అమెరీషియం

అమెరీషియం రేడియో ధార్మికత కలిగిన, ట్రాన్స్‌యురానిక్ (transuranic:యురేనియం కన్న ఎక్కువ పరమాణు సంఖ్య కలిగిన) రసాయనిక మూలకం. ఈ మూలకం యొక్క పరమాణు సంఖ్య 95. ఈ మూలకం యొక్క సంకేత అక్షర Am .

అమెరీషియం మూలకం ఆక్టి నాయిడ్ సమూహానికి చెందినది.ఈ ఆక్టినాయిడు, మూలక పరివర్తన పట్టికలో లాంథనాయిడు సమూహానికి చెందిన యూరోపియం మూలకంనకు క్రింద యున్నది.అందుకనే ఈ మూలకానికి అమెరికా ఖండం పేరు చేరి అమెరీషియంఅయ్యింది.^[2]

బర్కిలీ లోని కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన గ్లెన్ టి .సిబోర్గ్ నేతృత్వం లోని శాస్త్రవేత్తలు 1944 లో అమెరీషియం మూలకాన్ని కనుగొన్నారు^[3].ట్రాన్స్ యురేనియం శ్రేణిలో అమెరీషియం మూడవ మూలక మైనప్పటికి, భారమూలకం క్యూరియం తరువాత కనుగొనబడిన నాలుగవ మూలకం. అయితే దీని ఆవిష్కరణనను రహస్యంగా ఉంచి 1945 లో ప్రకటించారు. యురేనియం లేదా ప్లూటోనియంను న్యూక్లియ రు రియాక్టరులో న్యూట్రానులతో బలంగా డీ కొట్టడం వలన అమెరీషియం ఉత్పత్తి అగును. ఒక టన్ను, వాడిన యురోనియం ఇంధనంలో 100 గ్రాముల అమెరీషియం లభించును. దీనిని విస్తృతంగా ఆయొనీకరణ గది లోని స్మోక్ డిటేక్టరులలో ఉపయోగిస్తారు.^[4] అలాగే న్యూట్రాన్ వనరులలో, పారిశ్రామిక ప్రమాపకం (guages ) లలో ఉపయోగిస్తారు. న్యూక్లియర్ విద్య్హుఘటకాలలో, అంతరిక్ష వాహక నౌకలలో ఇంధనంగా ఉపయోగిం చుట పై పరిశోధనలు కొనసాగుతున్నాయి.

గతంలో అణుపరీక్షలు చెయ్యునప్పుడు, ఒకవేళ అమెరిషియం ఏర్పడినప్పటికీ, ఉద్దేశ్య పూర్వకంగా, మూలకాన్ని సృష్టించి, వేరుచెయ్యడం మాత్రం 1944 లో జరిగింది.బర్కిలో లోని కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయంలో గ్లెన్ టి. సిబోర్గ్, లియోన్ ఒ.మోర్గాన్, రాల్ఫ్ ఎ జేమ్సు, ఆల్బర్ట్ ఘిఒర్సోలు సంయుక్తంగా ఈ మూలకమును ఉత్పత్తి చేసారు.^[5] ఈ ప్రయోగానికి 60 అంగుళాల సైక్లోట్రోన్ పరికరాన్ని ఉపయోగించారు. ఉత్పత్తి చేసిన మూలకాన్ని యూనివర్సిటి ఆఫ్ చికాగోలోని ఖనిజ రసాయన ప్రయోగశాలలో పరీక్షించికొత్త మూలకమని నిర్ధారించారు.తేలికగా ఉండే నెప్ట్యూనియం, ప్లుటోనియం, బరువైన క్యూరియం లతరువాత కనుగొన్న నాల్గవ ట్రాన్సుయురేనియం మూలకం అమెరిసియం.

అమెరీషియం మెత్తనైన, రేడియోధార్మికత కలిగిన, వెండి లా కనిపించే లోహం. ఈ లోహం యొక్క తరచుగా లభించే ఐసోటోపులు ²⁴¹Am, రసాయనిక ²⁴³Am.అమెరీషియం యొక్క ఐసోటోపులు అనియు రెడియోధార్మికత కలిగినవి^[6] సమ్మేళనంలలో వీటి ఆక్సీకరణ స్థితి ⁺³ స్థాయి, ముఖ్యంగా ద్రవరూపంగా ఉన్నప్పుడు. దీనిని సైక్లోట్రోనులో ఇర్రాడియేసనుచేసి, డైఅక్సైడును నైట్రిక్ ఆమ్లంలో కరగించి, అమ్మోనియం ద్రవాన్ని ఉపయో గించి పదార్థాన్ని అవక్షేపిచెదరు.

ఆవర్తన పట్టికలో ప్లుటోనియంనకు కుడివైపున, క్యూరియానికి ఎడమ వైపున, లాంథనాయిడు సమూహానికి చెందిన యురోపియానికి క్రిందగడిలో అమెరిషియాన్ని ఉంచడం జరిగింది. భౌతిక రసాయనిక ధర్మాలలో యురోపియంతో ఎక్కువ సామీప్యాన్ని కలిగియున్నది. అమెరిషియం ఎక్కువ రేడియో ధార్మికత కలిగిన మూలకం. తాజాగా ఉత్పత్తి చెయ్యబడిన అమెరిషియం వెండిలా తెల్లగా లోహ మెరుపును కలిగి యుండును. గాలితో సంపర్కం వలన క్రమంగా మెరుపు తగ్గును. అమెరిషియంసాంద్రత క్యూరియం (13.52 g/cm³,, ప్లుటోనియం (19.8 g/cm³) సాంద్రతల కన్న తక్కువగా12 గ్రాములు/సెం.మీ³.కలిగియున్నది. అయితే దీనియొక్క అధిక పరమాణు భారం కారణంగా యురోపియం (5.264 g/cm³) కన్నఎక్కువసాంద్రత కలిగిఉన్నది

అమెరిషియం అణువు ఆరుభుజాల స్పటిక సౌష్టవ నిర్మాణం కలిగి యున్నది. నాలుగు పరమాణువులు చేరి స్పటిక నిర్మాణంలో భాగస్వామ్యం వహించును. పీడనం,, ఉష్ణోగ్రత ల హెచ్సుతక్కువల ననుసరించి స్పటిక నిర్మాణంలో మార్పులు చోటు చేసుకోనును. సాధారణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద పీడనాన్ని 5 GPa కు సంకోచింపచేసిన α-అమెరిషియం ముఖకేంద్రీయ ఘనాకృతి స్పటికనిర్మాణపు, β-గా మారుతుంది. గది ఉష్ణోగ్రత మొదలుకొని వివిధ ఉష్ణోగ్రతల స్థాయివరకు పరాయస్కాంత తత్వాన్ని ప్రదర్శి స్తుంది . ఈ లక్షణం దీని పొరుగు మూలకమైన క్యూరియం ప్రదర్శించే యాంటి ఫెర్రో మాగ్నిటిక్ ట్రాన్సిషన్ కన్న భిన్నమైనది

అమెరిషియం నీటితో సులభంగా రసాయనిక చర్యలో పాల్గొనును,, ఆమ్లాలలో కరుగుతుంది. అమెరిషియం ఎక్కువగా సాధారణ అక్సీకరణ స్థాయి +3 స్థాయిని కలిగియుండును.^[7] +3 ఆక్సీకరణ స్థితిలో అమెరిషియం సమ్మేళనాలు స్థిరమైన క్షయికరణ, ఆక్సీకరణ లక్షణాలు కలిగి యుండును. రసాయనిక ధర్మాలలో ఎక్కువ లాంథనాయిడులతో సామీప్యత ప్రదర్శించును .

అమెరీషియం8 పరమాణు ఐసోమరులను కలిగియున్నది. అమెరిషియం యొక్క ఐసోటోపులలో అతి ఎక్కువ అర్ధ జీవిత కాలాన్ని కలిగి యున్నవి ²⁴¹Am, ²⁴³Am. ²⁴¹Am యొక్క అర్ధ జీవిత కాలం 432.2సంవత్సారాలు, ^{[4] 243}Am యొక్క అర్ధ జీవితకాలం 7,370 సంవత్సారాలు^[5].పరమాణు ఐసోమరు ^242m1Am యొక్క అర్ధజీవిత కాలం 141 సంవత్సరాలు.మిగతా ఐసోటోపులు, ఐసోమరుల అర్ధజీవిత కాలవ్యవధి 0.64 మైక్రో సెకండులు (²⁴⁵m1Am ) మొదలుకొని50.8 గంటలు (²⁴⁰Am) ఉండును.

ప్రాథమిక పరిశోధనల ఫలితంగా 4 రకాల అమెరిషియం ఐసోటోపులు ²⁴¹Am, ²⁴²Am, ²³⁹Am and ²³⁸Am. ఉత్పత్తి చెయ్యబడినవి. అమెరీషియం-241 నేరుగా ప్లుటోనియం నుండి, ఒక న్యూట్రానును శోషించదం ద్వారా ఏర్పడును.దీని యొక్క అర్ధ జీవితకాలాన్నిమొదట 510±20 సంవత్సరాలుగా లెక్కించారు. కాని తరువాతి కాలంలో దానిని 432.2 సంవత్సారాల కాలంగా సవరించారు.^[8]

${\displaystyle \mathrm {^{239}_{\ 94}Pu\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 94}^{240}Pu\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 94}^{241}Pu\ {\xrightarrow[{14.35\ yr}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 95}^{241}Am\ \left(\ {\xrightarrow[{432.2\ yr}]{\alpha }}\ _{\ 93}^{237}Np\right)} }$

రెండవ ఐసోటోపు ²⁴²Amను, న్యూట్రానును బలంగా ²⁴¹Am ఉపరితలం మీద డీ కొట్టించడం వలన ఏర్పడును. ²⁴²Am ఐసోటోపు వేగంగా క్షీణత (β-decay, ) చెందటం వలన క్యూరియం ఐసోటోపు ²⁴²Cmగా మారును.ఈ ఐసోటోపు యొక్క క్షయికరణ అర్ధజీవిత కాలాన్ని 17గటలుగా నిర్ణయించారు.ప్రస్తుతం అంగీకరించిన విలువ 16.02 గంటలు.

${\displaystyle \mathrm {^{241}_{\ 95}Am\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 95}^{242}Am\ \left(\ {\xrightarrow[{16.02\ h}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 96}^{242}Cm\right)} }$

ఐసోటోపుల పరమాణు కేంద్రకోత్పత్తి(nucleosyntheses)

అమెరిషియాన్ని నేరుగా యురేనియం నుండి ఉత్పత్తి చెయ్యడం జరుగదు. ప్లుటోనియం ఐసోటోపు ²³⁹Pu నుండి ఉత్పత్తి సెయ్యుదురు. అందువలన మొదట యురేనియం నుండి ప్లుటోనియం ²³⁹₉₄PU ఐసోటోపును ఉత్పత్తి చెయ్యుదురు.

${\displaystyle \mathrm {^{238}_{\ 92}U\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow[{23.5\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow[{2.3565\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu} }$

ఏర్పడిన ప్లుటోనియం ఐసోటోపు ²³⁹Pu రెండు న్యుట్రానులతొ బంధనంద్వారా²⁴¹PUగా ఏర్పడి β-క్షీణత వలన ²⁴¹Amగా మారుతుంది.

${\displaystyle \mathrm {^{239}_{\ 94}Pu\ {\xrightarrow {2(n,\gamma )}}\ _{\ 94}^{241}Pu\ {\xrightarrow[{14.35\ yr}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 95}^{241}Am} }$

ప్రకృతి సిద్ధమైన, స్వాభావికంగా భూమిలో ఏర్పడిన అమెరిషియం లభ్యమయ్యే అవకాశం లేదు.అమెరిషియం యొక్క అత్యంత సాధారణ ఐసోటోపులు 241Am,243Am, ఎక్కువ అర్ధజీవిత కాలవ్యవధి 432.2, 7,370 సంవత్సరాలు మాత్రమే.అనగా భూమి ఏర్పడినప్పుడు ఏర్పడిన అమెరిషియం ఎప్పుడో నశించి పోయింది. అందువలన అమెరిషియం ప్రస్తుతం 1945, 1980 మధ్య కాలంలో భూమిమీద పరమాణు బాంబులు, అణు ఆయుధాలు పరీక్షించిన ప్రాంతాలలో,, అణు ప్రమాదాలు సంభవించిన రష్యా లోని చెర్నోబిల్, జపానులోని ఫుకిషిమా పరమాణు విద్యుత్తు కేంద్రాల ప్రాంతాలలో మాత్రమే లభించే అవకాశమున్నది.

ఉదాహరణకు 1952 నవంబరు 1 లో అమెరికాలో హైడ్రోజన్ పరమాణు బాంబును ప్రయోగాత్మకంగా పేల్చిన పరిసరాలలో ఆక్టినాయిడులతో పాటు అమెరిషియం యొక్క ఆనవాళ్ళు ఎక్కువ పాళ్ళలోనే గుర్తించారు.ఇది సైనిక రహస్యం కనుక 1956 వరకు బహిరంగ పర్చలేదు. 1945జులై 16 తారీఖున న్యూ మెక్సికో లోని అల్మోగోర్దోలో ప్లుటోనియం ఆధారిత ట్రినిటీ పరమాణు బాంబు ప్రయోగాత్మకంగా పేల్చిన ప్రదేశంలో కూడా అమెరిషియం-241 ఆనవాలు గుర్తించారు. 1968 లో గ్రీన్లాండ్ లో నాలుగు హైడ్రోజన్ బాంబులను తీసుకెళ్ళుచు US B -52 బాంబరు కూలి పోయిన పతనమైన చోట కూడా అధిక స్థాయిలో అమెరిషియం ఉనికిని గుర్తించారు.మిగతా ప్రాంతాలలో అమెరిషియం వలన ఏర్పడిన రేడియో ధార్మికత చాలా స్వల్ప ప్రమాణం 0.01 picocuries/g (0.37 mBq/g).ఉండును.వాతావరణంలోని అమెరిషియం సమ్మేళనాలు ద్రావాణాలలో అంతగా కరుగనందున మట్టి రేణు వులలో ఉండి పోవును.

అమెరిషియాన్ని కృత్తిమంగా ఉత్పత్తి చెయ్యడం జరుగుతున్నది.ఒకటన్ను వాడిన యురేనియం వ్యర్ధంనుండి, 100 గ్రాముల వివిధరకాలైన అమెరిషియం ఐసోటోపులు ఏర్పడును.ఇందులో ఎక్కువ పాళ్ళు ²⁴¹Am, ²⁴³Am.

ఈ కొత్త లోహాన్ని వీటి యొక్క ఆక్సైడ్‌లనుండి, సంక్లిష్ట బహుళ స్థాయిపద్ధతిలో ఉత్పత్తి చెయ్యడం జరిగింది. మొదట ప్లుటోనియం-239 నైట్రేట్ ( ²³⁹PuNO₃) ద్రావణాన్నిప్లాటినం తగడు/పట్టి/రేకు మీద 0.5 సెం.మీ².వైశాల్యంపరిధిలో పూతగా పూసి, ద్రవాన్ని ఇగిర్చి, క్రమంగా చలార్చడం ద్వారా ప్లుటోనియం డైఆక్సైడ్ ఏర్పడునట్లు చేయ్యుదురు.అవక్షేపాన్ని పేరక్లోరిక్ ఆమ్లంలో కరగించి అయాంపరివర్తనం (ion exchange) ద్వారా క్యూరియం ఐసోటోపును వేరు చేసి, అమెరిషియం ఉత్పత్తి చెయ్యుదురు.

మొదటగా ఉత్పత్తి చెయ్యబడిన అమెరిషియం ప్రమాణం కేవలం కొద్ది మిల్లిగ్రాముల భారం ఉండేది,1951 లో అమెరిషియం (iii) ఫ్లోరైడ్‌ను బేరియంతో 1100⁰C వద్ద, పీడన రహితస్థితిలో క్షయికరించడం ద్వారా 40-200 గ్రాముల అమెరిషియాన్ని ఉత్పత్తి చెయ్యడం జరిగింది.^[10]

అమెరిషియం యొక్క సమ్మేళన పదార్థాలను క్షయింప చెయ్యడం ద్వారా లోహ అమెరిషియాన్ని ఉత్పత్తి చెయ్యవచ్చును. అమెరిషియం ఫ్లోరైడ్ (Americium (III) fluoride) ను టాంటాలం, టంగ్‌స్టన్ లతో తయారుచేసిన పరికరంలో, నీరు, గాలిని, తొలగించి, పీడన రహిత వాతావరణంలో బేరియం లోహంతో క్షయికరించడం వలన లోహ అమెరిషియం ఏర్పడును.^[10][11]

${\displaystyle \mathrm {2\ AmF_{3}\ +\ 3\ Ba\ \longrightarrow \ 2\ Am\ +\ 3\ BaF_{2}} }$

మరొక ప్రత్యామ్నాయ పద్ధతి అమెరిషియం డై అక్సైడును ల్యాంథనం లేదా థోరియం చే క్షయికరణ కావించినను అమెరిషియం లోహం ఏర్పడును

${\displaystyle \mathrm {3\ AmO_{2}\ +\ 4\ La\ \longrightarrow \ 3\ Am\ +\ 2\ La_{2}O_{3}} }$