آمریسیم (Am): حقایق شگفت‌انگیز عنصر 95 | کاربرد، خواص و ایزوتوپ‌ها

آمریسیم (Americium) با نماد شیمیایی Am و عدد اتمی 95، یک عنصر فلزی رادیواکتیو است که شاید نامش کمتر به گوشتان خورده باشد. اما جالب است بدانید که این عنصر مصنوعی، تنها عنصر دست‌ساز بشر است که در زندگی روزمره با آن سروکار داریم: در دتکتورهای دود از نوع یونیزاسیون! بله، همان دودیاب‌هایی که در خانه‌ها و ساختمان‌ها برای تشخیص حریق نصب می‌شوند.

آمریسیم در این دودیاب‌ها به مقدار بسیار ناچیزی وجود دارد و نقش حیاتی در تشخیص زودهنگام آتش‌سوزی ایفا می‌کند. وجود این عنصر، امکان تشخیص دود را با استفاده از یونیزاسیون فراهم می‌سازد، و به همین دلیل، این دودیاب‌ها می‌توانند حتی قبل از به چشم آمدن شعله‌های آتش، خطر را تشخیص دهند.

حقایقی خواندنی درباره آمریسیم

کشف و نامگذاری: عنصر آمریسیم (Am) برای اولین بار در سال 1944 توسط گروهی از دانشمندان به رهبری گلن سیبورگ در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، به عنوان بخشی از پروژه منهتن سنتز و شناسایی شد. نام این عنصر از قاره آمریکا گرفته شده است، مشابه عنصر اروپیم که مستقیماً در بالای آن در جدول تناوبی قرار دارد و نام خود را از اروپا گرفته است.

ویژگی‌های فیزیکی: آمریسیم فلزی رادیواکتیو، براق و نقره‌ای رنگ است. تمامی ایزوتوپ‌های آن رادیواکتیو هستند. پایدارترین ایزوتوپ آن آمریسیم-243 با نیمه عمر 7370 سال است. از ایزوتوپ‌های دیگر می‌توان به آمریسیم-241 (نیمه عمر 432.7 سال) و آمریسیم-242 (نیمه عمر 141 سال) اشاره کرد. تا کنون، 19 ایزوتوپ و 8 ایزومر هسته‌ای برای آمریسیم شناسایی شده‌اند که همگی دچار واپاشی آلفا، بتا و گاما می‌شوند.

کاربردهای آمریسیم: مهمترین کاربرد آمریسیم در دتکتورهای دود و تحقیقات علمی است. همچنین، پتانسیل استفاده از این عنصر رادیواکتیو در باتری‌های فضاپیما نیز وجود دارد. ترکیب آمریسیم-241 با بریلیم، منبع خوبی برای تولید نوترون است. آمریسیم و ترکیبات آن به عنوان منابع قابل حمل ذرات آلفا و گاما نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تولید آمریسیم: نیروگاه‌های هسته‌ای به طور طبیعی آمریسیم را در فرآیند واپاشی ناشی از بمباران نوترونی پلوتونیوم تولید می‌کنند. سالانه، چند گرم از این عنصر از طریق این روش تولید می‌شود.

خواص شیمیایی: خواص فیزیکی و شیمیایی آمریسیم مشابه پلوتونیوم (عنصر سمت چپ آن در جدول تناوبی) و اروپیم (عنصر بالای آن) است. آمریسیم تازه، فلزی براق و نقره‌ای-سفید است، اما به تدریج در هوا کدر می‌شود. این فلز نرم و به راحتی تغییر شکل می‌دهد و مدول بالک کمتری نسبت به اکتینیدهای قبل از خود در جدول تناوبی دارد. نقطه ذوب آن بالاتر از پلوتونیوم و اروپیم، اما پایین‌تر از کوریوم است. چگالی آمریسیم کمتر از پلوتونیوم، اما بیشتر از اروپیم است.

سایر خواص: آمریسیم در بازه دمایی وسیعی، از دماهای بسیار پایین تا بالاتر از دمای اتاق، پارامغناطیس است. متداول‌ترین حالت اکسیداسیون این عنصر +3 است، اما می‌تواند از +2 تا +8 متغیر باشد. این دامنه وسیع‌ترین حالت اکسیداسیون را در بین عناصر اکتینید دارد. یون‌های آمریسیم در محلول‌های آبی رنگی هستند. حالت +3 بی‌رنگ تا زرد مایل به قرمز، و حالت +4 زرد مایل به قرمز است. هر حالت اکسیداسیون، طیف جذبی مشخصی دارد.

ساختار بلوری آمریسیم به دما و فشار بستگی دارد. در شرایط عادی، این فلز در شکل آلفای پایدار با تقارن بلوری شش ضلعی دیده می‌شود. با فشرده شدن فلز، به شکل بتا با تقارن مکعبی مرکز دار تغییر می‌کند. افزایش بیشتر فشار (23 گیگا پاسکال) آمریسیم را به شکل گاما تبدیل می‌کند که اورتورومبیک است. یک فاز بلوری مونوکلینیک نیز مشاهده شده است، اما شرایط دقیق ایجاد آن مشخص نیست. مانند سایر اکتینیدها، آمریسیم به دلیل واپاشی آلفا به شبکه بلوری خود آسیب می‌رساند، که به ویژه در دماهای پایین مشهود است.

فلز آمریسیم در اسیدها حل شده و با اکسیژن واکنش می‌دهد.

آمریسیم ممکن است همراه با سولفید روی فسفرسانس برای ساخت یک اسینتاریسکوپ دست‌ساز استفاده شود، که نوعی آشکارساز تشعشع است که قبل از شمارشگر گایگر وجود داشته است. واپاشی رادیواکتیو آمریسیم انرژی را برای فسفر فراهم می‌کند و باعث انتشار نور از آن می‌شود.

هیچ نقش بیولوژیکی شناخته شده‌ای برای آمریسیم در موجودات زنده وجود ندارد. به دلیل رادیواکتیویته، عموماً سمی در نظر گرفته می‌شود.

اطلاعات اتمی عنصر آمریسیم

• نام عنصر: آمریسیم
• نماد شیمیایی: Am
• عدد اتمی: 95
• جرم اتمی: (243)
• گروه عنصر: عنصر f-block، اکتینید (سری transuranic)
• دوره عنصر: دوره 7
• آرایش الکترونی: [Rn] 5f7 7s2 (2, 8, 18, 32, 25, 8, 2)
• شکل ظاهری: جامد فلزی نقره‌ای
• نقطه ذوب: 1449 کلوین (1176 درجه سانتیگراد، 2149 درجه فارنهایت)
• نقطه جوش: 2880 کلوین (2607 درجه سانتیگراد، 4725 درجه فارنهایت) (پیش‌بینی شده)
• چگالی: 12 گرم بر سانتی‌متر مکعب
• شعاع اتمی: 2.44 آنگستروم
• حالات اکسیداسیون: +3، +4، +5، +6