FERMIUM: STRUKTUR, EGENSKABER, ANVENDELSER OG RISICI - KEMI - 2025

Den fermium er et radioaktivt grundstof opnået fra induceret måde ved transmutation, hvori reaktionerne i nukleare type er stand til at ændre kunstigt kerneelementet være stabilt, og således forårsage en isotop af radioaktiv art eller et element, der ikke findes naturligt.

Dette element blev opdaget i 1952, under den første vellykkede nukleare test "Ivi Mike", udført af en gruppe forskere fra University of California under ledelse af Albert Ghiorso. Fermium blev opdaget som et produkt af den første brintbomeksplosion i Stillehavet.

År senere blev fermium opnået syntetisk i en atomreaktor, hvor bombardering af plutonium blev bombarderet med neutroner; og i en cyclotron, der bombarderer uran-238 med nitrogenioner.

Fermium produceres i øjeblikket gennem en lang kæde med nukleare reaktioner, som involverer at bombardere hver isotop i kæden med neutroner og derefter lade den resulterende isotop undergå beta-henfald.

Kemisk struktur

Det atomære antal fermium (Fm) er 100, og dets elektroniske konfiguration er 5 f ¹² 7 s ². Derudover er det placeret i gruppen af ​​actinider, der er en del af periode 7 i den periodiske tabel, og da dens atomantal er større end 92, kaldes det et transuranisk element.

I denne forstand er fermium et syntetisk element og har derfor ingen stabile isotoper. Af denne grund har den ikke en standardmasse.

Ligeledes har atomerne - som er isotoper af hinanden - det samme atomnummer, men forskellig atommasse, i betragtning af at der da er 19 kendte isotoper af elementet, der spænder fra atommassen 242 til 260.

Isotopen, der kan produceres i store mængder på atombasis, er imidlertid Fm-257 med en halveringstid på 100,5 dage. Denne isotop er også nuklidet med det højeste masse og atomnummer, der nogensinde er isoleret fra enhver reaktor eller materiale, der er produceret af en termonuklear anlæg.

Selvom fermium-257 produceres i større mængder, er fermium-255 blevet mere tilgængelig regelmæssigt og bruges hyppigere til kemiske undersøgelser på sporstofniveau.

Ejendomme

De kemiske egenskaber ved fermium er kun undersøgt med minimale mængder, så alle de tilgængelige kemiske oplysninger, der er opnået, er fra eksperimenter udført med spor af elementet. Faktisk er disse undersøgelser i mange tilfælde udført med kun et par atomer eller endda et atom ad gangen.

I følge Royal Society of Chemistry har fermium et smeltepunkt på 1527 ° C (2781 ° F eller 1800 K), dets atomradius er 2,45 Å, dets kovalente radius er 1,67 Å, ​​og en temperatur på 20 ° C er i fast tilstand (radioaktivt metal).

Tilsvarende er de fleste af dens egenskaber, såsom oxidationstilstand, elektronegativitet, densitet, kogepunkt, blandt andre ukendte.

Indtil videre har ingen formået at producere en stor nok prøve af fermium til at blive set, selvom forventningen er, at det ligesom andre lignende elementer er et sølvgrå metal.

Opførsel i løsninger

Fermium opfører sig under ikke-stærkt reducerende betingelser i en vandig opløsning som forventet til en trivalent actinidion.

I koncentrerede saltsyre-, salpetersyre- og ammoniumthiocyanatopløsninger danner fermium anioniske komplekser med disse ligander (et molekyle eller en ion, der binder til en metalkation for at danne et kompleks), som kan adsorberes og derefter elueres fra anionudvekslingskolonner.

Under normale betingelser eksisterer fermium i opløsning som Fm ³⁺ -ion, som har et hydratiseringsindeks på 16,9 og en syredissociationskonstant på 1,6 × ^10-4 (pKa = 3,8); således antages bindingen i de bageste actinidkomplekser primært at være ionisk.

Ligeledes forventes Fm ³⁺ -ionen at være mindre end de foregående An ³⁺ -ioner (plutonium, americium eller curiumioner) på grund af den højere effektive atomladning af fermium; derfor forventes fermium at danne kortere og stærkere metal-ligandbindinger.

På den anden side kan fermium (III) ganske let reduceres til fermium (II); for eksempel med samarium (II) -chlorid, med hvilket fermium (II) co-præcipiterer.

Elektrode normalt potentiale

Elektrodepotentialet er blevet estimeret til at være ca. -1,15 V i forhold til standardbrintelektroden.

Ligeledes har Fm ²⁺ / Fm ^0- parret et elektrodepotentiale på -2,37 (10) V, baseret på polarografiske målinger; det vil sige voltammetri.

Radioaktivt henfald

Som alle kunstige elementer gennemgår fermium radioaktivt henfald, der hovedsageligt skyldes ustabiliteten, der kendetegner det.

Dette skyldes kombinationerne af protoner og neutroner, som ikke tillader at opretholde ligevægt, og spontant ændres eller henfalder, indtil de når en mere stabil form, hvilket frigiver visse partikler.

Dette radioaktive henfald sker gennem en spontan fission gennem en alfa-nedbrydning (der er et tungt element) i californium-253.

Anvendelser og risici

Fermiumdannelse forekommer ikke naturligt og er ikke fundet i jordskorpen, så der er ingen grund til at overveje dens miljøvirkninger.

På grund af de små mængder produceret fermium og dens korte halveringstid er der i øjeblikket ingen anvendelser til det uden for grundlæggende videnskabelig forskning.

På denne måde er fermiumisotoper som alle syntetiske elementer ekstremt radioaktive og betragtes som meget giftige.

Selvom få mennesker kommer i kontakt med fermium, har Den Internationale Kommission for Radiologisk Beskyttelse fastlagt årlige eksponeringsgrænser for de to mest stabile isotoper.

For fermium-253 blev indtagelsesgrænsen sat til 107 becquerel (1 Bq er ækvivalent med en dekomponering pr. Sekund) og inhalationsgrænsen til 105 Bq; for fermium-257 er værdierne henholdsvis 105 Bq og 4000 Bq.

Referencer

1. Ghiorso, A. (2003). Einsteinium og Fermium. Chemical & Engineering News, 81 (36), 174-175. Gendannes fra pubs.acs.org
2. Britannica, E. (nd). Fermium. Gendannes fra britannica.com
3. Royal Society of Chemistry. (Sf). Fermium. Hentet fra rsc.org
4. ThoughtCo. (Sf). Fermium-fakta. Gendannes fra thoughtco.com
5. Wikipedia. (Sf). Fermium. Hentet fra en.wikipedia.org