Úvod
Americium (Am) je radioaktivní kovový prvek s protonovým číslem 95, který patří do skupiny aktinoidů. V čisté formě má stříbřitě bílý lesklý vzhled, ale na vzduchu postupně tmavne. V přírodě se téměř nevyskytuje, získává se uměle v jaderných reaktorech ozařováním plutonia neutrony. Přestože je vzácné, jeho nejznámější izotop, americium-241, najdeme v malém množství v běžných domácích ionizačních detektorech kouře, kde slouží jako zdroj ionizujícího záření. Tento prvek je také využíván v některých průmyslových zařízeních a pro vědecké účely.
Vlastnosti
Americium, chemická značka Am a protonové číslo 95, je syntetický radioaktivní prvek patřící do skupiny aktinoidů. V čistém stavu se jedná o stříbřitě bílý, relativně měkký kov, který na suchém vzduchu pomalu ztrácí svůj lesk v důsledku povrchové oxidace. Je reaktivnější než jemu předcházející plutonium. Všechny jeho izotopy jsou nestabilní a podléhají radioaktivnímu rozpadu. Nejdůležitějším a nejběžnějším izotopem je americium-241 s poločasem rozpadu 432,2 roku, jenž je intenzivním zdrojem částic alfa. V chemických sloučeninách se nejčastěji vyskytuje v oxidačním stavu +3, jehož vodné roztoky mají typicky růžovou barvu.
Vznik názvu
Název prvku je odvozen od Ameriky, kontinentu, na kterém byl objeven. Objevitelé se inspirovali jeho protějškem ze skupiny lanthanoidů – europiem, které bylo pojmenováno po Evropě. Vytvořili tak logickou analogii a nový prvek, objevený v roce 1944 na Kalifornské univerzitě v Berkeley, pojmenovali americium.
Objev
Objevení americia je úzce spjato s Projektem Manhattan a datuje se do konce roku 1944 na Chicagské univerzitě. Prvek byl poprvé syntetizován týmem vědců vedeným Glennem T. Seaborgem, jehož dalšími členy byli Ralph A. James, Leon O. Morgan a Albert Ghiorso. Vznikl jako produkt při ozařování plutonia-239 neutrony v jaderném reaktoru. Z takto vzniklého plutonia-241 se následně beta rozpadem přeměnil na izotop americium-241. Vzhledem k vojenskému utajení byl objev zveřejněn až po válce, přičemž Seaborg jej poprvé neformálně oznámil v populárním dětském rozhlasovém pořadu.
Výskyt v přírodě
Americium se v zemské kůře přirozeně nevyskytuje; jedná se o výhradně uměle připravený prvek. Stopová množství lze nalézt v oblastech zasažených jadernými testy nebo haváriemi. Veškeré komerčně dostupné americium pochází z jaderných reaktorů. Jeho výroba je založena na dlouhodobém ozařování plutonia-239, které je součástí vyhořelého jaderného paliva, intenzivním tokem neutronů. Během tohoto procesu vzniká izotop plutonium-241, jenž se následně s poločasem rozpadu přibližně 14 let přeměňuje beta rozpadem na americium-241. To se pak musí složitými chemickými postupy oddělit od ostatních radioaktivních prvků.
Využití
Americium je klíčovou součástí ionizačních detektorů kouře, kde jeho izotop 241 emituje alfa částice. Ty ionizují vzduch, což umožňuje průchod malého elektrického proudu. Kouř tento proud naruší a spustí alarm. V průmyslu slouží jako přenosný zdroj gama záření a neutronů pro radiografii a různá měřicí zařízení, například pro kontrolu tloušťky materiálů. V přírodě se americium nevyskytuje, jelikož je to prvek zcela umělý. Jeho stopová množství v životním prostředí jsou výhradně důsledkem lidské činnosti, především atmosférických testů jaderných zbraní a havárií jaderných reaktorů.
Sloučeniny
Člověkem vyrobené sloučeniny americia zahrnují především oxid americitý (AmO₂), který je ve formě malého keramického disku součástí detektorů kouře. Dále existuje oxid americnatý (Am₂O₃) a řada halogenidů, jako je fluorid americitý (AmF₃) nebo chlorid americitý (AmCl₃), kde prvek vystupuje nejčastěji v oxidačním stavu +III. V přírodě se žádné jeho sloučeniny přirozeně netvoří. Veškeré formy, které lze v prostředí detekovat, vznikly reakcí uměle vyrobeného americia s přírodními materiály, například navázáním na částice půdy nebo tvorbou komplexů v kontaminované vodě.
Zajímavosti
Jednou z fascinujících vlastností je, že kovové americium díky své intenzivní radioaktivitě ve tmě slabě načervenale světélkuje v důsledku radioluminiscence. Je to stříbřitě bílý, kujný kov, který se na vzduchu pomalu pokrývá vrstvou oxidu. Představuje vážné zdravotní riziko, jelikož je silným alfa zářičem. Při vniknutí do těla se hromadí v kostech a játrech, kde může způsobit rakovinu. Získává se v jaderných reaktorech několikaletým ozařováním plutonia neutrony, což z něj činí vzácný a nákladně vyráběný materiál s omezenou dostupností.
