Fermio Struktur, Eigenschaften, Verwendung und Risiken



Die Fermium ist ein radioaktives chemisches Element, das in einer durch Kernumwandlung induzierten Weise erhalten wird, in der nukleare Reaktionen in der Lage sind, den Kern eines als stabil angesehenen Elements künstlich zu verändern und somit ein Isotop radioaktiver Natur oder ein Element hervorzubringen das gibt es nicht natürlich.

Dieses Element wurde 1952 während des ersten erfolgreichen Atomtests "Ivi Mike" entdeckt, der von einer Gruppe von Wissenschaftlern der Universität von Kalifornien unter der Leitung von Albert Ghiorso durchgeführt wurde. Fermium wurde als Produkt der ersten Explosion einer Wasserstoffbombe im Pazifischen Ozean entdeckt.

Jahre später wurde das Fermium synthetisch in einem Kernreaktor erhalten, der Plutonium mit Neutronen beschoß; und in einem Zyklotron Uran-238 mit Stickstoffionen beschießen.

Derzeit wird Fermium durch eine lange Kette von Kernreaktionen erzeugt, bei der jedes Isotop der Kette mit Neutronen beschossen wird und das resultierende Isotop dann beta-zersetzt wird.

Index

  • 1 Chemische Struktur
  • 2 Eigenschaften
  • 3 Verhalten in Lösungen
    • 3.1 Normales Elektrodenpotential
    • 3.2 Radioaktiver Zerfall
  • 4 Anwendungen und Risiken
  • 5 Referenzen

Chemische Struktur

Die Ordnungszahl des Fermiums (Fm) ist 100 und seine elektronische Konfiguration ist [Rn] 5f12 7s2. Darüber hinaus befindet es sich innerhalb der Gruppe der Actiniden, die Teil der 7. Periode des Periodensystems sind. Da seine Ordnungszahl größer als 92 ist, wird es transuranes Element genannt.

In diesem Sinne ist Fermium ein synthetisches Element und hat daher keine stabilen Isotope. Aus diesem Grund hat es keine Standardatommasse.

Auch die Atome - die miteinander Isotope sind - haben die gleiche Ordnungszahl, aber unterschiedliche Atommasse, wenn man bedenkt, dass es dann 19 bekannte Isotope des Elements gibt, die von Atommasse 242 bis 260 reichen.

Das Isotop, das auf atomarer Basis in großen Mengen hergestellt werden kann, ist Fm-257 mit einer Halbwertszeit von 100,5 Tagen. Dieses Isotop ist auch das Nuklid mit der höchsten Ordnungszahl und Masse, die jemals von irgendeinem Reaktor oder Material, das von einer thermonuklearen Anlage erzeugt wird, isoliert ist.

Obwohl Fermium-257 in größeren Mengen produziert wird, ist Fermium-255 regelmäßig häufiger verfügbar und wird häufiger für chemische Studien auf der Tracer-Ebene verwendet.

Eigenschaften

Die chemischen Eigenschaften von Fermium wurden nur mit minimalen Mengen untersucht, so dass alle verfügbaren chemischen Informationen aus Experimenten stammen, die mit Spuren des Elements durchgeführt wurden. Tatsächlich werden diese Studien in vielen Fällen mit nur wenigen Atomen oder sogar nur einem Atom durchgeführt.

Laut der Royal Society of Chemistry hat Fermium einen Schmelzpunkt von 1527 ° C (2781 ° F oder 1800 K), sein Atomradius beträgt 2,45 Å, sein kovalenter Radius beträgt 1,67 Å, ​​und eine Temperatur von 20 ° C ist im festen Zustand (radioaktives Metall).

Ebenso sind die meisten seiner Eigenschaften wie Oxidationszustand, Elektronegativität, Dichte, Siedepunkt und andere unbekannt.

Bis jetzt ist es niemandem gelungen, eine ausreichend große Fermiumprobe zu erzeugen, um es sehen zu können, obwohl erwartet wird, dass es wie andere ähnliche Elemente ein silbergraues Metall ist.

Verhalten in Lösungen

Fermium verhält sich unter nicht stark reduzierenden Bedingungen in einer wässrigen Lösung wie für ein dreiwertiges Actinidion erwartet.

In konzentrierter Salzsäure, Salpetersäure und Ammoniumthiocyanatlösungen bildet Fermium anionische Komplexe mit diesen Liganden (ein Molekül oder Ion, das an ein Metallkation bindet, um einen Komplex zu bilden), das adsorbiert und dann eluiert werden kann Anionenaustauschsäulen.

Unter normalen Bedingungen existiert Fermium in Lösung als das Fm-Ion3+, die einen Hydratisierungsindex von 16,9 und eine Säuredissoziationskonstante von 1,6 × 10 aufweist-4 (pKa = 3,8); so dass angenommen wird, dass die Bindung in den Komplexen der hinteren Aktiniden hauptsächlich ionischer Natur ist.

Ebenso wird erwartet, dass das Fm-Ion3+ kleiner sein als die Anionen3+ (Plutonium-, Americium- oder Curium-Ionen), die aufgrund der höheren Fermium-effektiven Kernladung vorausgehen; daher würde erwartet, dass Fermium kürzere und stärkere Metall-Ligand-Bindungen bildet.

Auf der anderen Seite kann Fermium (III) relativ leicht zu Fermium (II) reduziert werden; zum Beispiel mit Samariumchlorid (II), mit dem Fermium (II) co-präzipitiert.

Normales Elektrodenpotential

Es wurde geschätzt, dass das Potential der Elektrode ungefähr -1,15 V in Bezug auf die Standard-Wasserstoffelektrode beträgt.

Auch das Fm-Paar2+/ Fm0 hat ein Elektrodenpotential von -2,37 (10) V, basierend auf polarographischen Messungen; das heißt, Voltammetrie.

Radioaktiver Zerfall

Wie alle künstlichen Elemente unterliegt Fermium radioaktivem Zerfall, der hauptsächlich durch die Instabilität verursacht wird, die sie charakterisiert.

Dies liegt an den Kombinationen von Protonen und Neutronen, die es nicht erlauben, das Gleichgewicht zu halten und sich spontan zu verändern oder zu zerfallen, bis sie eine stabilere Form erreichen und bestimmte Teilchen freisetzen.

Dieser radioaktive Zerfall erfolgt durch spontane Spaltung durch eine Alpha-Zerlegung (weil es ein schweres Element ist) in Californio-253.

Verwendung und Risiken

Die Bildung von Fermium kommt nicht in der Natur vor und wurde nicht in der Erdkruste gefunden, so dass es keinen Grund gibt, seine Auswirkungen auf die Umwelt zu betrachten.

Aufgrund der geringen Mengen an Fermium und seiner kurzen Halbwertszeit gibt es derzeit keine Verwendung außerhalb der Grundlagenforschung.

In diesem Sinne sind die Isotope von Fermium wie alle synthetischen Elemente extrem radioaktiv und gelten als hochgiftig.

Obwohl nur wenige Menschen mit Fermium in Kontakt kommen, hat die Internationale Strahlenschutzkommission jährliche Expositionsgrenzwerte für die beiden stabilsten Isotope festgelegt.

Für Fermium-253 wurde die Aufnahmegrenze auf 107 Becquerel (1 Bq entspricht einer Zersetzung pro Sekunde) und die Inhalationsgrenze auf 105 Bq eingestellt; für Fermium-257 sind die Werte 105 Bq bzw. 4000 Bq.

Referenzen

  1. Ghiorso, A. (2003). Einsteinium und Fermium. Chemical & Engineering News, 81 (36), 174-175. Von pubs.acs.org abgerufen
  2. Britannica, E. (s.f.). Fermium Wiederhergestellt von britannica.com
  3. Royal Society of Chemistry. (s.). Fermium Von rsc.org abgerufen
  4. Gedankenco. (s.). Fermium Fakten. Von thinkco.com abgerufen
  5. Wikipedia. (s.). Fermium Von en.wikipedia.org abgerufen