Struttura, proprietà, usi e rischi del fermio

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Egbert Haynes
Struttura, proprietà, usi e rischi del fermio

Il fermium è un elemento chimico radioattivo che si ottiene in modo indotto dalla trasmutazione nucleare, in cui reazioni di tipo nucleare sono in grado di alterare artificialmente il nucleo di un elemento considerato stabile, dando così origine ad un isotopo di natura radioattiva o ad un elemento che non esiste naturalmente.

Questo elemento fu scoperto nel 1952, durante il primo test nucleare riuscito "Ivi Mike", condotto da un gruppo di scienziati dell'Università della California sotto la direzione di Albert Ghiorso. Il fermio è stato scoperto come prodotto della prima esplosione di una bomba all'idrogeno nell'Oceano Pacifico..

Anni dopo il fermio è stato ottenuto sinteticamente in un reattore nucleare, bombardando il plutonio con neutroni; e in un ciclotrone, bombardando l'uranio-238 con ioni di azoto.

Il fermio è attualmente prodotto attraverso una lunga catena di reazioni nucleari, che comporta il bombardamento di ogni isotopo della catena con neutroni e quindi il fatto che l'isotopo risultante subisca un decadimento beta..

Indice articolo

  • 1 Struttura chimica
  • 2 Proprietà
  • 3 Comportamento nelle soluzioni
    • 3.1 Potenziale normale dell'elettrodo
    • 3.2 Decadimento radioattivo
  • 4 Usi e rischi
  • 5 Riferimenti

Struttura chimica

Il numero atomico del fermio (Fm) è 100 e la sua configurazione elettronica è [Rn] 5F12 7SDue. Inoltre, si trova all'interno del gruppo di attinidi che fanno parte del periodo 7 della tavola periodica e, poiché il suo numero atomico è maggiore di 92, è chiamato elemento transuranico..

In questo senso, il fermio è un elemento sintetico e quindi non ha isotopi stabili. Per questo motivo non ha una massa atomica standard.

Allo stesso modo, gli atomi -che sono isotopi l'uno dell'altro- hanno lo stesso numero atomico ma massa atomica diversa, considerando che ci sono quindi 19 isotopi noti dell'elemento, che vanno dalla massa atomica 242 a 260.

Tuttavia, l'isotopo che può essere prodotto in grandi quantità su base atomica è Fm-257, con un'emivita di 100,5 giorni. Questo isotopo è anche il nuclide con il numero atomico e la massa più elevati mai isolati da qualsiasi reattore o materiale prodotto da un impianto termonucleare..

Sebbene il fermio-257 sia prodotto in quantità maggiori, il fermio-255 è diventato più ampiamente disponibile su base regolare ed è più spesso utilizzato per studi chimici a livello di tracciante..

Proprietà

Le proprietà chimiche del fermio sono state studiate solo con quantità minime, in modo che tutte le informazioni chimiche disponibili che sono state ottenute provengano da esperimenti condotti con tracce dell'elemento. In effetti, in molti casi questi studi vengono eseguiti con pochi atomi, o anche un atomo alla volta..

Secondo la Royal Society of Chemistry, il fermio ha un punto di fusione di 1527 ° C (2781 ° F o 1800 K), il suo raggio atomico è 2,45 Å, il suo raggio covalente è 1,67 Å e una temperatura di 20 ° C è allo stato solido (metallo radioattivo).

Allo stesso modo, la maggior parte delle sue proprietà come lo stato di ossidazione, l'elettronegatività, la densità, il punto di ebollizione, tra le altre, sono sconosciute..

Ad oggi, nessuno è riuscito a produrre un campione di fermio abbastanza grande da essere visto, anche se l'aspettativa è che, come altri elementi simili, sia un metallo grigio argento..

Comportamento nelle soluzioni

Il fermio si comporta in condizioni non fortemente riducenti in una soluzione acquosa come previsto per uno ione attinide trivalente.

In soluzioni concentrate di acido cloridrico, acido nitrico e tiocianato di ammonio, il fermio forma complessi anionici con questi ligandi (una molecola o ione che si lega a un catione metallico per formare un complesso), che possono essere adsorbiti e quindi eluiti da colonne di scambio anionico.

In condizioni normali, il fermio esiste in soluzione come ione Fm3+, che ha un indice di idratazione di 16,9 e una costante di dissociazione acida di 1,6 × 10-4 (pKa = 3,8); cosicché si ritiene che il legame nei complessi attinidi posteriori sia principalmente di carattere ionico.

Allo stesso modo, lo ione Fm3+ essere più piccolo degli ioni An3+ (ioni plutonio, americio o curio) precedente, a causa della maggiore carica nucleare efficace del fermio; pertanto ci si aspetterebbe che il fermio formi legami metallo-ligando più brevi e più forti.

D'altra parte, il fermio (III) può essere ridotto abbastanza facilmente a fermio (II); per esempio, con il cloruro di samario (II), con cui il fermio (II) co-precipita.

Potenziale normale dell'elettrodo

Il potenziale dell'elettrodo è stato stimato essere di circa -1,15 V rispetto all'elettrodo a idrogeno standard.

Allo stesso modo, la coppia FmDue+/ Fm0 ha un potenziale dell'elettrodo di -2,37 (10) V, sulla base di misurazioni polarografiche; cioè voltammetria.

Decadimento radioattivo

Come tutti gli elementi artificiali, il fermio subisce un decadimento radioattivo causato principalmente dall'instabilità che lo caratterizza..

Ciò è dovuto alle combinazioni di protoni e neutroni che non consentono di mantenere l'equilibrio, e cambiano o decadono spontaneamente fino a raggiungere una forma più stabile, rilasciando alcune particelle..

Questo decadimento radioattivo avviene attraverso una fissione spontanea attraverso una decomposizione alfa (essendo un elemento pesante) nel californio-253.

Usi e rischi

La formazione del fermio non avviene naturalmente e non è stata trovata nella crosta terrestre, quindi non c'è motivo di considerare i suoi effetti ambientali..

A causa delle piccole quantità di fermio prodotte e della sua breve emivita, attualmente non ci sono usi al di fuori della ricerca scientifica di base..

In questo senso, come tutti gli elementi sintetici, gli isotopi del fermio sono estremamente radioattivi e sono considerati altamente tossici.. 

Sebbene poche persone entrino in contatto con il fermio, la Commissione internazionale per la protezione radiologica ha stabilito limiti di esposizione annuali per i due isotopi più stabili..

Per il fermio-253, il limite di assunzione è stato fissato a 107 becquerel (1 Bq equivale a una decomposizione al secondo) e il limite di inalazione a 105 Bq; per il fermio-257, i valori sono rispettivamente 105 Bq e 4000 Bq.

Riferimenti

  1. Ghiorso, A. (2003). Einsteinio e fermio. Notizie di chimica e ingegneria, 81 (36), 174-175. Recuperato da pubs.acs.org
  2. Britannica, E. (s.f.). Fermio. Recuperato da britannica.com
  3. Royal Society of Chemistry. (s.f.). Fermio. Estratto da rsc.org
  4. ThoughtCo. (s.f.). Fatti sul fermio. Recuperato da thoughtco.com
  5. Wikipedia. (s.f.). Fermio. Estratto da en.wikipedia.org

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