Fermio-structuur, eigenschappen, toepassingen en risico's



de fermio Het is een radioactief element is verkregen dat geïnduceerd kerntransmutatie, waarbij de reacties van nucleaire soort zijn kunnen wijzigen kunstmatig kernelement stabiel beschouwd, en derhalve een isotoop van radioactief aard of element veroorzaken dat bestaat niet natuurlijk.

Dit element werd ontdekt in 1952, tijdens de eerste succesvolle kernproef "Ivi Mike", uitgevoerd door een groep wetenschappers van de Universiteit van Californië onder leiding van Albert Ghiorso. Fermium werd ontdekt als het product van de eerste explosie van een waterstofbom in de Stille Oceaan.

Jaren later werd het fermium synthetisch verkregen in een kernreactor, waarbij plutonium met neutronen werd gebombardeerd; en in een cyclotron, het bombarderen van uranium-238 met stikstofionen.

Momenteel wordt fermium geproduceerd door een lange keten van kernreacties, waarbij elke isotoop van de keten met neutronen wordt gebombardeerd en vervolgens de resulterende isotoop bèta-decompositie kan ondergaan.

index

  • 1 Chemische structuur
  • 2 Eigenschappen
  • 3 Gedrag in oplossingen
    • 3.1 Normale elektrodepotentiaal
    • 3.2 Radioactief verval
  • 4 Gebruik en risico's
  • 5 Referenties

Chemische structuur

Het atoomnummer van fermium (Fm) is 100 en de elektronische configuratie ervan is [Rn] 5F12 7s2. Bovendien bevindt het zich binnen de groep van actiniden die deel uitmaken van periode 7 van het periodiek systeem en, aangezien het atoomnummer groter is dan 92, wordt het transuranisch element genoemd.

In deze zin is fermium een ​​synthetisch element en daarom heeft het geen stabiele isotopen. Om deze reden heeft het geen standaardatomische massa.

Ook hebben de atomen - die isotopen met elkaar zijn - hetzelfde atoomnummer maar verschillende atoommassa, met dien verstande dat er dan 19 bekende isotopen van het element zijn, variërend van de atomaire massa 242 tot de 260.

De isotoop die in grote hoeveelheden op atomaire basis kan worden geproduceerd, is echter Fm-257, met een halfwaardetijd van 100,5 dagen. Deze isotoop is ook de nuclide met het hoogste atoomnummer en de massa die ooit is geïsoleerd uit een reactor of materiaal dat is geproduceerd door een thermonucleaire installatie.

Hoewel fermium-257 in grotere hoeveelheden wordt geproduceerd, is fermium-255 op gezette tijden meer beschikbaar en wordt het vaker gebruikt voor chemische studies op het niveau van de merkstof.

eigenschappen

De chemische eigenschappen van fermium zijn slechts met minimale hoeveelheden bestudeerd, zodat alle beschikbare chemische informatie die is verkregen, afkomstig is van experimenten die zijn uitgevoerd met sporen van het element. In feite worden deze studies in veel gevallen uitgevoerd met slechts een paar atomen, of zelfs één atoom tegelijk.

Volgens de Royal Society of Chemistry heeft fermium een ​​smeltpunt van 1527 ° C (2781 ° F of 1800 K), is de atomaire straal 2,45 A, de covalente straal is 1,67 A, en een temperatuur van 20 ° C bevindt zich in de vaste toestand (radioactief metaal).

Op dezelfde manier zijn de meeste eigenschappen, zoals oxidatietoestand, elektronegativiteit, dichtheid, kookpunt, onbekend.

Tot nu toe is het niemand gelukt om een ​​voldoende grote hoeveelheid fermium te produceren om het te kunnen zien, hoewel de verwachting is dat het, net als andere vergelijkbare elementen, een zilvergrijs metaal is.

Gedrag in oplossingen

Fermium gedraagt ​​zich onder niet sterk reducerende omstandigheden in een waterige oplossing zoals verwacht voor een trivalent actinide-ion.

In geconcentreerd zoutzuur, salpeterzuur en oplossingen ammoniumthiocyanaat, Fermium vorm anionische complexen met deze liganden (een molecuul of ion dat een metaalkation bindt aan een complex te vormen), die kan worden geadsorbeerd en vervolgens geëlueerd uit anion uitwisselingskolommen.

Onder normale omstandigheden bestaat fermium in oplossing als het Fm-ion3+, met een hydratatie-index van 16,9 en een zuur-dissociatieconstante van 1,6 x 10-4 (pKa = 3,8); zodat aangenomen wordt dat de vereniging in de complexen van de posterieure actiniden hoofdzakelijk ionisch van aard is.

Evenzo wordt verwacht dat het Fm-ion3+ kleiner zijn dan de Anions3+ (plutonium, americium of curium ionen) voorafgaand aan, vanwege de hogere fermium effectieve nucleaire lading; daarom zou fermium naar verwachting kortere en sterkere metaal-ligand-bindingen vormen.

Aan de andere kant kan fermium (III) vrij gemakkelijk worden gereduceerd tot fermium (II); bijvoorbeeld met samariumchloride (II), waarmee fermium (II) coprecipiteert.

Normale elektrodenpotentiaal

Er wordt geschat dat de potentiaal van de elektrode ongeveer -1,15 V is ten opzichte van de standaard waterstofelektrode.

Ook het Fm-paar2+/ Fm0 heeft een elektrodepotentiaal van -2,37 (10) V, op basis van polarografische metingen; dat wil zeggen voltammetrie.

Radioactief verval

Zoals alle kunstmatige elementen ervaart fermium radioactief verval voornamelijk veroorzaakt door de instabiliteit die hen kenmerkt..

Dit is het gevolg van de combinaties van protonen en neutronen die niet toelaten de balans te behouden en die spontaan veranderen of vervallen totdat ze een meer stabiele vorm bereiken, waardoor bepaalde deeltjes vrijkomen.

Dit radioactief verval wordt veroorzaakt door spontane splijting door een alfa-ontbinding (omdat het een zwaar element is) in californio-253.

Gebruik en risico's

De vorming van fermium komt niet van nature voor en is niet gevonden in de aardkorst, dus er is geen reden om rekening te houden met de gevolgen voor het milieu..

Vanwege de kleine hoeveelheden geproduceerd fermium en de korte halfwaardetijd, zijn er momenteel geen toepassingen buiten het fundamenteel wetenschappelijk onderzoek.

In deze zin zijn, net als alle synthetische elementen, de isotopen van fermium buitengewoon radioactief en worden ze als zeer toxisch beschouwd. 

Hoewel er maar weinig mensen in contact komen met fermium, heeft de Internationale Commissie voor Radiologische Bescherming jaarlijkse limieten vastgesteld voor de blootstelling aan de twee meest stabiele isotopen..

Voor fermium-253 was de innamegrens vastgesteld op 107 becquerel (1 Bq is gelijk aan één decompositie per seconde) en de inhalatiegrens op 105 Bq; voor fermium-257 zijn de waarden respectievelijk 105 Bq en 4000 Bq.

referenties

  1. Ghiorso, A. (2003). Einsteinium en Fermium. Chemical & Engineering News, 81 (36), 174-175. Teruggeplaatst van pubs.acs.org
  2. Britannica, E. (s.f.). Fermium. Hersteld van britannica.com
  3. Royal Society of Chemistry. (N.D.). Fermium. Opgehaald van rsc.org
  4. ThoughtCo. (N.D.). Fermium Feiten. Opgehaald van thoughtco.com
  5. Wikipedia. (N.D.). Fermium. Opgehaald van en.wikipedia.org