Nguyên tố Americi: Định nghĩa, tính chất và điều chế

Nguyên tố Americi là một trong những nguyên tố phóng xạ thuộc nhóm actinide trên bảng tuần hoàn. Đặc biệt, Americi có vị trí quan trọng trong lĩnh vực nghiên cứu hạt nhân và có nhiều ứng dụng thực tế trong cuộc sống. Bài viết này, yeuhoahoc.edu.vn sẽ giới thiệu tổng quan về Americium, từ định nghĩa, lịch sử hình thành, đến vị trí của nó trong bảng tuần hoàn hóa học.

Giới thiệu về nguyên tố Americi 

Định nghĩa 

Americi với tên gọi tiếng anh là Americium,  là nguyên tố hóa học với kí hiệu là Am và số nguyên tử là 95. Là một nguyên tố phóng xạ, Americium được sử dụng rộng rãi trong các cảm biến khói, y học hạt nhân, và nhiều lĩnh vực khác. Tên của nó được đặt theo tên của lục địa Mỹ, tương tự như cách Europium được đặt tên theo châu Âu.

Lịch sử hình thành nguyên tố Americi

• 1944: Glenn T. Seaborg và nhóm nghiên cứu của ông tại Đại học California, Berkeley, đã bắn phá plutoni-239 bằng neutron, tạo ra americi-241.
• 1945: Americi-241 được xác định là nguyên tố mới bằng phương pháp hóa học.

Một số điểm nổi bật trong quá trình tìm hiểu lịch sử.

• 1944: Americi-241 được tổng hợp thành công.
• 1945: Americi-241 được xác định là nguyên tố mới.
• 1948: Americi-243 được tổng hợp thành công.
• 1950: Americi-242 được tổng hợp thành công.
• 1951: Americi được sử dụng lần đầu tiên trong lò phản ứng hạt nhân.

Nguyên tố Americi trong bảng tuần hoàn hóa học

• Americi nằm ở ô số 95 trong bảng tuần hoàn, thuộc nhóm Actini.
• Nó là một kim loại phóng xạ, có màu trắng bạc.
• Americi có 19 đồng vị, trong đó americi-243 là đồng vị bền nhất với chu kỳ bán rã 7.370 năm.
• Americi được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân để sản xuất plutonium.

Tính chất của nguyên tố Americi

Tính chất vật lý

• Màu sắc và Dạng vật lý: Americium có màu trắng bạc và nó tồn tại dưới dạng rắn ở nhiệt độ phòng.
• Phóng xạ: Americium là nguyên tố phóng xạ. Đồng vị phổ biến nhất của nó, Americium-241, phát ra phóng xạ alpha và có thời gian bán hủy khoảng 432 năm.
• Nhiệt độ nóng chảy: Americium có điểm nóng chảy khoảng 1173 độ Kelvin (900°C).
• Dẫn điện và nhiệt: Giống như nhiều kim loại actinide, Americium có khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt.

Tính chất hóa học

• Số oxi hóa: +3, +4, +5, +6
• Tính khử: Mạnh
• Tính oxi hóa: Yếu
• Phản ứng với Oxy: Khi tiếp xúc với không khí, Americium dễ dàng bị oxi hóa, tạo thành oxit Americium (III) (AmO3).
• Phản ứng với Nước: Americium phản ứng với nước ở nhiệt độ cao, tạo ra hydro và hydroxit Americium tương ứng.
• Hợp chất: Americium tạo ra nhiều hợp chất, trong đó có halide (như AmF3, AmCl3), oxit, và nhiều loại hợp chất khác. Các hợp chất của Americium thường được nghiên cứu trong các phản ứng hóa học và ứng dụng trong công nghệ hạt nhân.
• Phản ứng với Axit: Americium tan trong axit mạnh như axit hydrochloric (HCl) và axit sulfuric (H2SO4), tạo thành các dung dịch chứa ion Americium.

Ứng dụng của nguyên tố Americi

Nguồn neutron

• Americi-241 được sử dụng trong các thiết bị đo lường neutron, ví dụ như máy dò khói ion hóa.
• Americi-241 cũng được sử dụng trong các nguồn neutron để kích hoạt phân tích nguyên tố.

Máy dò khói

• Americi-241 được sử dụng trong các máy dò khói ion hóa để phát hiện các hạt alpha do khói tạo ra.
• Khi khói đi vào buồng ion hóa của máy dò, nó sẽ làm giảm dòng điện giữa hai điện cực.
• Sự giảm dòng điện này sẽ kích hoạt báo động.

Cân y tế

• Americi-241 được sử dụng trong các cân y tế để phát hiện tia X.
• Tia X được sử dụng để xuyên qua cơ thể người và được phát hiện bởi một máy dò đặt phía sau người.
• Lượng tia X được phát hiện sẽ cho biết mật độ của cơ thể người, từ đó có thể tính được trọng lượng.

Nguồn năng lượng

• Americi-241 được sử dụng làm nguồn năng lượng cho các thiết bị y tế và khoa học.
• Ví dụ, Americi-241 được sử dụng trong các máy tạo nhịp tim nhân tạo và các thiết bị điều trị ung thư.

Xạ trị

• Americi-241 được sử dụng trong xạ trị để điều trị ung thư.
• Tia alpha từ Americi-241 có thể tiêu diệt các tế bào ung thư.

Điều chế và sản xuất nguyên tố Americi

Điều chế

Điều chế trong phòng thí nghiệm:

• Phương pháp bắn phá hạt nhân: Bắn phá Plutoni-239 bằng hạt neutron để tạo thành Americi-241.

Phương trình điều chế:

239Pu + 1n0 → 240Pu → β- 240Np → β- 240Am

Điều chế trong công nghiệp:

• Phương pháp chiếu xạ neutron: Chiếu xạ neutron vào Plutoni-239 trong lò phản ứng hạt nhân để tạo thành Americi-241.

Phương trình điều chế:

239Pu + 1n0 → 240Pu → β- 240Np → β- 241Am

Sản xuất

Americi được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp chiếu xạ neutron vào Plutoni-239 trong lò phản ứng hạt nhân. Plutoni-239 hấp thụ neutron và biến thành Plutoni-240, sau đó phân rã beta thành Neptuni-240 và tiếp tục phân rã beta thành Americi-241.

Phản ứng của nguyên tố Americi

Americi là một nguyên tố kim loại phóng xạ có khả năng tham gia nhiều phản ứng hóa học và vật lý khác nhau.

Phản ứng phân rã alpha

• Americi-241 phân rã alpha thành neptuni-237, giải phóng hạt alpha và năng lượng.

Ví dụ:

241Am → 237Np + 4He + 5.6 MeV

Phản ứng oxy hóa khử

• Americi có thể tham gia phản ứng oxy hóa khử với các chất khác nhau.

Ví dụ:

2Am + 3Cl2 → 2AmCl3

Phản ứng với nước

• Americi có thể phản ứng với nước để tạo thành hydro và oxit americi.

Ví dụ:

2Am + 6H2O → 2AmO3 + 3H2

Phản ứng với axit

• Americi có thể phản ứng với axit để tạo thành muối americi.

Ví dụ:

Am + 2HCl → AmCl2 + H2

Vấn đề an toàn của nguyên tố Americi

Americi là một nguyên tố kim loại phóng xạ nhân tạo có nhiều ứng dụng quan trọng, nhưng nó cũng có thể gây ra nguy cơ an toàn nếu không được xử lý và sử dụng đúng cách.

Dưới đây là một số vấn đề an toàn cần lưu ý khi sử dụng Americi:

Phơi nhiễm phóng xạ

• Americi là một nguyên tố phát ra tia alpha, có thể gây hại cho tế bào và mô nếu tiếp xúc trực tiếp.
• Việc tiếp xúc với Americi có thể dẫn đến ung thư, đột biến gen và các vấn đề sức khỏe khác.

Nguy cơ hỏa hoạn

• Americi có thể tự bốc cháy trong không khí nếu không được bảo quản đúng cách.
• Việc hỏa hoạn Americi có thể giải phóng bụi phóng xạ vào môi trường, gây nguy hiểm cho sức khỏe con người và môi trường.

Nguy cơ ô nhiễm môi trường

• Americi có thể xâm nhập vào môi trường do rò rỉ từ các thiết bị hoặc tai nạn.
• Ô nhiễm Americi có thể gây hại cho hệ sinh thái và sức khỏe con người.

Để đảm bảo an toàn khi sử dụng Americi, cần thực hiện các biện pháp sau:

• Sử dụng các thiết bị bảo hộ cá nhân phù hợp khi tiếp xúc với Americi.
• Bảo quản Americi trong các thùng chứa an toàn.
• Tuân thủ các quy định an toàn về sử dụng và xử lý Americi.
• Đào tạo nhân viên về các nguy cơ an toàn và cách sử dụng Americi an toàn.

Trên đây là bài giới thiệu và tổng hợp thông tin quan trọng về nguyên tố Americi mà chúng tôi đã khai phá và tổng hợp được. Xin mời các bạn đọc, tìm hiểu và mở rộng kiến thức về nguyên tố này. Chúng tôi hy vọng rằng qua bài viết này, bạn đọc đã có thể hiêu rõ hơn cũng như lấy được những thông tin cần thiết về nguyên tố Americi. Nếu có điều gì còn thắc mắc hoặc bạn muốn biết thêm thông tin, đừng ngần ngại gửi bình luận của mình phía dưới!