FERMIUM: ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, POUŽITIE A RIZIKÁ - CHÉMIA - 2026

Fermium je rádioaktívny chemický prvok v indukovanom spôsobom nukleárnej transmutácie, v ktorom reakcie jadrového typu sú schopné meniť umelo jadrový prvok považovaný za stabilný, a tak spôsobiť izotop rádioaktívneho povahy alebo prvok, ktorý prirodzene neexistuje.

Tento prvok bol objavený v roku 1952, počas prvého úspešného jadrového testu "Ivi Mike", ktorý vykonala skupina vedcov z Kalifornskej univerzity pod vedením Alberta Ghiorsa. Fermium bolo objavené ako produkt prvého výbuchu vodíkovej bomby v Tichom oceáne.

O roky neskôr sa fermium získalo synteticky v jadrovom reaktore a bombardovalo plutónium neutrónmi; a v cyklotróne bombardovanie uránu 238 dusíkovými iónmi.

Fermium sa v súčasnosti vyrába prostredníctvom dlhého reťazca jadrových reakcií, ktoré zahŕňajú bombardovanie každého izotopu v reťazci neutrónmi a potom umožnenie, aby výsledný izotop podstúpil beta rozpad.

Chemická štruktúra

Atómové číslo feria (Fm) je 100 a jeho elektronická konfigurácia je 5 f ¹² 7 s ² . Okrem toho sa nachádza v skupine aktinidov, ktoré sú súčasťou periódy 7 periodickej tabuľky, a pretože jeho atómové číslo je väčšie ako 92, nazýva sa transuranický prvok.

V tomto zmysle je fermium syntetický prvok, a preto nemá stabilné izotopy. Z tohto dôvodu nemá štandardnú atómovú hmotnosť.

Podobne atómy - ktoré sú navzájom izotopy - majú rovnaké atómové číslo, ale rozdielnu atómovú hmotnosť, ak vezmeme do úvahy, že existuje 19 známych izotopov prvku, od atómovej hmotnosti 242 do 260.

Izotop, ktorý je možné vyrobiť vo veľkých množstvách na atómovej báze, je Fm-257 s polčasom rozpadu 100,5 dňa. Tento izotop je tiež nuklid s najvyššou hmotnosťou a atómovým číslom, aké sa kedy izolovalo od reaktora alebo materiálu vyrobeného termonukleárnym zariadením.

Hoci sa fermium-257 vyrába vo väčších množstvách, fermium-255 sa stáva pravidelne dostupnejším a častejšie sa používa na chemické štúdie na úrovni indikátorov.

vlastnosti

Chemické vlastnosti feritu boli študované iba s minimálnym množstvom, takže všetky dostupné chemické informácie, ktoré sa získali, pochádzajú z experimentov vykonaných so stopami prvku. V skutočnosti sa v mnohých prípadoch tieto štúdie robia iba s niekoľkými atómami alebo s jedným atómom naraz.

Podľa Kráľovskej spoločnosti chémie má fermium teplotu topenia 1527 ° C (2781 ° F alebo 1800 K), jeho atómový polomer je 2,45 Á, jeho kovalentný polomer je 1,67 Á, a teplota 20 ° C je v pevnom stave (rádioaktívny kov).

Podobne nie je známa väčšina jej vlastností, ako je oxidačný stav, elektronická aktivita, hustota, bod varu.

Doteraz sa nikomu nepodarilo vyrobiť dostatočne veľkú vzorku feritu, ktorá by bola viditeľná, hoci sa dá očakávať, že rovnako ako iné podobné prvky, išlo o strieborno-šedý kov.

Správanie v riešeniach

Fermium sa vo vodnom roztoku správa za výrazne neznižujúcich sa podmienok, ako sa očakáva pri trojmocnom aktinidovom ióne.

V koncentrovaných roztokoch kyseliny chlorovodíkovej, kyseliny dusičnej a tiokyanátu amónneho fermium tvorí aniónové komplexy s týmito ligandami (molekula alebo ión, ktorý sa viaže na katión kovu za vzniku komplexu), ktorý sa môže adsorbovať a potom eluovať z stĺpce na výmenu aniónov.

Za normálnych podmienok existuje v roztoku fermium ako ión Fm ³⁺ , ktorý má index hydratácie 16,9 a disociačnú konštantu kyseliny 1,6 x ^10-4 (pKa = 3,8); preto sa predpokladá, že väzba v posteriórnych aktinidových komplexoch má primárne iónový charakter.

Podobne sa predpokladá, že ión Fm ³⁺ bude menší ako predchádzajúce ióny ³⁺ (ióny plutónia, americaum alebo kurium) v dôsledku vyššie účinného jadrového náboja fermium; preto by sa malo očakávať, že fermium vytvorí kratšie a silnejšie väzby kov-ligand.

Na druhej strane, fermium (III) sa dá celkom ľahko redukovať na fermium (II); napríklad s chloridom samárnym (II), s ktorým sa zráža fermium (II).

Elektródový normálny potenciál

Odhaduje sa, že elektródový potenciál je približne -1,15 V vzhľadom na štandardnú vodíkovú elektródu.

Podobne má pár Fm2 ⁺ / Fm ⁰ elektródový potenciál -2,37 (10) V, na základe polarografických meraní; to znamená voltametrie.

Rádioaktívny rozpad

Rovnako ako všetky umelé prvky, aj fermium podlieha rádioaktívnemu rozkladu spôsobenému hlavne nestabilitou, ktorá ho charakterizuje.

Je to tak kvôli kombináciám protónov a neutrónov, ktoré nedovoľujú udržiavať rovnováhu a spontánne sa menia alebo rozkladajú, až kým sa nedosiahne stabilnejšia forma, pričom sa uvoľnia určité častice.

K tomuto rádioaktívnemu rozkladu dochádza v spontánnom štiepení alfa rozkladom (čo je ťažký prvok) v kalifornii-253.

Použitie a riziká

Tvorba feritu sa nevyskytuje prirodzene a nebola nájdená v zemskej kôre, takže nie je dôvod posudzovať jeho účinky na životné prostredie.

Z dôvodu malého množstva vyrobeného fermium a jeho krátkeho polčasu sa naň v súčasnosti mimo základného vedeckého výskumu nedajú použiť.

V tomto zmysle sú, rovnako ako všetky syntetické prvky, izotopy feritu extrémne rádioaktívne a považujú sa za vysoko toxické.

Aj keď len málo ľudí prichádza do styku s feriomom, Medzinárodná komisia pre rádiologickú ochranu stanovila ročné expozičné limity pre dva najstabilnejšie izotopy.

Pre fermium-253 bol limit požitia stanovený na 107 becquerelu (1 Bq zodpovedá jednému rozkladu za sekundu) a inhalačný limit na 105 Bq; pre fermium-257 sú hodnoty 105 Bq a 4 000 Bq.

Referencie

1. Ghiorso, A. (2003). Einsteinium a Fermium. Chemical & Engineering News, 81 (36), 174 - 175. Obnovené z adresy pubs.acs.org
2. Britannica, E. (nd). Fermium. Obnovené zo stránky britannica.com
3. Kráľovská spoločnosť chémie. (SF). Fermium. Zdroj: rsc.org
4. ThoughtCo. (SF). Fakty o fermiume. Získané z webu thinkco.com
5. Wikipedia. (SF). Fermium. Zdroj: en.wikipedia.org