nieredukujących silnie, jak oczekiwano dla trójwartościowego jonu aktynowców.

W stężonych roztworach kwasu solnego, kwasu azotowego i tiocyjanianu amonu fermium tworzy anionowe kompleksy z tymi ligandami (cząsteczką lub jonem, który wiąże się z kationem metalu, tworząc kompleks), które można zaadsorbować, a następnie wymyć z kolumny anionowymienne.

W normalnych warunkach fermium występuje w roztworze jako jon Fm ³⁺ , który ma wskaźnik hydratacji 16,9 i kwasową stałą dysocjacji 1,6 × ^10-4 (pKa = 3,8); tak więc uważa się, że wiązanie w tylnych kompleksach aktynowców ma charakter głównie jonowy.

Podobnie oczekuje się, że jon Fm ³⁺ będzie mniejszy niż poprzednie jony An ³⁺ (jony plutonu, ameryku lub kuru) ze względu na wyższy efektywny ładunek jądrowy fermu; w związku z tym 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 współstrącany jest ferm (II).

Normalny potencjał elektrody

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

Podobnie, para Fm ²⁺ / Fm ⁰ ma potencjał elektrody -2,37 (10) V, w oparciu o pomiary polarograficzne; to znaczy woltamperometrii.

Rozpad radioaktywny

Jak wszystkie sztuczne pierwiastki, fermium ulega radioaktywnemu rozpadowi spowodowanemu głównie przez niestabilność, która go charakteryzuje.

Dzieje się tak z powodu kombinacji protonów i neutronów, które nie pozwalają na utrzymanie równowagi i spontanicznie zmieniają się lub rozpadają, aż do osiągnięcia bardziej stabilnej formy, uwalniającej określone cząstki.

Ten rozpad radioaktywny zachodzi poprzez spontaniczne rozszczepienie poprzez rozkład alfa (będący ciężkim pierwiastkiem) w kaliforn-253.

Zastosowania i ryzyko

Formacja fermium nie występuje naturalnie i nie została znaleziona w skorupie ziemskiej, więc nie ma powodu, aby rozważać jej wpływ na środowisko.

Ze względu na niewielkie ilości wytwarzanego fermu i jego krótki okres półtrwania, obecnie nie ma dla niego zastosowania poza podstawowymi badaniami naukowymi.

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

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

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

Bibliografia

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