FERMIUM: RAKENNE, OMINAISUUDET, KÄYTTÖ JA RISKIT - KEMIA - 2026

Fermium on radioaktiivinen alkuaine, joka on saatu indusoi tavalla transmutaatio, jossa reaktiot ydinvoiman tyyppi voivat muuttaa keinotekoisesti ydinelementin vakaiksi, ja siten aiheuttaa isotooppi radioaktiivisen luonnon tai elementti, jota ei ole luonnossa.

Tämä elementti löydettiin vuonna 1952 ensimmäisen onnistuneen ydintestin "Ivi Mike" aikana, jonka suoritti ryhmä tutkijoita Kalifornian yliopistosta Albert Ghiorson johdolla. Fermium löydettiin tuotteena ensimmäisestä vetypommi-räjähdyksestä Tyynellämerellä.

Vuosia myöhemmin fermemiä saatiin synteettisesti ydinreaktorissa, pommittaen plutoniumia neutroneilla; ja syklotronissa pommittamalla uraani-238: ta typpi-ioneilla.

Fermiumia tuotetaan tällä hetkellä pitkällä ydinreaktioketjulla, johon sisältyy jokaisen ketjun isotoopin pommittaminen neutroneilla ja antamalla sitten syntyvälle isotoopille tapahtua beetahajoaminen.

Kemiallinen rakenne

Fermiumin atomimäärä (Fm) on 100 ja sen elektroninen kokoonpano on 5 f ¹² 7 s ². Lisäksi se sijaitsee aktinidien ryhmässä, joka on osa jaksollisen taulukon jaksoa 7, ja koska sen atominumero on suurempi kuin 92, sitä kutsutaan transuraaniseksi alkuaineeksi.

Tässä mielessä fermium on synteettinen elementti, eikä sillä siksi ole stabiileja isotooppeja. Tästä syystä sillä ei ole vakio atomimassaa.

Samoin atomilla, jotka ovat toistensa isotooppeja, on sama atomiluku, mutta erilainen atomimassa, ottaen huomioon, että silloin on olemassa 19 tunnettua elementin isotooppia, jotka vaihtelevat atomimassasta 242 - 260.

Isotooppi, jota voidaan tuottaa suurina määrinä atomipohjaisesti, on kuitenkin Fm-257, puoliintumisaika 100,5 päivää. Tämä isotooppi on myös suurimman massan ja atominumeron omaava nuklid, joka on koskaan eristetty mistä tahansa lämpöydinlaitoksen tuottamasta reaktorista tai materiaalista.

Vaikka fermium-257: ää tuotetaan suurempia määriä, fermium-255: tä on tullut säännöllisemmin saatavana, ja sitä käytetään useammin kemiallisiin tutkimuksiin merkkiainetasolla.

ominaisuudet

Fermiumin kemiallisia ominaisuuksia on tutkittu vain pienillä määrinä, joten kaikki saatu kemiallinen tieto, joka on saatu, on peräisin kokeista, jotka on suoritettu alkuaineen jälkeillä. Itse asiassa monissa tapauksissa nämä tutkimukset tehdään vain muutamalla atomilla tai jopa yhdellä atomilla kerrallaan.

Kuninkaallisen kemian yhdistyksen mukaan fermiumin sulamispiste on 1527 ° C (2781 ° F tai 1800 K), sen atomisäde on 2,45 Å, kovalenttinen säde on 1,67 Å ja lämpötila 20 ° C on kiinteässä tilassa (radioaktiivinen metalli).

Samoin suurin osa sen ominaisuuksista, kuten hapetustila, elektronegatiivisuus, tiheys, kiehumispiste, ovat muun muassa tuntemattomia.

Tähän päivään mennessä kukaan ei ole onnistunut tuottamaan riittävän suurta näytettä ferymiä nähdäkseen, vaikka odotetaankin, että se, kuten muut vastaavat elementit, on hopeanharmaa metalli.

Käyttäytyminen ratkaisuissa

Fermium käyttäytyy vesiliuoksessa ei-pelkistävissä olosuhteissa kolmiarvoisen aktinidi-ionin suhteen odotettavissa.

Väkevässä suolahapossa, typpihapossa ja ammoniumtiosyanaattiliuoksissa fermium muodostaa anionisia komplekseja näiden ligandien kanssa (molekyyli tai ioni, joka sitoutuu metallikationiin kompleksin muodostamiseksi), jotka voidaan adsorboida ja sitten eluoida anioninvaihtopylväät.

Normaaleissa olosuhteissa fermiumi esiintyy liuoksessa Fm ³⁺ -ionina, jonka hydraatioindeksi on 16,9 ja hapon dissosiaatiovakio 1,6 x 10 ^-4 (pKa = 3,8); siten sitoutumisen uskotaan olevan takaosan aktinidikomplekseissa luonteeltaan ensisijaisesti ioninen.

Samoin Fm ³⁺ -ionin odotetaan olevan pienempi kuin edeltävät An ³⁺ -ionit (plutonium-, americium- tai curium-ionit) johtuen fermiumin suuremmasta tehokkaasta ydinvarauksesta; siksi fermiumin odotetaan muodostavan lyhyempiä ja vahvempia metalli-ligandisidoksia.

Toisaalta fermium (III) voidaan melko helposti pelkistää fermiumiksi (II); esimerkiksi samarium (II) kloridin kanssa, jonka kanssa fermium (II) saostuu yhdessä.

Elektrodin normaali potentiaali

Elektrodipotentiaalin on arvioitu olevan noin -1,15 V suhteessa tavanomaiseen vetyelektrodiin.

Samoin Fm ²⁺ / Fm ⁰ -parin elektrodipotentiaali on -2,37 (10) V polarografisiin mittauksiin perustuen; toisin sanoen voltammetria.

Radioaktiivinen hajoaminen

Kuten kaikki keinotekoiset elementit, myös fermiumi radioaktiivisesti hajoaa, mikä johtuu pääasiassa sille ominaisesta epävakaudesta.

Tämä johtuu protonien ja neutronien yhdistelmistä, jotka eivät salli tasapainon ylläpitämistä ja muuttuvat spontaanisti tai rappeutuvat, kunnes saavutetaan vakaampi muoto vapauttaen tietyt hiukkaset.

Tämä radioaktiivinen hajoaminen tapahtuu spontaanin hajoamisen kautta alfa-hajoamisen kautta (joka on raskas elementti) kalifornium-253: ssa.

Käyttö ja riskit

Fermiumin muodostumista ei tapahdu luonnossa eikä sitä ole löytynyt maankuoresta, joten sen ympäristövaikutuksia ei ole syytä harkita.

Koska tuotetaan vähän fermemiä ja sen lyhyt puoliintumisaika, sille ei tällä hetkellä ole käyttöä tieteellisen perustutkimuksen ulkopuolella.

Tässä mielessä, kuten kaikki synteettiset elementit, fermi-isotoopit ovat erittäin radioaktiivisia ja niiden katsotaan olevan erittäin myrkyllisiä.

Vaikka harva ihminen on joutunut kosketuksiin fermiumin kanssa, kansainvälinen säteilysuojelukomissio on asettanut vuotuiset altistumisrajat kahdelle vakaimmalle isotoopille.

Fermium-253: n nauttimisrajaksi asetettiin 107 bekerelliä (1 Bq vastaa yhtä hajoamista sekunnissa) ja hengitysrajaksi 105 Bq; fermium-257: lle arvot ovat vastaavasti 105 Bq ja 4000 Bq.

Viitteet

1. Ghiorso, A. (2003). Einsteinium ja fermium. Chemical & Engineering News, 81 (36), 174 - 175. Palautettu pubs.acs.org-sivustosta
2. Britannica, E. (toinen). Fermium. Palautettu osoitteesta britannica.com
3. Royal Society of Chemistry. (SF). Fermium. Haettu osoitteesta rsc.org
4. ThoughtCo. (SF). Fermium tosiasiat. Palautettu ajatuksiin.com
5. Wikipedia. (SF). Fermium. Haettu osoitteesta en.wikipedia.org