Fermio: الهيكل والخصائص والاستخدامات والمخاطر
يعتبر Fermium عنصرًا كيميائيًا مشعًا يتم الحصول عليه بطريقة ناشئة عن التحويل النووي ، حيث تكون التفاعلات النووية قادرة على تغيير نواة عنصر يعتبر مستقرًا ، وبالتالي تنشأ عن نظير ذي طبيعة مشعة أو عنصر غير موجود بشكل طبيعي.
تم اكتشاف هذا العنصر في عام 1952 ، خلال أول اختبار نووي ناجح "Ivi Mike" ، أجرته مجموعة من العلماء من جامعة كاليفورنيا تحت إشراف Albert Ghiorso. اكتشف فيرميوم كمنتج للانفجار الأول لقنبلة هيدروجينية في المحيط الهادئ.
بعد سنوات تم الحصول على الفريميوم بشكل صناعي في مفاعل نووي ، قصف البلوتونيوم بالنيوترونات. وفي سيكلوترون ، قصف اليورانيوم 238 بأيونات النيتروجين.
يتم إنتاج الفريميوم حاليًا من خلال سلسلة طويلة من التفاعلات النووية ، والتي تنطوي على قصف كل نظير من السلسلة بالنيوترونات ثم السماح للنظير الناتج بالخضوع التجريبي للبيتا.
التركيب الكيميائي
العدد الذري للفريميوم (Fm) هو 100 وتكوينه الإلكتروني هو [Rn] 5 f 12 7 s 2. وبالإضافة إلى ذلك ، فإنه يقع داخل مجموعة الأكتينيدات التي تشكل جزءًا من الفترة 7 من الجدول الدوري ، وبالنظر إلى أن عددها الذري أكبر من 92 ، ويسمى العنصر عبر اليورانيوم.
بهذا المعنى ، يعتبر الفريميوم عنصرًا اصطناعيًا ، وبالتالي لا يوجد لديه نظائر مستقرة. لهذا السبب ليس لديها كتلة ذرية قياسية.
أيضا ، للذرات - التي هي نظائر مع بعضها البعض - نفس العدد الذري ولكن لها كتلة ذرية مختلفة ، بالنظر إلى أن هناك 19 نظير معروف للعنصر ، تتراوح الكتلة الذرية من 242 إلى 260.
ومع ذلك ، فإن النظير الذي يمكن إنتاجه بكميات كبيرة على أساس ذري هو Fm-257 ، مع عمر نصف يبلغ 100.5 يومًا. هذا النظير هو أيضًا النيوكليدي ذو أعلى عدد ذري وكتلة معزولة على الإطلاق عن أي مفاعل أو مادة ينتجها تركيب نووي حراري.
على الرغم من أن fermium-257 يتم إنتاجه بكميات أكبر ، إلا أن fermium-255 كان متاحًا بشكل منتظم ، ويستخدم بشكل متكرر للدراسات الكيميائية على مستوى التتبع.
خصائص
تمت دراسة الخواص الكيميائية للفريميوم فقط بكميات قليلة ، بحيث تكون جميع المعلومات الكيميائية المتاحة التي تم الحصول عليها من تجارب أجريت مع آثار للعنصر. في الواقع ، في العديد من الحالات ، يتم إجراء هذه الدراسات ببضع ذرات فقط ، أو حتى ذرة واحدة في المرة الواحدة.
وفقًا للجمعية الملكية للكيمياء ، لدى fermium نقطة انصهار تبلغ 1527 درجة مئوية (2781 درجة فهرنهايت أو 1800 كيلو) ، ونصف قطرها الذري 2.45 درجة مئوية ، ونصف قطرها التساهمي 1.67 درجة مئوية ، و درجة حرارة 20 درجة مئوية في الحالة الصلبة (المعدن المشع).
وبنفس الطريقة ، فإن معظم خصائصه مثل حالة الأكسدة ، والقدرة الإلكترونية الكهربية ، والكثافة ، ونقطة الغليان ، وغيرها ، غير معروفة.
حتى الآن ، لم يتمكن أحد من إنتاج عينة كبيرة بما فيه الكفاية من الفيرميوم حتى يتمكن من رؤيتها ، على الرغم من أن التوقعات ، مثلها مثل العناصر الأخرى المماثلة ، ستكون معدنًا رماديًا فضيًا.
السلوك في الحلول
يتصرف Fermium في ظروف لا تقلل بشدة في محلول مائي كما هو متوقع لأيون أكتينيد ثلاثي التكافؤ.
في محاليل حمض الهيدروكلوريك المركز وحمض النيتريك وثيوسيانات الأمونيوم ، يشكل الفيرميوم مجمعات أنيونية مع هذه الروابط (جزيء أو أيون يرتبط بكاتيون فلزي لتشكيل مركب) ، والذي يمكن تكثيفه ثم إخراجه من أنيون تبادل الأعمدة.
في ظل الظروف العادية ، يوجد فرميوم في محلول مثل أيون + Fm3 ، الذي يحتوي على مؤشر ترطيب يبلغ 16.9 وثابت تفكك الحمض من 1.6 × 10 -4 (pKa = 3.8) ؛ بحيث يعتقد أن الارتباط في مجمعات الأكتينيدات اللاحقة هو في الأساس أيوني في الطبيعة.
وبالمثل ، من المتوقع أن يكون أيون Fm3 + أصغر من أيونات An3 + السابقة (أيونات البلوتونيوم أو الأمريسيوم أو الكوريوم) ، وذلك بسبب الحمل النووي العالي الفعال للفريميوم ؛ لذلك ، من المتوقع أن يشكل السبيكة سندات أقصر وأقوى من المعادن.
من ناحية أخرى ، يمكن اختزال fermium (III) بسهولة تامة إلى fermium (II) ؛ على سبيل المثال ، مع كلوريد الساماريوم (II) ، الذي يتشارك فيه فيرميوم (II).
الجهد الكهربائي العادي
تشير التقديرات إلى أن إمكانات القطب حوالي -1.15 فولت فيما يتعلق بقطب الهيدروجين القياسي.
أيضا ، الزوج Fm2 + / Fm0 لديه إمكانات القطب -2.37 (10) V ، استنادا إلى قياسات polarographic. هذا هو ، قياس الجهد.
الاضمحلال المشع
مثل كل العناصر الصناعية ، يتعرض الفريميوم إلى التحلل الإشعاعي الناجم بشكل أساسي عن عدم الاستقرار الذي يميزها.
ويرجع ذلك إلى مزيج من البروتونات والنيوترونات التي لا تسمح بالحفاظ على التوازن ، والتغيير التلقائي أو الاضمحلال حتى الوصول إلى شكل أكثر استقرارًا ، مع إطلاق جزيئات معينة.
يحدث هذا التحلل الإشعاعي عن طريق الانشطار العفوي من خلال تحلل ألفا (لأنه عنصر ثقيل) في كاليفورنيا - 253.
الاستخدامات والمخاطر
لا يحدث تكوين فرميوم بشكل طبيعي ولم يتم العثور عليه في قشرة الأرض ، لذلك لا يوجد سبب للنظر في آثاره البيئية.
نظرًا لكميات صغيرة من fermium المنتجة وقصر عمرها النصفي ، لا توجد حاليًا أي استخدامات لهذا البحث الخارجي الأساسي.
بهذا المعنى ، مثل كل العناصر التركيبية ، تكون نظائر الفيرميوم مشعة للغاية وتعتبر عالية السمية.
على الرغم من قلة عدد الأشخاص الذين يتصلون بالفريميوم ، وضعت اللجنة الدولية للحماية من الإشعاع حدود التعرض السنوية للنظير الأكثر ثباتًا.
بالنسبة إلى fermium-253 ، تم تحديد حد الاستهلاك عند 107 بيكريل (1 بيكريل مكافئ لتحلل واحد في الثانية) والحد الأقصى للاستنشاق عند 105 بيكريل ؛ بالنسبة إلى fermium-257 ، تكون القيمتان 105 Bq و 4000 Bq ، على التوالي.
