FERMIJS: STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS, LIETOJUMS UN RISKI - ĶĪMIJA - 2025

Fermijs ir radioaktīvs ķīmisks elements, ko iegūst no izraisīto veidā kodolieroču transmutāciju, kurā reakcija kodolieroču veida spēj mainīt mākslīgi galveno elementu uzskatāms par stabilu, un tādējādi izraisīt izotopu radioaktīvā dabas vai elements, kas dabiski neeksistē.

Šis elements tika atklāts 1952. gadā pirmā veiksmīgā kodolizmēģinājuma "Ivi Mike" laikā, ko veica Kalifornijas universitātes zinātnieku grupa Alberta Ghiorso vadībā. Fermijs tika atklāts kā pirmā ūdeņraža bumbas eksplozijas rezultāts Klusajā okeānā.

Gadu vēlāk fermiju sintētiski ieguva kodolreaktorā, bombardējot plutoniju ar neitroniem; un ciklotronā, bombardējot urānu-238 ar slāpekļa joniem.

Pašlaik fermijs tiek ražots, izmantojot garu kodolreakciju ķēdi, kas ietver katra ķēdes izotipa bombardēšanu ar neitroniem un pēc tam iegūtajam izotopam ļauj veikt beta sabrukšanu.

Ķīmiskā struktūra

Fermija atomu skaits (Fm) ir 100, un tā elektroniskā konfigurācija ir 5 f ¹² 7 s ² . Turklāt tas atrodas aktinīdu grupā, kas ietilpst periodiskās tabulas 7. periodā, un, tā kā atomu skaits ir lielāks par 92, to sauc par transurānu elementu.

Šajā ziņā fermijs ir sintētisks elements, un tāpēc tam nav stabilu izotopu. Šī iemesla dēļ tam nav standarta atomu masas.

Tāpat atomiem, kas ir viens otra izotopi, ir vienāds atomu skaits, bet atšķirīga atomu masa, ņemot vērā, ka tad ir zināmi 19 elementa izotopi, sākot no atomu masas no 242 līdz 260.

Tomēr izotops, ko var ražot lielos daudzumos uz atomu bāzes, ir Fm-257, kura pussabrukšanas periods ir 100,5 dienas. Šis izotops ir arī nuklīds ar visaugstāko masu un atomu skaitu, kāds jebkad ir izolēts no jebkura reaktora vai materiāla, ko ražo termoelektrostacijas iekārta.

Kaut arī fermijs-257 tiek ražots lielākos apjomos, fermijs-255 ir kļuvis pieejamāks regulāri, un to biežāk izmanto ķīmiskiem pētījumiem marķiera līmenī.

Īpašības

Fermija ķīmiskās īpašības ir pētītas tikai ar minimālu daudzumu, tāpēc visa pieejamā ķīmiskā informācija, kas iegūta, ir iegūta no eksperimentiem, kas veikti ar elementa pēdām. Faktiski daudzos gadījumos šie pētījumi tiek veikti tikai ar dažiem atomiem vai pat ar vienu atomu vienlaikus.

Saskaņā ar Karaliskās ķīmijas biedrības datiem fermija kušanas temperatūra ir 1527 ° C (2781 ° F vai 1800 K), tā atoma rādiuss ir 2,45 Å, tā kovalentais rādiuss ir 1,67 Å, ​​un temperatūra 20 ° C ir cietā stāvoklī (radioaktīvs metāls).

Līdzīgi arī vairums tā īpašību, piemēram, oksidācijas stāvoklis, elektronegativitāte, blīvums, viršanas temperatūra, cita starpā, nav zināmas.

Līdz šim nevienam nav izdevies uzrādīt pietiekami lielu fermija paraugu, lai to redzētu, lai gan ir sagaidāms, ka tas, tāpat kā citi līdzīgi elementi, ir sudrabaini pelēks metāls.

Uzvedība risinājumos

Fermijs ūdens šķīdumā izturoties nelabvēlīgi reducējošos apstākļos, kā paredzēts trīsvalentam aktinīdu jonam.

Koncentrētā sālsskābes, slāpekļskābes un amonija tiocianāta šķīdumos fermijs ar šiem ligandiem veido anjonu kompleksus (molekulas vai jonus, kas saistās ar metāla katjonu, veidojot kompleksu), kurus var adsorbēt un pēc tam eluēt. anjonu apmaiņas kolonnas.

Normālos apstākļos fermijs šķīdumā pastāv kā Fm ³⁺ jons , kura hidratācijas indekss ir 16,9 un skābes disociācijas konstante 1,6 × 10 ^-4 (pKa = 3,8); tādējādi tiek uzskatīts, ka saistībai aizmugurējos aktinīdu kompleksos pēc būtības ir jonu raksturs.

Tāpat paredzams, ka Fm ³⁺ jons būs mazāks nekā iepriekšējie An ³⁺ joni (plutonija, amerikija vai kurija joni), pateicoties fermija augstākajam efektīvajam kodola lādiņam; tāpēc sagaidāms, ka fermijs veidos īsākas un stiprākas metāla-ligandu saites.

No otras puses, fermiju (III) var diezgan viegli reducēt par fermiju (II); piemēram, ar samārija (II) hlorīdu, ar kuru kopā izgulsnējas fermijs (II).

Elektrodu normālais potenciāls

Tiek lēsts, ka elektrodu potenciāls ir aptuveni -1,15 V attiecībā pret standarta ūdeņraža elektrodu.

Tāpat Fm ²⁺ / Fm ⁰ pārim ir elektrodu potenciāls -2,37 (10) V, pamatojoties uz polarogrāfiskiem mērījumiem; tas ir, no voltammetrijas.

Radioaktīvā sabrukšana

Tāpat kā visi mākslīgie elementi, arī fermijs tiek pakļauts radioaktīvai sabrukšanai, ko galvenokārt izraisa to raksturojošā nestabilitāte.

Tas ir saistīts ar protonu un neitronu kombinācijām, kas neļauj uzturēt līdzsvaru un spontāni mainās vai sabrūk, līdz sasniedz stabilāku formu, atbrīvojot noteiktas daļiņas.

Šī radioaktīvā sabrukšana notiek spontāni sadaloties, kalifornija-253 laikā veicot alfa sadalīšanos (kas ir smags elements).

Lietojumi un riski

Fermija veidošanās nenotiek dabiski un nav atrodama zemes garozā, tāpēc nav pamata uzskatīt tās ietekmi uz vidi.

Sakarā ar nelielo saražotā fermija daudzumu un tā īso pussabrukšanas periodu to nevar izmantot ārpus zinātniskiem pamatpētījumiem.

Šajā ziņā, tāpat kā visi sintētiskie elementi, fermija izotopi ir ārkārtīgi radioaktīvi un tiek uzskatīti par ļoti toksiskiem.

Lai gan tikai daži cilvēki nonāk saskarē ar fermiju, Starptautiskā radioloģiskās aizsardzības komisija ir noteikusi ikgadējos iedarbības ierobežojumus diviem stabilākajiem izotopiem.

Fermija-253 uzņemšanas robeža tika noteikta 107 bekereliem (1 Bq ir ekvivalents vienam sadalīšanās procesam sekundē) un ieelpošanas robežai - 105 Bq; fermija-257 vērtībām ir attiecīgi 105 Bq un 4000 Bq.

Atsauces

1. Ghiorso, A. (2003). Einšteīns un fermijs. Chemical & Engineering News, 81 (36), 174-175. Atgūts no pubs.acs.org
2. Britannica, E. (nd). Fermijs. Atgūts no britannica.com
3. Karaliskā ķīmijas biedrība. (sf). Fermijs. Saturs iegūts no rsc.org
4. ThoughtCo. (sf). Fāzes fakti. Atgūts no domaco.com
5. Wikipedia. (sf). Fermijs. Saturs iegūts no en.wikipedia.org