Fermio: Struktur, Egenskaper, Bruk og Risiko

Fermium er et radioaktivt kjemisk element som er oppnådd på en måte fremkalt av nukleær transmutasjon, hvor kjernefysiske reaksjoner er i stand til å kunstig endre kjernen til et element som anses som stabilt og dermed oppstå en isotop av en radioaktiv karakter eller et element som ikke eksisterer naturlig.

Dette elementet ble oppdaget i 1952, under den første vellykkede kjernefysiske testen "Ivi Mike", utført av en gruppe forskere fra University of California under ledelse av Albert Ghiorso. Fermium ble oppdaget som produktet av den første eksplosjonen av en hydrogenbombe i Stillehavet.

År senere ble fermiet oppnådd syntetisk i en atomreaktor, bombardert plutonium med nøytroner; og i en syklotron bombarderer uran-238 med nitrogenioner.

For tiden produseres fermium gjennom en lang kjede av nukleare reaksjoner, som innebærer å bombardere hver isotop av kjeden med nøytroner og deretter tillate den resulterende isotopen å gjennomgå beta forfall.

Kjemisk struktur

Det atomære antallet fermium (Fm) er 100 og dets elektroniske konfigurasjon er [Rn] 5 f 12 7 s 2. I tillegg ligger den innenfor gruppen aktinider som er en del av periodisk tabell 7, og gitt at dets atomnummer er større enn 92, det kalles transuran element.

I denne forstand er fermium et syntetisk element og har derfor ingen stabile isotoper. Av denne grunn har den ikke en standard atommasse.

Atomer - som er isotoper med hverandre - har samme atomnummer, men forskjellig atommasse, da det er da 19 kjente isotoper av elementet, fra atommasse 242 til 260.

Imidlertid er isotopen som kan produseres i store mengder på atombasis Fm-257, med en halveringstid på 100, 5 dager. Denne isotopen er også nuklidet med høyeste atomnummer og masse som er isolert fra hvilken som helst reaktor eller materiale produsert av en termonukleær installasjon.

Selv om fermium-257 er produsert i større mengder, har fermium-255 vært mer tilgjengelig regelmessig, og brukes hyppigere for kjemiske studier på sporernivå.

egenskaper

De kjemiske egenskapene til fermium har kun blitt studert med minimale mengder, slik at all tilgjengelig kjemisk informasjon som er oppnådd er fra eksperimenter utført med spor av elementet. Faktisk utføres disse studiene i mange tilfeller med bare noen få atomer, eller til og med ett atom om gangen.

Ifølge Royal Society of Chemistry har fermium et smeltepunkt på 1527 ° C, dets atomradius er 2, 45 Å, dens kovalente radius er 1, 67 Å, ​​og en temperatur på 20 ° C er i fast tilstand (radioaktivt metall).

På samme måte er de fleste av egenskapene som oksidasjonstilstand, elektronegativitet, tetthet, kokepunkt blant annet ukjente.

Hittil har ingen klart å produsere en tilstrekkelig stor prøve av fermium for å kunne se det, selv om forventningen er at, som andre lignende elementer, blir det et sølvgråt metall.

Oppførsel i løsninger

Fermium oppfører seg under ikke sterkt redusere forholdene i en vandig løsning som forventet for en trivalent aktinidion.

I konsentrert saltsyre, salpetersyre og ammoniumtiocyanatløsninger danner fermium anioniske komplekser med disse ligander (et molekyl eller ion som binder til en metallkation for å danne et kompleks), som kan adsorberes og deretter elueres fra anionbytterkolonner.

Under normale forhold eksisterer fermium i løsning som Fm3 + -jonen, som har en hydreringsindeks på 16, 9 og en syrekosisasjonskonstant på 1, 6 x 10-4 (pKa = 3, 8); slik at det antas at bindingen i kompleksene til de påfølgende aktinider er hovedsakelig ionisk i naturen.

På samme måte er det forventet at Fm3 + -ionen vil være mindre enn de foregående An3 + -ioner (plutonium, americium eller curiumioner) på grunn av den høyere fermium-effektive atombelastningen; derfor forventes fermium å danne kortere og sterkere metall-ligandbindinger.

På den annen side kan fermium (III) reduseres ganske lett til fermium (II); for eksempel med samariumklorid (II), med hvilket fermium (II) coprecipitates.

Normal elektrodepotensial

Det er anslått at potensialet til elektroden er ca. -1, 15 V i forhold til standard hydrogenelektroden.

Paret Fm2 + / Fm0 har også et elektrodpotensiale på -2, 37 (10) V, basert på polarografiske målinger; det vil si voltammetri.

Radioaktivt henfall

Fermium, som alle kunstige elementer, gjennomgår radioaktivt henfall forårsaket hovedsakelig av ustabiliteten som karakteriserer dem.

Dette skyldes kombinasjonene av protoner og nøytroner som ikke tillater å opprettholde balansen, og spontant forandres eller forfaller til de når en mer stabil form, og frigjør visse partikler.

Dette radioaktive henfallet skjer ved spontan fisjon gjennom en alfa-nedbrytning (fordi det er et tungt element) i californio-253.

Bruk og risiko

Dannelsen av fermium forekommer ikke naturlig og har ikke blitt funnet i jordskorpen, så det er ingen grunn til å vurdere miljøpåvirkningen.

På grunn av de små mengder produsert fermium og dets korte halveringstid, er det for tiden ingen bruksområder for dette utenom grunnvitenskapelig forskning.

På denne måten, som alle syntetiske elementer, er isotoper av fermium ekstremt radioaktive og betraktes som svært giftige.

Selv om få personer kommer i kontakt med fermium, har International Commission on Radiological Protection fastsatt årlige eksponeringsgrenser for de to mest stabile isotoper.

For fermium-253 ble inntaksgrænsen satt til 107 becquerel (1 Bq er ekvivalent med en dekomponering per sekund) og inhalasjonsgrensen ved 105 Bq; for fermium-257 er verdiene henholdsvis 105 Bq og 4000 Bq.