FERMIUM: STRUCTUUR, EIGENSCHAPPEN, TOEPASSINGEN EN RISICO'S - CHEMIE - 2026

Het fermium is een radioactief chemisch element dat wordt verkregen op een geïnduceerde manier door nucleaire transmutatie, waarbij de reacties van het nucleaire type in staat zijn om kunstmatig het kernelement dat als stabiel wordt beschouwd, te veranderen en zo een isotoop van radioactieve aard te veroorzaken of een element dat van nature niet bestaat.

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

Jaren later werd fermium synthetisch verkregen in een kernreactor, waarbij plutonium werd beschoten met neutronen; en in een cyclotron, waarbij uranium-238 wordt beschoten met stikstofionen.

Fermium wordt momenteel geproduceerd door een lange keten van nucleaire reacties, waarbij elke isotoop in de keten met neutronen wordt gebombardeerd en de resulterende isotoop vervolgens bèta-verval kan ondergaan.

Chemische structuur

Het atoomnummer van fermium (Fm) is 100 en de elektronische configuratie is 5 f ¹² 7 s ² . Bovendien bevindt het zich in de groep actiniden die deel uitmaken van periode 7 van het periodiek systeem en, aangezien het atoomnummer groter is dan 92, wordt het een transuraan element genoemd.

In die zin is fermium een ​​synthetisch element en heeft het dus geen stabiele isotopen. Om deze reden heeft het geen standaard atomaire massa.

Evenzo hebben de atomen - die isotopen van elkaar zijn - hetzelfde atoomnummer maar een verschillende atoommassa, aangezien er dan 19 bekende isotopen van het element zijn, variërend van atoommassa 242 tot 260.

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

Hoewel fermium-257 in grotere hoeveelheden wordt geproduceerd, is fermium-255 op regelmatige basis meer beschikbaar gekomen en wordt het vaker gebruikt voor chemische onderzoeken op tracerniveau.

Eigendommen

De chemische eigenschappen van fermium zijn bestudeerd met minimale hoeveelheden, zodat alle beschikbare chemische informatie die is verkregen afkomstig is van experimenten die zijn uitgevoerd met sporen van het element. In feite worden deze onderzoeken in veel gevallen gedaan 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), de atomaire straal is 2,45 Å, de covalente straal is 1,67 Å en een temperatuur van 20 ° C is in vaste toestand (radioactief metaal).

Evenzo zijn de meeste eigenschappen, zoals oxidatietoestand, elektronegativiteit, dichtheid, kookpunt, onder andere onbekend.

Tot op heden is het niemand gelukt een monster van fermium te produceren dat groot genoeg is om gezien te worden, hoewel de verwachting is dat het, net als andere soortgelijke elementen, een zilvergrijs metaal is.

Gedrag in oplossingen

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

In geconcentreerde zoutzuur-, salpeterzuur- en ammoniumthiocyanaatoplossingen vormt fermium anionische complexen met deze liganden (een molecuul of ion dat zich bindt aan een metaalkation om een ​​complex te vormen), die kunnen worden geadsorbeerd en vervolgens kunnen worden geëlueerd. anionenuitwisselingskolommen.

Onder normale omstandigheden bestaat fermium in oplossing als het Fm ³⁺ -ion , dat een hydratatie-index van 16,9 en een zuurdissociatieconstante van 1,6 x ^10-4 (pKa = 3,8) heeft; aldus wordt aangenomen dat de binding in de posterieure actinidecomplexen voornamelijk ionisch van aard is.

Evenzo wordt verwacht dat het Fm ³⁺ -ion kleiner is dan de voorgaande An ³⁺ -ionen (plutonium-, americium- of curiumionen), vanwege de hogere effectieve nucleaire lading van fermium; daarom wordt verwacht dat fermium kortere en sterkere metaal-ligandbindingen vormt.

Aan de andere kant kan fermium (III) vrij gemakkelijk worden gereduceerd tot fermium (II); bijvoorbeeld met samarium (II) chloride, waarmee fermium (II) co-precipiteert.

Elektrode normaal potentieel

De elektrodepotentiaal wordt geschat op ongeveer -1,15 V ten opzichte van de standaard waterstofelektrode.

Evenzo heeft het Fm ²⁺ / Fm ^0- paar een elektrodepotentiaal van -2,37 (10) V, gebaseerd op polarografische metingen; dat wil zeggen, van voltammetrie.

Radioactief verval

Zoals alle kunstmatige elementen ondergaat fermium radioactief verval, voornamelijk veroorzaakt door de instabiliteit die het kenmerkt.

Dit komt door de combinaties van protonen en neutronen die het niet mogelijk maken het evenwicht te behouden, en spontaan veranderen of vervallen totdat ze een stabielere vorm bereiken, waarbij bepaalde deeltjes vrijkomen.

Dit radioactieve verval vindt plaats door een spontane splitsing door een alfa-ontbinding (zijnde een zwaar element) in californium-253.

Gebruik en risico's

Fermiumvorming komt niet van nature voor en is niet aangetroffen in de aardkorst, dus er is geen reden om rekening te houden met de milieueffecten ervan.

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

In die zin zijn fermiumisotopen, net als alle synthetische elementen, extreem radioactief en worden ze als zeer giftig beschouwd.

Hoewel weinig mensen met fermium in aanraking komen, heeft de Internationale Commissie voor Stralingsbescherming jaarlijkse blootstellingslimieten vastgesteld voor de twee meest stabiele isotopen.

Voor fermium-253 was de inademingslimiet vastgesteld op 107 becquerel (1 Bq is gelijk aan één ontleding per seconde) en de inademingslimiet 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. Opgehaald van pubs.acs.org
2. Britannica, E. (zd). Fermium. Opgehaald van britannica.com
3. Royal Society of Chemistry. (sf). Fermium. Opgehaald van rsc.org
4. ThoughtCo. (sf). Fermium Feiten. Opgehaald van thoughtco.com
5. Wikipedia. (sf). Fermium. Opgehaald van en.wikipedia.org