FERMIUM: STRUKTURA, VLASTNOSTI, POUŽITÍ A RIZIKA - CHEMIE - 2025

Fermium je radioaktivní chemický prvek v indukovaném způsobem nukleární transmutace, ve kterém reakce jaderného typu jsou schopné měnit uměle jádrový prvek považován za stabilní, a tak způsobit izotop radioaktivního povahy nebo prvek, který přirozeně neexistuje.

Tento prvek byl objeven v roce 1952, během prvního úspěšného jaderného testu "Ivi Mike", který provedla skupina vědců z University of California v Kalifornii pod vedením Alberta Ghiorso. Fermium bylo objeveno jako produkt první exploze vodíkové bomby v Tichém oceánu.

O několik let později bylo fermium získáno synteticky v jaderném reaktoru, bombardujícím plutonium neutrony; a v cyklotronu bombardují uran-238 dusíkovými ionty.

Fermium je v současné době produkováno dlouhým řetězcem jaderných reakcí, který zahrnuje bombardování každého izotopu v řetězci neutrony a umožnění výsledného izotopu podstoupit beta rozpad.

Chemická struktura

Atomové číslo feria (Fm) je 100 a jeho elektronická konfigurace je 5 f ¹² 7 s ². Kromě toho je umístěn ve skupině aktinidů, které jsou součástí periody 7 periodické tabulky, a protože jeho atomové číslo je větší než 92, nazývá se transuranický prvek.

V tomto smyslu je fermium syntetický prvek, a proto nemá stabilní izotopy. Z tohoto důvodu nemá standardní atomovou hmotnost.

Podobně, atomy - které jsou navzájem izotopy - mají stejné atomové číslo, ale odlišnou atomovou hmotnost, vzhledem k tomu, že existuje pak 19 známých izotopů prvku, od atomové hmotnosti 242 do 260.

Izotop, který lze vyrobit ve velkém množství na atomové bázi, je Fm-257 s poločasem 100,5 dne. Tento izotop je také nuklid s nejvyšší hmotností a atomovým číslem, jaké kdy bylo izolováno od jakéhokoli reaktoru nebo materiálu vyrobeného termonukleárním zařízením.

Ačkoli se fermium-257 vyrábí ve větším množství, fermium-255 se stává běžně dostupnějším a častěji se používá pro chemické studie na stopovací úrovni.

Vlastnosti

Chemické vlastnosti feria byly studovány pouze s minimálním množstvím, takže všechny dostupné chemické informace, které byly získány, jsou z experimentů prováděných se stopami prvku. Ve skutečnosti jsou v mnoha případech tyto studie prováděny pouze s několika atomy nebo dokonce s jedním atomem najednou.

Podle Královské společnosti chemie má fermium teplotu tání 1527 ° C (2781 ° F nebo 1800 K), jeho atomový poloměr je 2,45 Á, jeho kovalentní poloměr je 1,67 Á, a teplota 20 ° C je v pevném stavu (radioaktivní kov).

Podobně není známa většina jejích vlastností, jako je oxidační stav, elektronegativita, hustota, bod varu.

K dnešnímu dni se nikomu nepodařilo vyrobit dostatečně velký vzorek fermium, aby bylo vidět, i když se očekává, že je stejně jako jiné podobné prvky stříbrnošedý kov.

Chování v řešeních

Fermium se ve vodném roztoku chová za nesmírně redukčních podmínek, jak se očekává u trojmocného aktinidového iontu.

V koncentrovaných roztokech kyseliny chlorovodíkové, kyseliny dusičné a thiokyanátu amonného tvoří fermium aniontové komplexy s těmito ligandy (molekula nebo ion, který se váže na kationt kovu za vzniku komplexu), které lze adsorbovat a poté eluovat z kolony pro výměnu aniontů.

Za normálních podmínek existuje v roztoku fermium jako iont Fm ³⁺, který má hydratační index 16,9 a disociační konstantu kyseliny 1,6 x ^10-4 (pKa = 3,8); proto se předpokládá, že vazba v posteriorních aktinidových komplexech je primárně iontového charakteru.

Podobně se očekává, že ion Fm ³⁺ bude menší než předchozí anionty ³⁺ (ionty plutonia, americium nebo kurium), kvůli vyššímu efektivnímu jadernému náboji fermium; proto se očekává, že fermium vytvoří kratší a silnější vazby kov-ligand.

Na druhé straně, fermium (III) může být docela snadno redukováno na fermium (II); například s chloridem samarium (II), s nímž se precipituje fermium (II).

Elektrodový normální potenciál

Odhaduje se, že potenciál elektrody je přibližně -1,15 V vzhledem ke standardní vodíkové elektrodě.

Podobně má pár Fm ²⁺ / Fm ⁰ elektrodový potenciál -2,37 (10) V na základě polarografických měření; to znamená, voltametrie.

Radioaktivní rozpad

Stejně jako všechny umělé prvky podléhá fermium radioaktivnímu rozpadu způsobenému hlavně nestabilitou, která jej charakterizuje.

Je to tak díky kombinaci protonů a neutronů, které neumožňují udržovat rovnováhu a spontánně se měnit nebo rozkládat, dokud nedosáhnou stabilnější formy, a uvolní určité částice.

K tomuto radioaktivnímu rozpadu dochází v spontánním štěpení alfa rozkladem (což je těžký prvek) v kalifornii-253.

Použití a rizika

K tvorbě fermium nedochází přirozeně a nebyl nalezen v zemské kůře, takže není důvod uvažovat o jeho environmentálních dopadech.

Vzhledem k malému množství vyrobeného fermium a jeho krátkému poločasu není v současné době mimo základní vědecký výzkum k jeho využití.

V tomto smyslu, stejně jako všechny syntetické prvky, jsou izotopy feria extrémně radioaktivní a jsou považovány za vysoce toxické.

Ačkoli s fermiem přichází do styku jen málo lidí, Mezinárodní komise pro radiační ochranu stanovila roční limity expozice pro dva nejstabilnější izotopy.

Pro fermium-253 byl limit příjmu stanoven na 107 becquerelu (1 Bq odpovídá jednomu rozkladu za sekundu) a inhalační limit na 105 Bq; pro fermium-257 jsou hodnoty 105 Bq, respektive 4000 Bq.

Reference

1. Ghiorso, A. (2003). Einsteinium a Fermium. Chemical & Engineering News, 81 (36), 174-175. Obnoveno z pubs.acs.org
2. Britannica, E. (nd). Fermium. Obnoveno z britannica.com
3. Královská společnost chemie. (sf). Fermium. Citováno z rsc.org
4. ThoughtCo. (sf). Fermium Facts. Obnoveno z webu thinkco.com
5. Wikipedia. (sf). Fermium. Citováno z en.wikipedia.org