AYNŞTAYNYUM
Temel özellikleri | |
Atom numarası | 99 |
Element serisi | Aktinitler |
Grup, periyot, blok | -, 7, f |
Görünüş | Gümüş renkli |
Atom ağırlığı | g/mol |
Elektron dizilimi | He 1s2 2s2 2p1 |
Enerji seviyesi başına Elektronlar |
2, 3 |
CAS kayıt numarası | {{{CAS_kayıt_numarası}}} |
Fiziksel Özellikleri | |
Maddenin hâli | Katı |
Yoğunluk | 2,34 g/cm³ |
Sıvı hâldeki yoğunluğu | 2,08 g/cm³ |
Ergime noktası | 2349 °K 2076 °C |
Kaynama noktası | 4200 °K 3927 °C |
Ergime ısısı | 50,2 kJ/mol |
Buharlaşma ısısı | 480 kJ/mol |
Isı kapasitesi | 11,087 J/(mol·K) |
Atom özellikleri | |
Kristal yapısı | Rombohedral |
Yükseltgenme seviyeleri | 3 (hafif asidik oksit) |
Elektronegatifliği | 2,04 Pauling ölçeği |
İyonlaşma enerjisi | 800,6 kJ/mol |
Atom yarıçapı | 85 pm |
Atom yarıçapı (hes.) | 87 pm |
Kovalent yarıçapı | 82 pm |
Van der Waals yarıçapı | 208 pm |
Diğer özellikleri | |
Elektrik direnci | 150 nΩ·m (20°C’de) |
Isıl iletkenlik | 27,4 W/(m·K) |
Isıl genleşme | 5-7 µm/(m·K) (25°C’de) |
Ses hızı | 16200 m/s (25 °C’de) |
Mohs sertliği | 9,3 |
Vickers sertliği | 49000 MPa |
Brinell sertliği | ? MPa |
Aynştaynyum veya Einsteinium, atom numarası 99 olan, uranyumun sürekli ısınmasıyla veya termonükleer tepkimeler sırasında oluşan yapay elementtir. 1952’de Argonne, Los Alamos Ulusal Laboratuvarlarında (ABD) Albert Ghiorso tarafından bulunmuştur. İsmi Albert Einstein anısına konulmuştur. Kısaltması Es’dir.
Einsteinium, 1952’deki ilk hidrojen bombası patlamasının enkazının bir bileşeni olarak keşfedildi. En yaygın izotop olan einsteinium-253 (yarılanma ömrü 20.47 gün), birkaç özel yüksek güçlü nükleer reaktörde kaliforniyum -253’ün bozunmasından yapay olarak üretildi. Yılda bir miligram düzeyinde toplam verim ile. Reaktör sentezini, einsteinium-253’ü diğer aktinitlerden ve bunların bozunma ürünlerinden ayırmanın karmaşık bir işlemi izler. Diğer izotoplar, çeşitli laboratuarlarda, ancak çok daha küçük miktarlarda, ağır aktinit elementlerini hafif iyonlarla bombardıman ederek sentezlenir. Üretilen küçük miktarlarda einstein ve en kolay üretilen izotopunun kısa yarı ömrü nedeniyle, şu anda temel bilimsel araştırma dışında neredeyse hiçbir pratik uygulama yoktur. Özellikle, einsteinium, 1955’te yeni mendelevium elementinin 17 atomunu ilk kez sentezlemek için kullanıldı.
Einsteinium yumuşak, gümüşi, paramanyetik bir metaldir. Kimyası, +3 oksidasyon durumunun üstünlüğü ile geç aktinitlerin tipik bir örneğidir; +2 oksidasyon durumuna da özellikle katılarda erişilebilir. Einsteinium-253’ün yüksek radyoaktivitesi, görünür bir parıltı üretir ve gram başına yaklaşık 1000 watt’lık salınan ısı ile kristalin metal kafesine hızla zarar verir. Özelliklerini incelemedeki zorluk, einsteinium -253’ün berkelyuma bozunmasından kaynaklanmaktadır -249 ve ardından kaliforniyum -249, günde yaklaşık %3 oranındadır. En uzun yarı ömre sahip einsteinium izotopu olan einsteinium-252 (yarılanma ömrü 471.7 gün), fiziksel özelliklerin araştırılması için daha uygun olacaktır, ancak üretilmesi çok daha zor olduğu ve yalnızca çok küçük miktarlarda mevcut olduğu kanıtlanmıştır. toplu olarak.[1] Einsteinyum, saf haliyle makroskopik miktarlarda gözlenen en yüksek atom numarasına sahip elementtir ve bu, yaygın kısa ömürlü izotop einsteinium-253’tür. [2]
Tüm sentetik transuranik elementler gibi, einsteinium izotopları da çok radyoaktiftir ve yutulduğunda sağlık açısından oldukça tehlikeli kabul edilir. [3]
TARİHÇE
O zamanlar, çoklu nötron emiliminin son derece nadir bir süreç olduğu düşünülüyordu, ancak 24494Pu uranyum çekirdekleri tarafından daha fazla nötronun yakalanabileceğini ve böylece kaliforniyumdan daha ağır yeni elementlerin üretilebileceğini belirtti. [4]
Bununla birlikte, bazı 238 U atomları, iki ek nötron emebilir (toplamda 17), bu da 255 Es ile sonuçlanır ve ayrıca başka bir yeni element olan fermiyumun 255 Fm izotopu ile sonuçlanır . [7] Soğuk Savaş gerilimleri ve nükleer teknolojilerde Sovyetler Birliği ile rekabet nedeniyle, yeni elementlerin keşfi ve çoklu nötron yakalamayla ilgili yeni veriler başlangıçta ABD ordusunun emriyle 1955’e kadar gizli tutuldu. [4] [8] [9] Bununla birlikte, bu kadar çok nötronun hızlı bir şekilde yakalanması, sözde r-sürecinin gerekli doğrudan deneysel onayını sağlayacaktır. Beta bozunmasından önce süpernova patlamalarında bazı ağır kimyasal elementlerin (nikelden daha ağır) kozmik nükleosentezini (üretimini) açıklamak için çoklu nötron absorpsiyonuna ihtiyaç vardı. Evrendeki birçok kararlı elementin varlığını açıklamak için böyle bir sürece ihtiyaç vardır. [10]
Bu arada, Berkeley ve Argonne laboratuvarlarında nitrojen -14 ve uranyum -238 [11] arasındaki nükleer reaksiyonda ve daha sonra plütonyumun yoğun nötron ışınlamasıyla 99 elementinin izotopları (yeni element 100, fermiyum) üretildi. veya kaliforniyum :
Bu sonuçlar, 1954’te, bunların unsurlar üzerinde yapılan ilk çalışmalar olmadığına dair feragatname ile birkaç makalede yayınlandı. [12][13][14][15][16] Berkeley ekibi ayrıca einsteinium ve fermiumun kimyasal özellikleri hakkında bazı sonuçlar bildirdi. [17] [18] Ivy Mike sonuçları gizliliği ve 1955 yılında yayınlanmıştır [8]
Elemanlar 99 ve 100 keşfettikleri Amerikalı ekipler bir grup ile yarışıyorlardı Nobel Fizik Enstitüsü, Stockholm, İsveç. 1953’ün sonlarında – 1954’ün başlarında, İsveçli grup uranyumu oksijen çekirdekleriyle bombardıman ederek 100 elementinin, özellikle 250 Fm’nin hafif izotoplarının sentezini başardı. Bu sonuçlar 1954’te de yayınlandı. [19] Bununla birlikte, Berkeley ekibinin önceliği, yayınları İsveç makalesinden önce olduğu için genel olarak kabul edildi ve 1952 termonükleer patlamasının daha önce açıklanmamış sonuçlarına dayanıyordu; böylece Berkeley ekibine yeni unsurları isimlendirme ayrıcalığı verildi. Tasarımına yol açan çaba olarakIvy Mike’ın kod adı Project PANDA idi, [20] element 99 şakayla “Pandamonium” olarak adlandırılmıştı [21] ancak Berkeley grubunun önerdiği resmi isimler Albert Einstein ve Enrico Fermi adlı iki tanınmış bilim adamından alınmıştır : 99 atom numaralı element, Albert Einstein’dan sonra einsteinium (sembol E) ve Enrico Fermi’den sonra atom numarası 100, fermium (Fm sembolü) olan element için isim. ” [8] Hem Einstein hem de Fermi, isimlerin ilk önerildiği ve duyurulduğu zaman arasında öldü. Bu yeni unsurların keşfi Albert Ghiorso tarafından açıklandı8–20 Ağustos 1955’te düzenlenen ilk Cenevre Atom Konferansı’nda. [4] Einsteinium için sembol ilk olarak “E” olarak verildi ve daha sonra IUPAC tarafından “Es” olarak değiştirildi. [22] [23]
ÖZELLİKLER
FİZİKSEL
Ortam koşullarında çift altıgen yapıda kristalleşen daha hafif aktinit kaliforniyum, berkelyum, küriyum ve amerikumun aksine, einsteinyumun Fm 3 m uzay grubu ve a = kafes sabiti ile yüz merkezli kübik ( fcc ) simetrisine sahip olduğuna inanılmaktadır. 575. Bununla birlikte, 300 ° C’ye ısıtıldığında fcc fazına dönüşen a = 398 pm ve c = 650 pm olan oda sıcaklığında altıgen einsteinium metal raporu vardır. [27]
Einsteinium’un radyoaktivitesinin neden olduğu kendi kendine zarar o kadar güçlüdür ki, kristal kafesi hızla yok eder [28] ve bu işlem sırasında enerji salınımı, 253 Es’in gram başına 1000 watt’ı görünür bir parıltıya neden olur. [2] Bu işlemler, einsteinyumun nispeten düşük yoğunluğuna ve erime noktasına katkıda bulunabilir. [29] Ayrıca, mevcut örneklerin küçük boyutu nedeniyle, einsteinium’un erime noktası genellikle örneğin bir elektron mikroskobu içinde ısıtıldığını gözlemleyerek çıkarıldı. [30] Böylece, küçük numunelerdeki yüzey etkileri erime noktası değerini düşürebilir.
Metal üç değerliklidir ve gözle görülür derecede yüksek bir uçuculuğa sahiptir. [31] Kendi kendine radyasyon hasarını azaltmak için, katı einsteinium ve bileşiklerinin çoğu ölçümü termal tavlamadan hemen sonra gerçekleştirilir. [32] Ayrıca, bazı bileşikler, örneğin, H için, indirgeyici gaz atmosferi altında incelenmiştir 2 O + HCI EsOCl için çok örnek kısmen onun ayrışma sırasında regrown olduğu. [33]
Katı einsteinyum ve bileşiklerinin kendi kendini yok etmesinden ayrı olarak, bu elementin çalışılmasındaki diğer içsel zorluklar arasında kıtlık (en yaygın 253 Es izotopu, miligramın altında miktarlarda yılda yalnızca bir veya iki kez bulunur) ve hızlı günde yaklaşık %3,3 oranında einsteinyumun berkelyuma ve ardından kaliforniyuma dönüşümü: [34] [35] [36]
Bu nedenle, çoğu einsteinium numunesi kontamine olur ve içsel özellikleri genellikle zaman içinde biriken deneysel verilerin geriye doğru çıkarılmasıyla çıkarılır. Kontaminasyon probleminin üstesinden gelmek için diğer deneysel teknikler arasında, lüminesans özelliklerinin incelenmesi gibi, ayarlanabilir bir lazerle einsteinyum iyonlarının seçici optik uyarılması yer alır. [37]
Einsteinium metal, oksidi ve florürü için manyetik özellikler incelenmiştir. Her üç malzeme de sıvı helyumdan oda sıcaklığına kadar Curie – Weiss paramanyetik davranışını gösterdi. Etkili manyetik momentler şu şekilde çıkarıldı:Es 2 O 3 için 10,4 ± 0,3 µ B ve Aktinitler arasında en yüksek değerler olan EsF 3 için 11,4 ± 0,3 µ B ve buna karşılık gelen Curie sıcaklıkları 53 ve 37 K’dir. [38] [39]
KİMYASAL
Tüm aktinitler gibi, einsteinium da oldukça reaktiftir. Üç değerlikli oksidasyon durumu , soluk pembe bir rengi indüklediği katılarda ve sulu çözeltide en kararlıdır. [40] İki değerlikli einsteinyumun varlığı, özellikle katı fazda sıkı bir şekilde kurulmuştur; bu +2 durumu, protaktinyum, uranyum, neptunyum, plütonyum, küriyum ve berkelyum dahil olmak üzere diğer birçok aktinitte gözlenmez. Einsteinium (II) bileşikleri, örneğin, einsteinium (III) ‘ ü samaryum (II) klorür ile indirgeyerek elde edilebilir. [41] Oksidasyon durumu +4, buhar çalışmalarından varsayılmıştır ve henüz belirsizdir. [42]
İZOTOPLAR
Kütle sayıları 240 ile 257 arasında değişen on dokuz izotop ve üç nükleer izomeri einsteinium için bilinmektedir . Hepsi radyoaktiftir ve en kararlı çekirdek olan 252 Es, 471,7 günlük yarılanma ömrüne sahiptir. [43] Sonraki en kararlı izotoplar 254 Es (yarılanma ömrü 275.7 gün), [44] 255 Es (39.8 gün) ve 253 Es (20.47 gün). Kalan tüm izotopların yarılanma ömürleri 40 saatten kısadır ve çoğu 30 dakikadan daha kısa sürede bozulur. Üç nükleer izomerden en kararlı olanı 39,3 saatlik yarı ömürler 254m Es’dir. [45]
NÜKLEER FÜSYON
Einsteinium, sürekli bir nükleer zincir reaksiyonu için düşük bir kritik kütle ile sonuçlanan yüksek bir nükleer fisyon oranına sahiptir . Bu kütle, 254 Es izotopunun çıplak bir küresi için 9.89 kilogramdır ve 30 santimetre kalınlığında bir çelik nötron reflektör eklenerek 2.9 kilograma , hatta 20 cm kalınlığındaki sudan yapılmış bir reflektörle 2.26 kilograma düşürülebilir. Bununla birlikte, bu küçük kritik kütle bile, özellikle nadir 254 Es izotopunun şimdiye kadar izole edilen toplam einsteinium miktarını büyük ölçüde aşmaktadır . [46]
DOĞAL OLUŞUM
Einsteinium’un tüm izotoplarının kısa yarı ömrü nedeniyle, herhangi bir ilkel einsteinium – yani, oluşumu sırasında Dünya’da mevcut olabilecek einsteinium – çoktan çürümüştür. Dünya’nın kabuğundaki doğal olarak oluşan aktinit uranyum ve toryumdan einsteinyum sentezi, çok sayıda nötron yakalama gerektirir ki bu son derece olası olmayan bir olaydır. Bu nedenle, tüm karasal einsteinium bilimsel laboratuvarlarda, yüksek güçlü nükleer reaktörlerde veya nükleer silah testlerinde üretilir ve sentez zamanından itibaren yalnızca birkaç yıl içinde bulunur. [6]
Dan transuranik elemanlar Amerikyum’un için fermium aynştaynyum da dahil olmak üzere, doğal olarak meydana gelen doğal nükleer fizyon reaktör de Oklo , ancak artık bunu. [47]
Einsteinium, 2008’de Przybylski’nin Yıldızı’nda gözlendi. [48]
SENTEZ VE ÇIKARMA
Einsteinium, özel yüksek akışlı nükleer reaktörlerde daha hafif aktinitleri nötronlarla bombardıman ederek çok küçük miktarlarda üretilir. Dünyanın en önemli ışınlama kaynakları, ABD, Tennessee’deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki 85 megavatlık Yüksek Akımlı İzotop Reaktörü (HFIR) [50] ve Dimitrovgrad’daki Atomik Reaktörler Araştırma Enstitüsü’ndeki (NIIAR) SM-2 döngü reaktörüdür. Rusya, [51] her ikisi de transkurium (Z > 96) elementlerin üretimine adanmıştır. Bu tesisler benzer güç ve akış seviyelerine sahiptir ve transkuryum elemanlar için benzer üretim kapasitelerine sahip olmaları beklenmektedir [52]NIIAR’da üretilen miktarlar geniş çapta rapor edilmemesine rağmen. Oak Ridge’deki “tipik bir işleme kampanyasında”, onlarca gram küriyum, desigram miktarlarda kaliforniyum, miligram miktarlarda berkelyum (249 Bk) ve einsteinyum ve pikogram miktarlarında fermiyum üretmek için ışınlanır . [53] [54]
Yaklaşık 10 nanogram ağırlığındaki 253 Es numunesinin ilk mikroskobik numunesi 1961’de HFIR’da hazırlandı. Ağırlığını tahmin etmek için özel bir manyetik denge tasarlandı. [3] [55] Daha sonra birkaç kilogram plütonyumdan başlayarak 1967-1970’te 0,48 miligram, 1971-1973’te 3,2 miligram einsteinium verimi (çoğunlukla 253 Es) ile başlayarak daha büyük partiler üretildi ve bunu, başına yaklaşık 3 miligramlık sabit üretim izledi. 1974 ve 1978 yılları arasında yıllık [56] Bu miktarlar, ancak ışınlama sonrası hedef sağ tamamlayıcı miktarda bakın. Sonraki ayırma prosedürleri, izotopik olarak saf einsteinyum miktarını kabaca on kat azalttı. [52]
LABORATUVAR SENTEZİ
Aynştaynyum dört ana izotop plütonyum sonuçların ağır nötron radyasyon: 253 Es (20.47 gün yarı ömürle ve 7 x 10 kendiliğinden bir fizyon yarılanma ömrü ile α-yayıcı 5 yıl); 254 m Es (39,3 saatlik yarı ömre sahip β-yayıcı), 254 Es (yaklaşık 276 günlük yarı ömre sahip α-yayıcı) ve 255 Es (39,8 günlük yarı ömre sahip β-yayıcı). [57] [45] Alternatif bir rota, uranyum-238’in yüksek yoğunluklu nitrojen veya oksijen iyon ışınları ile bombardıman edilmesini içerir. [58]
Einsteinium-247 (yarılanma ömrü 4.55 dakika), americium-241’in karbon veya uranyum-238 ile nitrojen iyonları ile ışınlanmasıyla üretildi. [59] İkinci tepki ilk olarak 1967’de Rusya’nın Dubna kentinde gerçekleştirildi ve ilgili bilim adamlarına Lenin Komsomol Ödülü verildi. [60]
İzotop 248 Es, 249 Cf’nin döteryum iyonları ile ışınlanmasıyla üretildi . Esas olarak elektron emisyonu ile yarılanma ömrü 248 Cf’ye kadar bozunur .25 ± 5 dakika, ancak aynı zamanda elektronların α parçacıklarına oranı yaklaşık 400 olan 6.87 MeV enerjili α parçacıklarını da serbest bırakır. [61]
Daha ağır izotoplar 249 Es, 250 Es, 251 Es ve 252 Es, 249 Bk’nin a parçacıklarıyla bombardıman edilmesiyle elde edildi . Bu süreçte bir ila dört nötron serbest bırakılır ve bir reaksiyonda dört farklı izotop oluşumunu mümkün kılar. [62]
Einsteinium-253, 0.1-0.2 miligram 252 Cf hedefin (2-5) × 10 14 nötron · cm- 2 · s- 1 termal nötron akısı ile 500-900 saat boyunca ışınlanmasıyla üretildi : [63]
2020’de, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim adamları, yeni bir dünya rekoru olan 233 nanogram 254 Es oluşturmayı başardılar . Bu, elementin bazı kimyasal özelliklerinin ilk kez çalışılmasına izin verdi. [64]
NÜKLEER PATLAMALARDA SENTEZ
10 megatonluk Ivy Mike nükleer testindeki enkazın analizi uzun vadeli projenin bir parçasıydı. Hedeflerinden biri, yüksek güçlü nükleer patlamalarda transuranyum elementlerin üretiminin verimliliğini incelemekti. Bu deneylerin motivasyonu, uranyumdan bu tür elementlerin sentezinin birden fazla nötron yakalama gerektirmesiydi. Bu tür etkinlikler riski artar nötron akısı ve nükleer patlamaların için 10 yoğunlukları veren, en güçlü insan yapımı nötron kaynağı olan 23 nötron / cm 2 bir mikro içinde, ya da 10 ila yaklaşık 29 nötron / (cm 2 -s ). Buna karşılık, HFIR reaktörünün akısı 5 × 10’dur.15 nötron / (cm 2 · s). Moloz numuneleri ABD ana karasına ulaştığında bazı izotoplar bozulmuş olabileceğinden, Enewetak Atoll’da enkazın ön analizi içinözel bir laboratuvar kuruldu.Laboratuvar , kağıt filtrelerle donatılmış uçaklardan analiz için numuneleri mümkün olan en kısa sürede alıyordu Testlerden sonra atolün üzerinden uçtu. Fermiyumdan daha ağır yeni kimyasal elementlerin keşfedilmesi umulsa da, bunların hiçbiri, 1954-1956 yılları arasında atolde yapılan bir dizi megaton patlamasından sonra bile bulunamadı. [5]
Atmosferik sonuçlar, 1960’larda Nevada Test Alanında toplanan yeraltı test verileriyle desteklendi , çünkü kapalı alanda gerçekleştirilen güçlü patlamaların daha yüksek verim ve daha ağır izotoplarla sonuçlanabileceği umuluyordu. Geleneksel uranyum yüklerinin yanı sıra, uranyumun amerikum ve toryum ile kombinasyonları karışık bir plütonyum – neptunyum yükünün yanı sıra denendi, ancak verim açısından daha az başarılı oldular ve ağır element yüklerindeki artan fisyon oranları nedeniyle daha güçlü ağır izotop kayıplarına atfedildi. Patlamalar 300-600 metre derinliklerde çevredeki kayaları eriterek ve buharlaştırarak döküntü yaydığı için ürün izolasyonu sorunluydu. Ürünleri çıkarmak için bu kadar derinliklerde sondaj yapmak, toplanan hacimler açısından hem yavaş hem de verimsizdi. [5] [65]
1962 ile 1969 arasında gerçekleştirilen dokuz yeraltı testinden [66] [67] sonuncusu en güçlü olanıydı ve en yüksek verimde uranyum ötesi elementlere sahipti. Yüksek güçlü bir reaktörde normalde bir yıl ışınlama alacak olan miligram einsteinyum, bir mikrosaniye içinde üretildi. [65] Bununla birlikte, tüm önerinin en büyük pratik sorunu, güçlü patlamanın yaydığı radyoaktif kalıntıları toplamaktı. Uçak filtreleri sadece yaklaşık 4 adsorbe x 10 – 14Enewetak Atolü’ndeki toplam miktar ve tonlarca mercan toplanması, bu oranı yalnızca iki kat artırdı. Hutch patlamasından 60 gün sonra yaklaşık 500 kilogram yeraltı kayalarının çıkarılması, toplam yükün yalnızca yaklaşık 1 × 10 – 7’sini geri kazanmıştır. Bu 500 kg’lık partideki transuranyum elementlerin miktarı, testten 7 gün sonra toplanan 0,4 kg’lık bir kayadan yalnızca 30 kat daha yüksekti ve bu, transuranyum elementlerin veriminin, elde edilen radyoaktif kayanın miktarına oldukça doğrusal olmayan bağımlılığını gösterdi. [68]Patlamadan sonra numune toplamayı hızlandırmak için testten önce sahada şaftlar delindi, böylece patlama radyoaktif malzemeyi merkez üssünden şaftlar yoluyla dışarı atacak ve yüzeye yakın hacimleri toplayacaktı. Bu yöntem iki testte denendi ve anında yüzlerce kilogram malzeme sağladı, ancak aktinit konsantrasyonu delme işleminden sonra elde edilen örneklerden 3 kat daha düşüktü. Bu tür bir yöntem, kısa ömürlü izotopların bilimsel çalışmalarında etkili olabilirken, üretilen aktinitlerin toplam toplama verimliliğini iyileştiremedi. [69]
Nükleer test döküntülerinde yeni elementler (einsteinium ve fermium dışında) tespit edilemese ve transuranyum elementlerin toplam verimleri hayal kırıklığı yaratacak kadar düşük olmasına rağmen, bu testler laboratuvarlarda daha önce bulunandan çok daha yüksek miktarlarda nadir ağır izotoplar sağladı. [70]
AYRILIK
Einsteinium ayırma prosedürü sentez yöntemine bağlıdır. Bir siklotron içinde hafif iyon bombardımanı durumunda, ağır iyon hedefi ince bir folyoya tutturulur ve üretilen einsteinyum, ışınlamadan sonra folyodan basitçe yıkanır. Bununla birlikte, bu tür deneylerde üretilen miktarlar nispeten düşüktür. [71] Reaktör ışınlaması için verimler çok daha yüksektir, ancak burada ürün çeşitli aktinit izotoplarının yanı sıra nükleer fisyon bozunmalarında üretilen lantanitlerin bir karışımıdır. Bu durumda, einsteinyumun izolasyonu, yüksek sıcaklık ve basınçta ve kromatografide katyon değişiminin birkaç tekrarlayan aşamasını içeren sıkıcı bir prosedürdür. Berkelyumdan ayrılma önemlidir, çünkü nükleer reaktörlerde üretilen en yaygın einsteinium izotopu,253 Es, çoğu deneyin zaman ölçeğinde hızlı olan, yalnızca 20 günlük bir yarı ömürle 249 Bk’ye bozulur. Bu tür bir ayırma, berkelyumun katı +4 durumuna kolayca oksitlenmesi ve çökelmesi gerçeğine dayanır, oysa einsteinyum dahil diğer aktinidler çözeltilerde +3 durumunda kalır. [72]
Üç değerlikli aktinitlerin lantanit fisyon ürünlerinden ayrılması, yıkama sıvısı olarak hidroklorik asit (HCl) ile doyurulmuş bir% 90 su /% 10 etanol çözeltisi kullanılarak bir katyon değişim reçinesi kolonu ile yapılabilir . Bunu genellikle eluant olarak 6 molar HCl kullanılan anyon değiştirme kromatografisi izler . Daha sonra, 99, 100 ve 101 elementlerini içeren fraksiyonları ayırmak için amonyum tuzları ile muamele edilmiş bir katyon değişim reçinesi kolonu (Dowex-50 değişim kolonu) kullanılır. Bu elementler daha sonra, a-hidroksiizobütirat kullanılarak elüsyon pozisyonlarına / sürelerine göre basit bir şekilde tanımlanabilir. çözelti (a-HIB), örneğin eluant olarak. [73]
3+ aktinitlerin ayrılması, sabit organik faz olarak bis- (2-etilheksil) fosforik asit (HDEHP olarak kısaltılır) ve mobil sulu faz olarak nitrik asit kullanılarak çözücü ekstraksiyon kromatografisiyle de sağlanabilir. Aktinit elüsyon sekansı, katyon değişim reçinesi kolonununkinden tersine çevrilir. Bu yöntemle ayrılan einsteinyum, bir reçine kolonu kullanılarak ayırmaya kıyasla organik kompleks yapıcı madde içermeme avantajına sahiptir. [73]
METALİN HAZIRLANMASI
Einsteinium oldukça reaktiftir ve bu nedenle saf metali bileşiklerinden elde etmek için güçlü indirgeyici maddeler gerekir. [74] Bu, einsteinium (III) florürün metalik lityum ile indirgenmesiyle sağlanabilir :
- EsF 3 + 3 Li → Es + 3 LiF
Bununla birlikte, düşük erime noktası ve yüksek oranda kendi kendine radyasyon hasarı nedeniyle, einsteinium, lityum florürinkinden daha yüksek olan yüksek buhar basıncına sahiptir. Bu, bu indirgeme reaksiyonunu oldukça verimsiz kılar. Erken hazırlık girişimlerinde denendi ve einsteinium (III) oksidin lantan metali ile indirgenmesi lehine çabucak terk edildi : [27] [29] [75]
- Es 2 O 3 + 2 La → 2 Es + La 2 O 3
KİMYASAL BİLEŞİKLER
OKSİTLER
Einsteinium (III) oksit (Es 2 O 3 ), einsteinium (III) nitrat yakılarak elde edildi. İlk olarak yaklaşık 30 nanometre boyutundaki mikrogram örneklerinden karakterize edilen renksiz kübik kristaller oluşturur. [28] [35] Bu oksit için diğer iki faz, monoklinik ve altıgen, bilinmektedir. Belirli bir Es 2 O 3 fazının oluşumu, hazırlama tekniğine ve numune geçmişine bağlıdır ve net bir faz diyagramı yoktur. Üç faz arasındaki karşılıklı dönüşümler, kendi kendine ışınlama veya kendi kendine ısınmanın bir sonucu olarak kendiliğinden meydana gelebilir. [84] Altıgen faz, lantan (III) oksit ile izotipiktir, burada Es 3+iyon, 6 koordineli bir O 2− iyonları grubu ile çevrilidir . [76] [81]
Halojenürler
Einsteinium halojenürler +2 ve +3 oksidasyon durumları ile bilinir. [83][85] Florürden iyodüre kadar tüm halojenürler için en kararlı durum + 3’tür.
Einsteinium (III) florür (EsF3), florür iyonları ile reaksiyona girdikten sonra einsteinium (III) klorür solüsyonlarından çökeltilebilir. Alternatif bir hazırlama prosedürü, einsteinium (III) oksidi 1-2 atmosferlik bir basınçta ve 300 ila 400 °C arasındaki bir sıcaklıkta klor triflorüre (ClF3) veya F 2 gazına maruz bırakmaktır. EsF3 kristal yapısı, Es3+ iyonlarının iki uçlu bir trigonal prizma düzenlemesinde flor iyonları tarafından 8 kat koordine edildiği kaliforniyum (III) florürde (CfF3) olduğu gibi altıgendir . [34] [86] [87]
Einsteinium (III) klorid (ESCL3), yaklaşık 20 dakika boyunca 500 ° C ‘de yaklaşık kuru hidrojen klorür buhar atmosferinde, tavlama aynştaynyum (III) oksit ile hazırlanabilir. Bu katı, bir turuncu bir ° yaklaşık 425 °C’de soğutma ile kristalleşen, altıgen yapısında UCL 3 Çeşidi aynştaynyum atomuna 9 kat bir tricapped üçgen prizma geometrisi klor atomu ile koordine olan. [79] [86] [88] Einsteinium (III) bromür (EsBr3), Einsteinium atomlarının oktahedral olduğu AlCl 3 tipi monoklinik yapısına sahip soluk sarı bir katıdır.brom ile koordine edilmiştir (koordinasyon numarası 6). [82] [86]
Einsteinium’un iki değerlikli bileşikleri, üç değerlikli halojenürlerin hidrojen ile indirgenmesiyle elde edilir : [89]
- 2 EsX 3 + H 2 → 2 EsX 2 + 2 HX, X = F, Cl, Br, I
Einsteinium (II) klorid (ESCL2), [90] aynştaynyum (II) bromür (EsBr2), [91] ve aynştaynyum (II) iyodit (ESI 2) [83] üretilmiş ve hiç ile, optik emme ile karakterizedir yapısal bilgiler henüz mevcut. [82]
Einsteinium’un bilinen oksihalidleri arasında EsOCl, [83] EsOBr [89] ve EsOI bulunur. [83] Bu tuzlar bir su buharı karışımı ve karşılık gelen, hidrojen halid ile bir trihalojenür muamele sentezlenir: örneğin, ESCL 3 + H 2 O / HCI EsOCl elde edildi. [33]
Organoeinsteinium BİLEŞİKLERİ
Einsteinyumun yüksek radyoaktivitesinin radyasyon terapisinde potansiyel bir kullanımı vardır ve einsteinyum atomlarını vücuttaki uygun bir organa iletmek için organometalik kompleksler sentezlenmiştir. Köpeklere einsteinium sitrat (ve ayrıca fermiyum bileşikleri) enjekte edilmesine yönelik deneyler yapılmıştır. [2] Einsteinium (III) ayrıca beta-diketon şelat komplekslerine dahil edildi, çünkü lantanitlerle benzer kompleksler daha önce metalorganik bileşikler arasında en güçlü UV uyarımlı ışıldama gösterdi. Einsteinium kompleksleri hazırlanırken, Es 3+ iyonları Gd 3+ ile 1000 kez seyreltildi. Bu, radyasyon hasarını azaltmaya izin verdi, böylece bileşikler ölçümler için gereken 20 dakikalık süre boyunca parçalanmadı. Es3+’dan ortaya çıkan lüminesans, tespit edilemeyecek kadar çok zayıftı. Bu, şelat matrisinden Es 3+ iyonlarına verimli enerji transferini engelleyen bileşiğin tek tek bileşenlerinin elverişsiz nispi enerjileriyle açıklandı. Diğer aktinitler amerisyum, berkelium ve fermium için de benzer bir sonuç çıkarıldı. [92]
Bununla birlikte, Es 3+ iyonlarının ışıldaması, inorganik hidroklorik asit solüsyonlarında ve di (2-etilheksil) ortofosforik asit içeren organik solüsyonda gözlenmiştir. Yeşil ışıkla rezonant olarak uyarılabilen (yaklaşık 495 nm dalga boyu) yaklaşık 1064 nanometrede (yarı genişlik yaklaşık 100 nm) geniş bir tepe gösterir. Lüminesansın birkaç mikrosaniye ömrü ve% 0.1’in altında kuantum verimi vardır. Lantanitlere kıyasla nispeten yüksek olan, Es 3 + ‘ deki radyatif olmayan bozunma oranları, f-elektronların iç Es 3+ elektronları ile daha güçlü etkileşimi ile ilişkilendirildi. [93]
UYGULAMALAR
Daha yüksek transuranik elementlerin ve transaktinidlerin üretimini amaçlayan temel bilimsel araştırmalar dışında herhangi bir einsteinium izotopunun neredeyse hiç kullanımı yoktur. [94]
1955 yılında, mendelevyum yaklaşık 10 oluşan bir hedef ışınlanması ile sentezlenmiştir 9 atomlarının 253 Berkeley Laboratuvarı 60 inç siklotronda Es. Ortaya çıkan 253 Es (α, n) 256 Md reaksiyonu, 101 atom numaralı yeni elementin 17 atomunu verdi. [95]
Nadir izotop einsteinium-254, büyük kütlesi, 270 günlük nispeten uzun yarılanma ömrü ve birkaç mikrogramlık önemli miktarlarda bulunabilmesi nedeniyle ultra ağır elementlerin üretimi için tercih edilir . [96] Bu nedenle, einsteinium-254 Berkeley, California’daki superHILAC lineer hızlandırıcıda kalsiyum-48 iyonları ile bombardımana tutularak 1985 yılında ununennium sentezinde (element 119) hedef olarak kullanıldı . Bu reaksiyonun enine kesiti için 300 nanobarnda bir üst sınır belirleyen hiçbir atom tanımlanmadı. [97]
Einsteinium-254, Surveyor 5 ay sondasının kimyasal analiz spektrometresinde (alfa saçılım yüzey analizörü) kalibrasyon işaretçisi olarak kullanıldı. Bu izotopun büyük kütlesi, işaretleyiciden gelen sinyaller ile ay yüzeyinin çalışılan daha hafif unsurları arasındaki spektral örtüşmeyi azalttı. [98]
GÜVENLİK
Mevcut einsteinyum toksisite verilerinin çoğu hayvanlar üzerinde yapılan araştırmalardan kaynaklanmaktadır. Sıçanlar tarafından yutulduğunda , sadece yaklaşık % 0.01 einsteinium kan dolaşımında sona erer. Oradan, yaklaşık % 65’i kemiklere gidiyor, radyoaktif çürümesi olmasa da yaklaşık 50 yıl kalacak, farelerin 3 yıllık maksimum yaşam süresinden bahsetmiyorum % 25’i akciğerlere (biyolojik yarı ömür yaklaşık 20 yıl, bu yine einsteinium izotoplarının kısa yarı ömürleri tarafından önemsiz kılınmasına rağmen), testislere % 0,035 veya yumurtalıklara % 0,01 – burada einsteinium süresiz olarak kalır. Alınan miktarın yaklaşık % 10’u atılır. Einsteinyumun kemik yüzeyleri üzerindeki dağılımı tekdüzedir ve plütonyumunkine benzerdir. [99]
KAYNAKÇA
KAYNAKLAR
|