Americio: proprietà, composti, applicazioni
L’americio è un elemento radioattivo sintetico appartenente alla famiglia degli attinidi con numero atomico 95 appartenente al blocco f e al 7° Periodo. L’americio fu il quarto elemento transuranico isolato.
Si dibatté a proposito del suo nome ma alla fine la scelta cadde sul nome americio in onore dell’America anche perché esso si trova, nella Tavola Periodica, sotto l’europio. Quest’ultimo elemento appartiene ai lantanidi, ha numero atomico 63 e deve il suo nome al continente europeo. Questo parallelismo simbolico tra i due continenti rispecchiava l’intento di proseguire la tradizione di battezzare gli elementi in onore delle grandi regioni geografiche.
Storia
L’americio fu sintetizzato nel 1944 da un gruppo di chimici statunitensi guidati da Glenn T. Seaborg,, in collaborazione con Albert Ghiorso, Ralph A. James e Leon O. Morgan, durante le ricerche condotte presso l’Università della California, Berkeley, nel contesto del Progetto Manhattan.
Il metodo di sintesi prevedeva il bombardamento del plutonio-239 con neutroni ad alta energia, che produceva plutonio-240, il quale a sua volta, tramite ulteriore cattura neutronica, generava plutonio-241. Quest’ultimo, attraverso un decadimento β⁻, si trasformava in americio-241: Il tempo di dimezzamento del plutonio-241 è di circa 14,4 anni, il che rese possibile l’isolamento e lo studio dell’americio-241 in quantità estremamente ridotte ma significative per la caratterizzazione chimica.
Proprietà dell’americio
L’americio è un metallo solido di aspetto bianco-argenteo, che tende ad ossidarsi e opacizzarsi a temperatura ambiente. Come altri attinidi, mostra una varietà di stati di ossidazione, tra cui +3, +4, +5 e +6, sebbene il numero di ossidazione +3 sia il più stabile e predominante nei composti noti.
Ad oggi sono noti 18 isotopi dell’americio. I due isotopi più stabili sono:
Am-241, con tempo di dimezzamento di 432,2 anni
Am-243, con tempo di dimezzamento di circa 7370 anni
L’americio-241 è particolarmente rilevante in ambito applicativo poiché emette particelle α con un’intensità circa tre volte superiore a quella del radio, rendendolo una sorgente di radiazioni estremamente efficace.
Composti
Il primo composto isolato dell’americio fu l’idrossido di americio (Am(OH)₃), in cui il metallo si trova nello stato di ossidazione +3. Tale risultato fu ottenuto nel 1945 dal chimico Burris B. Cunningham.
Negli anni successivi furono sintetizzati numerosi composti inorganici, tra cui:
Ossidi: come AmO, Am₂O₃ e AmO₂
Alogenuri: fluoruri, cloruri, bromuri e ioduri di americio
Carbonati e solfati, generalmente complessi e scarsamente solubili
Con l’evoluzione delle tecniche sperimentali, è stato possibile ottenere anche:
Nitruri (AmN), fosfuri (AmP), e solfuri (Am₂S₃)
Composti binari con elementi del gruppo 16 (calcogeni)
Composti binari con elementi del gruppo 15 (pnictogeni)
Queste specie sono state fondamentali per lo studio delle proprietà elettroniche e dei legami chimici degli attinidi, in particolare sotto condizioni estreme di pressione e temperatura.
Il chimico Burris Cunningham alla fine del 1945 isolò il primo composto ovvero l’idrossido in cui il metallo ha numero di ossidazione +3.
Tra i sistemi di particolare interesse vi sono i superconduttori del tipo AnTGa₅, in cui:
An = Np, Pu, Am
T = Co, Rh, Ir
Questi composti sono stati studiati per comprendere i comportamenti quantistici legati alla superconduttività e alle transizioni di fase elettroniche nei materiali contenenti attinidi.
Applicazioni
Gli usi attuali e ipotizzati sono principalmente in quattro settori:
- fonte di neutroni
- sorgente di raggi γ
- fonte di radiazioni ionizzanti
- potenziale carburante per veicoli spaziali
L’uso più importante dell’americio è quale rivelatore di fumo dove il metallo è posto sotto forma di ossido. In questi dispositivi, le particelle α emesse interagiscono con le molecole presenti nell’aria, ionizzandole e producendo un flusso di corrente elettrica tra due elettrodi. Quando del fumo penetra nel rivelatore, le particelle α vengono assorbite o deviate dalle particelle di fumo, provocando una diminuzione della corrente: questo calo di corrente viene rilevato come anomalia e attiva l’allarme.
il 3 Giugno 2021