פרמיום הוא יסוד כימי רדיואקטיבי המתקבל באופן מושרה על ידי התמרה גרעינית, שבה התגובות מהסוג גרעיני המסוגלים לשנות יציבה נחשב אלמנט ליבה באופן מלאכותי, ובכך לגרום איזוטופ רדיואקטיבי של הטבע או אלמנט שאינו קיים באופן טבעי.
אלמנט זה התגלה בשנת 1952, במהלך הבדיקה הגרעינית הראשונה והמצליחה "איבי מייק", שבוצעה על ידי קבוצת מדענים מאוניברסיטת קליפורניה בניהולו של אלברט גיורסו. פרמיום התגלה כתוצר מפיצוץ פצצת המימן הראשונה באוקיאנוס השקט.
כעבור שנים, פרומיום הושג באופן סינתטי בכור גרעיני, תוך הפצצת פלוטוניום בנויטרונים; ובציקלוטרון, מפציץ אורניום -238 עם יוני חנקן.
פרמיום מיוצר כיום באמצעות שרשרת ארוכה של תגובות גרעיניות, הכוללת הפגזת כל איזוטופ בשרשרת באמצעות נויטרונים ואז מאפשרת לאיזוטופ שנוצר לעבור ריקבון בטא.
מבנה כימי
המספר האטומי של פרמיום (Fm) הוא 100 והתצורה האלקטרונית שלו היא 5 f 12 7 s 2 . בנוסף, הוא ממוקם בתוך קבוצת האקטינידים המהווים חלק מתקופה 7 בטבלה המחזורית, ומכיוון שמספר האטום שלה גדול מ- 92, הוא מכונה יסוד טרנס-אורני.
במובן זה פרמיום הוא יסוד סינטטי ולכן אין לו איזוטופים יציבים. מסיבה זו אין לה מסה אטומית סטנדרטית.
באופן דומה, האטומים - שהם איזוטופים זה מזה - הם בעלי אותו מספר אטומי אך מסה אטומית שונה, בהתחשב בעובדה שישנם 19 איזוטופים ידועים של היסוד, החל ממסה אטומית 242 עד 260.
עם זאת, האיזוטופ שניתן לייצר בכמויות גדולות על בסיס אטומי הוא Fm-257, עם מחצית החיים של 100.5 יום. איזוטופ זה הוא גם הגרעין עם המסה והמספר האטומי הגבוה ביותר שאי פעם מבודד מכל כור או חומר המיוצר על ידי מתקן תרמי גרעיני.
למרות שהפרמיום -257 מיוצר בכמויות גדולות יותר, הפיריום -255 הפך להיות זמין יותר על בסיס קבוע, והוא משמש בתדירות גבוהה יותר למחקרים כימיים ברמת העקיבה.
נכסים
התכונות הכימיות של פרמיום נחקרו בכמויות מינימליות בלבד, כך שכל המידע הכימי הזמין שהתקבל הוא מניסויים שנערכו עם עקבות היסוד. למעשה, במקרים רבים מחקרים אלו נעשים עם מעט אטומים בלבד, או אפילו אטום אחד בכל פעם.
על פי החברה המלכותית לכימיה, לפרמיום יש נקודת התכה של 1527 מעלות צלזיוס (2781 מעלות צלזיוס או 1800 K), הרדיוס האטומי שלה הוא 2.45 Å, הרדיוס הקוונטי שלה הוא 1.67 Å, ו טמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס נמצאת במצב המוצק (מתכת רדיואקטיבית).
באופן דומה, רוב תכונותיו כגון מצב חמצון, אלקטרוניות, צפיפות, נקודת רתיחה, בין השאר, אינן ידועות.
נכון להיום, אף אחד לא הצליח לייצר דגימה גדולה מספיק של פרמיום כדי להיראות, אם כי הציפייה היא שכמו אלמנטים דומים אחרים, מדובר במתכת אפורה כסופה.
התנהגות בפתרונות
פרמיום מתנהג בתנאים לא צמצומים חזק בתמיסה מימית כצפוי ליון אקטיניד טריפלנטי.
בתמיסות חומצה הידרוכלורית, חומצה חנקתית ו ammonium thiocyanate, פרמיום יוצר קומפלקסים אנוניים עם הליגנדים הללו (מולקולה או יון הנקשרים לקטיון מתכת ליצירת קומפלקס), אותם ניתן לספוג ואז לחלוט ממנו עמודות חילופי אניונים.
בתנאים רגילים, פרמיום קיים בתמיסה כיון ה- Fm 3+ , שיש לו מדד לחות של 16.9 וקבוע ניתוק חומצה של 1.6 × 10 -4 (pKa = 3.8); כך, ככל הנראה, הכריעה במתחמי האקטיניד האחורי היא בעיקר יונית באופייה.
כמו כן, יון ה- Fm 3+ צפוי להיות קטן יותר מאשר יוני ה- 3+ שקדמו (פלוטוניום, אמריציום או יוני קוריום), בגלל המטען הגרעיני האפקטיבי הגבוה יותר; לפיכך, פרמיום היה צפוי ליצור קשרים מתכתיים-ליגנדים קצרים וחזקים יותר.
מצד שני, ניתן להפחית בקלות את הפרמיום (III) לפרמיום (II); לדוגמה, עם כלוריד סמריום (II), איתו משתטף פרמיום (II).
פוטנציאל רגיל אלקטרודה
פוטנציאל האלקטרודה הוערך בכ -1.15 V ביחס לאלקטרודה המימן הרגילה.
באופן דומה, לזוג Fm 2+ / Fm 0 יש פוטנציאל אלקטרודה של -2.37 (10) V, המבוסס על מדידות פולארוגרפיות; כלומר של וולטמטריה.
ריקבון רדיואקטיבי
כמו כל היסודות המלאכותיים, הפרמיום עובר ריקבון רדיואקטיבי הנגרם בעיקר מחוסר היציבות המאפיין אותו.
זה כל כך בגלל השילובים של פרוטונים ונויטרונים שאינם מאפשרים לשמור על שיווי משקל, ומשתנים או מתפוררים באופן ספונטני עד שהם מגיעים לצורה יציבה יותר, ומשחררים חלקיקים מסוימים.
דעיכה רדיואקטיבית זו מתרחשת באמצעות ביקוע ספונטני דרך פירוק אלפא (בהיותו יסוד כבד) בקליפורניה -253.
שימושים וסיכונים
היווצרות פרמיום אינה מתרחשת באופן טבעי ולא נמצאה בקרום כדור הארץ, ולכן אין סיבה לשקול את השפעותיו הסביבתיות.
בגלל הכמויות הקטנות של הפריום המיוצר ומחצית החיים הקצר שלו, אין בו כיום שימושים מחוץ למחקר מדעי בסיסי.
במובן זה, כמו כל היסודות הסינתטיים, איזוטופים פרמיום הם רדיואקטיביים ביותר ונחשבים רעילים ביותר.
למרות שמעט אנשים באים במגע עם פרמיום, הנציבות הבינלאומית להגנה רדיולוגית קבעה מגבלות חשיפה שנתיות לשני האיזוטופים היציבים ביותר.
עבור fermium-253, גבול הבליעה נקבע על 107 בקברל (1 Bq שווה לפירוק אחד בשנייה) וגבול השאיפה הוא 105 Bq; עבור fermium-257 הערכים הם 105 Bq ו 4000 Bq בהתאמה.
הפניות
- גיורסו, א '(2003). אינשטיין ופרמיום. חדשות כימיה והנדסה, 81 (36), 174-175. התאושש מ- pubs.acs.org
- בריטניקה, א '(נ'). פרמיום. התאושש מ- britannica.com
- החברה המלכותית לכימיה. (sf). פרמיום. נשלח מ- rsc.org
- מחשבה. (sf). עובדות פרמיום. התאושש מ- thoughtco.com
- ויקיפדיה. (sf). פרמיום. נשלח מ- en.wikipedia.org