अमेरिसियम

अमेरिसियम (Americium) एक संश्लेषित रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Am और परमाणु क्रमांक 95 है। यह रेडियोधर्मी है और आवर्त सारणी में एक्टिनाइड श्रेणी का एक ट्रांसयुरानिक सदस्य है, जो लैंथेनाइड तत्व यूरोपियम के नीचे स्थित है और इसी सादृश्य के कारण इसका नाम अमेरिका के नाम पर रखा गया है।

अमेरिसियम का उत्पादन पहली बार 1944 में ग्लेन टी. सीबॉर्ग के समूह द्वारा बर्कले, कैलिफोर्निया में, शिकागो विश्वविद्यालय की मेटालर्जिकल लेबोरेटरी में, मैनहट्टन परियोजना के हिस्से के रूप में किया गया था। यद्यपि यह ट्रांसयुरानिक श्रेणी का तीसरा तत्व है, लेकिन इसकी खोज भारी क्यूरियम के बाद चौथे स्थान पर हुई थी। इस खोज को गुप्त रखा गया था और नवंबर 1945 में ही सार्वजनिक किया गया था। अधिकांश अमेरिसियम का उत्पादन परमाणु रिएक्टरों में यूरेनियम या प्लूटोनियम पर न्यूट्रॉन की बमबारी करके किया जाता है – एक टन व्ययित परमाणु ईंधन (spent nuclear fuel) में लगभग 100 ग्राम अमेरिसियम होता है। इसका व्यापक रूप से व्यावसायिक आयनन कक्ष (ionization chamber) वाले स्मोक डिटेक्टरों में, साथ ही न्यूट्रॉन स्रोत और औद्योगिक गेजों में उपयोग किया जाता है। समस्थानिक ^242mAm के लिए कई असामान्य अनुप्रयोगों, जैसे कि न्यूक्लियर बैटरी या परमाणु प्रणोदन वाले अंतरिक्ष यान के ईंधन का प्रस्ताव दिया गया है, लेकिन वे अभी भी इस परमाणु समावयवी (nuclear isomer) की कमी और उच्च कीमत के कारण बाधित हैं।

अमेरिसियम एक अपेक्षाकृत नरम रेडियोधर्मी धातु है जिसका स्वरूप चांदी जैसा होता है। इसके सबसे सामान्य समस्थानिक ²⁴¹Am और ²⁴³Am हैं। रासायनिक यौगिकों में, अमेरिसियम आमतौर पर +3 ऑक्सीकरण अवस्था ग्रहण करता है, विशेष रूप से विलयनों में। कई अन्य ऑक्सीकरण अवस्थाएं ज्ञात हैं, जो +2 से +7 तक होती हैं, और इन्हें उनके विशिष्ट ऑप्टिकल अवशोषण स्पेक्ट्रा द्वारा पहचाना जा सकता है। ठोस अमेरिसियम और इसके यौगिकों के क्रिस्टल जाली में अल्फा कणों के साथ स्व-विकिरण (self-irradiation) के कारण प्रेरित मेटामाक्टाइजेशन (metamictization) के कारण छोटे आंतरिक रेडियोजेनिक दोष होते हैं। ये दोष समय के साथ जमा हो जाते हैं, जो कुछ भौतिक गुणों में बदलाव का कारण बन सकते हैं और पुराने नमूनों में अधिक ध्यान देने योग्य होते हैं।

इतिहास

अगस्त 1939 में लॉरेंस रेडिएशन लेबोरेटरी, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में 60-इंच का साइक्लोट्रॉन

यद्यपि अमेरिसियम का उत्पादन संभवतः पिछले परमाणु प्रयोगों में हुआ था, लेकिन इसे पहली बार जानबूझकर संश्लेषित, पृथक और पहचाना गया था, 1944 की शरद ऋतु के अंत में, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में, ग्लेन टी. सीबॉर्ग, लियोन ओ. मॉर्गन, राल्फ ए. जेम्स और अल्बर्ट घियोर्सो द्वारा। उन्होंने कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में 60-इंच के साइक्लोट्रॉन का उपयोग किया था। इस तत्व की रासायनिक पहचान शिकागो विश्वविद्यालय की मेटालर्जिकल लेबोरेटरी (अब आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी) में की गई थी। हल्के नेप्चूनियम, प्लूटोनियम और भारी क्यूरियम के बाद, अमेरिसियम खोजा जाने वाला चौथा ट्रांसयुरेनियम तत्व था। उस समय, आवर्त सारणी को सीबॉर्ग द्वारा इसके वर्तमान लेआउट में पुनर्गठित किया गया था, जिसमें लैंथेनाइड पंक्ति के नीचे एक्टिनाइड पंक्ति शामिल थी। इसके कारण अमेरिसियम अपने जुड़वां लैंथेनाइड तत्व यूरोपियम के ठीक नीचे स्थित हो गया; इसलिए इसे अमेरिका के नाम पर सादृश्य द्वारा नामित किया गया: "तत्व के लिए अमेरिसियम नाम (अमेरिका के नाम पर) और प्रतीक Am का सुझाव एक्टिनाइड दुर्लभ-पृथ्वी श्रृंखला के छठे सदस्य के रूप में इसकी स्थिति के आधार पर दिया गया है, जो लैंथेनाइड श्रृंखला के यूरोपियम, Eu के अनुरूप है।"

नए तत्व को इसके ऑक्साइड से एक जटिल, बहु-चरणीय प्रक्रिया में अलग किया गया था। सबसे पहले प्लूटोनियम-239 नाइट्रेट घोल को लगभग 0.5 cm² क्षेत्र के प्लेटिनम पन्नी पर लेपित किया गया, घोल को वाष्पित किया गया और अवशेष को कैल्सीनिंग द्वारा प्लूटोनियम डाइऑक्साइड (PuO₂) में परिवर्तित किया गया। साइक्लोट्रॉन विकिरण के बाद, कोटिंग को नाइट्रिक एसिड के साथ घोल दिया गया, और फिर केंद्रित जलीय अमोनिया घोल का उपयोग करके हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित किया गया। अवशेष को परक्लोरिक एसिड में घोल दिया गया। आगे का पृथक्करण आयन विनिमय द्वारा किया गया, जिससे क्यूरियम का एक निश्चित समस्थानिक प्राप्त हुआ। क्यूरियम और अमेरिसियम का पृथक्करण इतना श्रमसाध्य था कि उन तत्वों को शुरू में बर्कले समूह द्वारा पैंडिमोनियम (ग्रीक भाषा में 'सभी राक्षसों' या 'नरक' के लिए) और डिलिरियम (लैटिन में 'पागलपन' के लिए) कहा गया था।

प्रारंभिक प्रयोगों से चार अमेरिसियम समस्थानिक प्राप्त हुए: ²⁴¹Am, ²⁴²Am, ²³⁹Am और ²³⁸Am। अमेरिसियम-241 को दो न्यूट्रॉन के अवशोषण पर प्लूटोनियम से सीधे प्राप्त किया गया था। यह एक α-कण के उत्सर्जन द्वारा ²³⁷Np में क्षयित होता है; इस क्षय की अर्ध-आयु को पहले 510 ± 20 वर्ष निर्धारित किया गया था लेकिन बाद में इसे 432.2 वर्ष में सुधार दिया गया।

${\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}239}\mathrm{P}\mathrm{u}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{240}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}240}\mathrm{P}\mathrm{u}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}241}\mathrm{P}\mathrm{u}\underset{14.35\mathrm{y}\mathrm{r}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}241}\mathrm{A}\mathrm{m}\left(\underset{432.2\mathrm{y}\mathrm{r}}{\overset{\mathrm{\alpha }}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{93}}^{\phantom{237}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}93}^{\phantom{2}237}\mathrm{N}\mathrm{p}\right)$

समय अर्ध-आयु हैं

दूसरा समस्थानिक ²⁴²Am पहले से निर्मित ²⁴¹Am की न्यूट्रॉन बमबारी पर उत्पादित किया गया था। तीव्र β-क्षय पर, ²⁴²Am क्यूरियम के समस्थानिक ²⁴²Cm में परिवर्तित हो जाता है (जो पहले खोजा गया था)। इस क्षय की अर्ध-आयु को शुरू में 17 घंटे निर्धारित किया गया था, जो 16.02 घंटे के वर्तमान में स्वीकृत मान के करीब था।

${\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}241}\mathrm{A}\mathrm{m}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{242}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}242}\mathrm{A}\mathrm{m}\left(\underset{16.02\mathrm{h}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{96}}^{\phantom{242}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}96}^{\phantom{2}242}\mathrm{C}\mathrm{m}\right)$

1944 में अमेरिसियम और क्यूरियम की खोज मैनहट्टन परियोजना से निकटता से संबंधित थी; परिणाम गोपनीय थे और केवल 1945 में अवर्गीकृत किए गए थे। सीबॉर्ग ने 11 नवंबर 1945 को अमेरिकन केमिकल सोसाइटी की बैठक में आधिकारिक प्रस्तुति से पांच दिन पहले बच्चों के अमेरिकी रेडियो शो क्विज़ किड्स पर तत्वों 95 और 96 के संश्लेषण का खुलासा किया, जब एक श्रोता ने पूछा कि क्या युद्ध के दौरान प्लूटोनियम और नेप्चूनियम के अलावा कोई नया ट्रांसयुरेनियम तत्व खोजा गया है। अमेरिसियम समस्थानिकों ²⁴¹Am और ²⁴²Am की खोज के बाद, उनके उत्पादन और यौगिकों को पेटेंट कराया गया जिसमें केवल सीबॉर्ग को आविष्कारक के रूप में सूचीबद्ध किया गया। प्रारंभिक अमेरिसियम नमूनों का वजन कुछ माइक्रोग्राम था; वे बमुश्किल दिखाई देते थे और उनकी रेडियोधर्मिता द्वारा पहचाने गए थे। धात्विक अमेरिसियम की पहली पर्याप्त मात्रा, जिसका वजन 40–200 माइक्रोग्राम था, 1951 तक 1100 °C पर उच्च निर्वात में बेरियम धातु के साथ अमेरिसियम(III) फ्लोराइड के अपचयन द्वारा तैयार नहीं की गई थी।

प्राप्ति

यह भी देखें: Nuclear reprocessing

आइवी माइक परमाणु परीक्षण के फॉलआउट में अमेरिसियम का पता चला था।

अमेरिसियम के सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाले और सबसे सामान्य समस्थानिक, ²⁴¹Am और ²⁴³Am की अर्ध-आयु क्रमशः 432.6 और 7,350 वर्ष है। इसलिए, कोई भी आदिम न्यूक्लाइड (अमेरिसियम जो पृथ्वी के निर्माण के दौरान मौजूद था) अब तक क्षयित हो जाना चाहिए था। अमेरिसियम की सूक्ष्म मात्रा संभवतः यूरेनियम खनिजों में न्यूट्रॉन कैप्चर और बीटा क्षय (²³⁸U → ²³⁹Pu → ²⁴⁰Pu → ²⁴¹Am) के परिणामस्वरूप प्राकृतिक रूप से होती है, हालांकि मात्रा बहुत कम होगी और इसकी पुष्टि नहीं हुई है। अलौकिक लंबे समय तक जीवित रहने वाला ²⁴⁷Cm भी संभवतः पृथ्वी पर जमा होता है और इसमें ²⁴³Am इसके मध्यवर्ती क्षय उत्पादों में से एक के रूप में होता है, लेकिन फिर से इसकी पुष्टि नहीं हुई है।

मौजूदा अमेरिसियम 1945 और 1980 के बीच किए गए वायुमंडलीय परमाणु हथियार परीक्षणों के लिए उपयोग किए जाने वाले क्षेत्रों में, साथ ही चेरनोबिल आपदा जैसी परमाणु घटनाओं के स्थलों पर केंद्रित है। उदाहरण के लिए, पहले अमेरिकी हाइड्रोजन बम, आइवी माइक, (1 नवंबर 1952, एनेवेटक एटोल) के परीक्षण स्थल पर मलबे के विश्लेषण से अमेरिसियम सहित विभिन्न एक्टिनाइड्स की उच्च सांद्रता का पता चला; लेकिन सैन्य गोपनीयता के कारण, यह परिणाम बाद में, 1956 में प्रकाशित हुआ था। ट्रिनिटाइट, 16 जुलाई 1945 को प्लूटोनियम-आधारित ट्रिनिटी परमाणु बम परीक्षण के बाद अलामोसॉर्डो, न्यू मैक्सिको के पास रेगिस्तान के फर्श पर बचा हुआ कांच जैसा अवशेष, में अमेरिसियम-241 के निशान होते हैं। 1968 में ग्रीनलैंड में एक अमेरिकी बोइंग बी-52 बमवर्षक विमान के दुर्घटना स्थल पर भी अमेरिसियम के उच्च स्तर का पता चला था, जो चार हाइड्रोजन बम ले जा रहा था।

अन्य क्षेत्रों में, अवशिष्ट अमेरिसियम के कारण सतह की मिट्टी की औसत रेडियोधर्मिता प्रति ग्राम केवल लगभग 0.01 पिकोक्यूरी (0.37 mBq/g) है। वायुमंडलीय अमेरिसियम यौगिक सामान्य सॉल्वैंट्स में खराब घुलनशील होते हैं और ज्यादातर मिट्टी के कणों से चिपके रहते हैं। मिट्टी के विश्लेषण से पता चला है कि मिट्टी के छिद्रों में मौजूद पानी की तुलना में रेतीले मिट्टी के कणों के अंदर अमेरिसियम की सांद्रता लगभग 1,900 गुना अधिक थी; दोमट मिट्टी में और भी अधिक अनुपात मापा गया था।

अमेरिसियम का उत्पादन ज्यादातर कृत्रिम रूप से छोटी मात्रा में, अनुसंधान उद्देश्यों के लिए किया जाता है। एक टन व्ययित परमाणु ईंधन में लगभग 100 ग्राम विभिन्न अमेरिसियम समस्थानिक होते हैं, ज्यादातर ²⁴¹Am और ²⁴³Am। उनकी लंबी रेडियोधर्मिता निपटान के लिए अवांछनीय है, और इसलिए अमेरिसियम को अन्य लंबे समय तक जीवित रहने वाले एक्टिनाइड्स के साथ बेअसर किया जाना चाहिए। संबंधित प्रक्रिया में कई चरण शामिल हो सकते हैं, जहां अमेरिसियम को पहले अलग किया जाता है और फिर विशेष रिएक्टरों में न्यूट्रॉन बमबारी द्वारा अल्पकालिक न्यूक्लाइड में परिवर्तित किया जाता है। यह प्रक्रिया परमाणु रूपांतरण (nuclear transmutation) के रूप में जानी जाती है, लेकिन इसे अभी भी अमेरिसियम के लिए विकसित किया जा रहा है।

फर्मियम तक के ट्रांसयुरेनिक तत्व, अमेरिसियम सहित, ओक्लो में प्राकृतिक परमाणु विखंडन रिएक्टर में मौजूद होने चाहिए थे, लेकिन तब उत्पादित कोई भी मात्रा बहुत पहले ही क्षयित हो गई होगी।

संश्लेषण और निष्कर्षण

समस्थानिक न्यूक्लियोसिंथेसिस

क्रोमैटोग्राफिक निक्षालन (elution) वक्र जो लैंथेनाइड्स Tb, Gd, और Eu और संबंधित एक्टिनाइड्स Bk, Cm, और Am के बीच समानता को प्रकट करते हैं

अमेरिसियम का उत्पादन दशकों से परमाणु रिएक्टरों में छोटी मात्रा में किया गया है, और अब तक इसके ²⁴¹Am और ²⁴³Am समस्थानिकों के किलोग्राम जमा हो चुके हैं। फिर भी, चूंकि इसे पहली बार 1962 में बिक्री के लिए पेश किया गया था, इसकी कीमत, ²⁴¹Am के लगभग 1,500 $/g, बहुत जटिल पृथक्करण प्रक्रिया के कारण लगभग अपरिवर्तित है। भारी समस्थानिक ²⁴³Am बहुत कम मात्रा में उत्पादित होता है; इसलिए इसे अलग करना अधिक कठिन है, जिसके परिणामस्वरूप 100,000–160,000 के क्रम की उच्च लागत होती है।

अमेरिसियम को सीधे यूरेनियम - सबसे आम रिएक्टर सामग्री - से संश्लेषित नहीं किया जाता है, बल्कि प्लूटोनियम समस्थानिक ²³⁹Pu से किया जाता है। निम्नलिखित परमाणु प्रक्रिया के अनुसार, बाद वाले को पहले उत्पादित करने की आवश्यकता है:

${\phantom{A}}_{\phantom{92}}^{\phantom{238}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}92}^{\phantom{2}238}\mathrm{U}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{92}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}92}^{\phantom{2}239}\mathrm{U}\underset{23.5\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{93}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}93}^{\phantom{2}239}\mathrm{N}\mathrm{p}\underset{2.3565\mathrm{d}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}239}\mathrm{P}\mathrm{u}$

²³⁹Pu द्वारा दो न्यूट्रॉन का कैप्चर (एक तथाकथित (n,γ) प्रतिक्रिया), जिसके बाद β-क्षय होता है, ²⁴¹Am में परिणामित होता है:

${\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}239}\mathrm{P}\mathrm{u}\stackrel{2(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}241}\mathrm{P}\mathrm{u}\underset{14.35\mathrm{y}\mathrm{r}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}241}\mathrm{A}\mathrm{m}$

व्ययित परमाणु ईंधन में मौजूद प्लूटोनियम में लगभग 12% ²⁴¹Pu होता है। क्योंकि यह ²⁴¹Am में बीटा-क्षय करता है, ²⁴¹Pu को निकाला जा सकता है और आगे ²⁴¹Am उत्पन्न करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, यह प्रक्रिया काफी धीमी है: ²⁴¹Pu की मूल मात्रा का आधा हिस्सा लगभग 15 वर्षों के बाद ²⁴¹Am में क्षयित हो जाता है, और ²⁴¹Am की मात्रा 70 वर्षों के बाद अधिकतम तक पहुंच जाती है।

प्राप्त ²⁴¹Am का उपयोग परमाणु रिएक्टर के अंदर आगे न्यूट्रॉन कैप्चर द्वारा भारी अमेरिसियम समस्थानिक उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है। एक लाइट वाटर रिएक्टर (LWR) में, 79% ²⁴¹Am ²⁴²Am में और 10% इसके परमाणु समावयवी ^242mAm में परिवर्तित हो जाता है:

$\{\begin{array}{ll}79\mathrm{\%}:& {\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}241}\mathrm{A}\mathrm{m}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{242}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}242}\mathrm{A}\mathrm{m}\\ 10\mathrm{\%}:& {\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}241}\mathrm{A}\mathrm{m}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{242m}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}242m}\mathrm{A}\mathrm{m}\end{array}$

अमेरिसियम-242 की अर्ध-आयु केवल 16 घंटे है, जो ²⁴³Am में इसके आगे के रूपांतरण को अत्यंत अक्षम बनाती है। बाद वाला समस्थानिक इसके बजाय एक ऐसी प्रक्रिया में उत्पादित होता है जहां ²³⁹Pu उच्च न्यूट्रॉन फ्लक्स के तहत चार न्यूट्रॉन कैप्चर करता है:

${\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}239}\mathrm{P}\mathrm{u}\stackrel{4(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{243}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}243}\mathrm{P}\mathrm{u}\underset{4.956\mathrm{h}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{243}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}243}\mathrm{A}\mathrm{m}$

धातु उत्पादन

अधिकांश संश्लेषण दिनचर्या ऑक्साइड रूपों में विभिन्न एक्टिनाइड समस्थानिकों का मिश्रण देती है, जिससे अमेरिसियम के समस्थानिकों को अलग किया जा सकता है। एक विशिष्ट प्रक्रिया में, व्ययित रिएक्टर ईंधन (जैसे MOX ईंधन) को नाइट्रिक एसिड में घोल दिया जाता है, और यूरेनियम और प्लूटोनियम के थोक को हाइड्रोकार्बन में ट्राइब्यूटिल फॉस्फेट के साथ PUREX-प्रकार के निष्कर्षण (Plutonium–URanium EXtraction) का उपयोग करके हटा दिया जाता है। लैंथेनाइड्स और शेष एक्टिनाइड्स को फिर जलीय अवशेष (रैफिनेट) से डायमाइड-आधारित निष्कर्षण द्वारा अलग किया जाता है, ताकि स्ट्रिपिंग के बाद, त्रिसंयोजक एक्टिनाइड्स और लैंथेनाइड्स का मिश्रण प्राप्त हो सके। अमेरिसियम यौगिकों को फिर एक उपयुक्त अभिकर्मक के साथ बहु-चरणीय क्रोमैटोग्राफिक और सेंट्रीफ्यूजेशन तकनीकों का उपयोग करके चुनिंदा रूप से निकाला जाता है। अमेरिसियम के विलायक निष्कर्षण पर बहुत काम किया गया है। उदाहरण के लिए, 2003 की EU-वित्त पोषित परियोजना जिसका कोडनेम "EUROPART" था, ने संभावित निष्कर्षण एजेंटों के रूप में ट्रायज़ीन और अन्य यौगिकों का अध्ययन किया। 2009 में एक bis-triazinyl bipyridine कॉम्प्लेक्स का प्रस्ताव दिया गया था क्योंकि ऐसा अभिकर्मक अमेरिसियम (और क्यूरियम) के लिए अत्यधिक चयनात्मक है। अत्यधिक समान क्यूरियम से अमेरिसियम का पृथक्करण जलीय सोडियम बाइकार्बोनेट में उनके हाइड्रॉक्साइड्स के घोल को उच्च तापमान पर ओजोन के साथ उपचारित करके प्राप्त किया जा सकता है। Am और Cm दोनों ज्यादातर +3 वैलेंस अवस्था में विलयनों में मौजूद होते हैं; जबकि क्यूरियम अपरिवर्तित रहता है, अमेरिसियम घुलनशील Am(IV) कॉम्प्लेक्स में ऑक्सीकृत हो जाता है जिसे धोया जा सकता है।

धात्विक अमेरिसियम को इसके यौगिकों से अपचयन द्वारा प्राप्त किया जाता है। इस उद्देश्य के लिए पहली बार अमेरिसियम(III) फ्लोराइड का उपयोग किया गया था। प्रतिक्रिया टैंटलम और टंगस्टन से बने उपकरण के अंदर पानी और ऑक्सीजन मुक्त वातावरण में अपचयन एजेंट के रूप में मौलिक बेरियम का उपयोग करके आयोजित की गई थी।

$\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{m}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{⟶}\mathrm{2}\mathrm{A}\mathrm{m}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{B}\mathrm{a}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}}$

एक विकल्प धात्विक लैंथेनम या थोरियम द्वारा अमेरिसियम डाइऑक्साइड का अपचयन है:

$\mathrm{3}\mathrm{A}\mathrm{m}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{4}\mathrm{L}\mathrm{a}\mathrm{⟶}\mathrm{3}\mathrm{A}\mathrm{m}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{L}{\mathrm{a}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

गुण

भौतिक

α-अमेरिसियम की क्रिस्टल संरचना में ABAC परत अनुक्रम के साथ डबल-हेक्सागोनल क्लोज पैकिंग (A: हरा, B: नीला, C: लाल)

आवर्त सारणी में, अमेरिसियम प्लूटोनियम के दाईं ओर, क्यूरियम के बाईं ओर, और लैंथेनाइड यूरोपियम के नीचे स्थित है, जिसके साथ यह कई भौतिक और रासायनिक गुण साझा करता है। अमेरिसियम एक अत्यधिक रेडियोधर्मी तत्व है। ताजा तैयार होने पर, इसमें चांदी जैसी-सफेद धात्विक चमक होती है, लेकिन फिर हवा में धीरे-धीरे धूमिल हो जाती है। 12 g/cm³ के घनत्व के साथ, अमेरिसियम क्यूरियम (13.52 g/cm³) और प्लूटोनियम (19.8 g/cm³) दोनों की तुलना में कम घना है; लेकिन यूरोपियम (5.264 g/cm³) की तुलना में अधिक घनत्व है—मुख्य रूप से इसके उच्च परमाणु द्रव्यमान के कारण। अमेरिसियम अपेक्षाकृत नरम और आसानी से विकृत होने योग्य है और इसमें अपने से पहले के एक्टिनाइड्स: Th, Pa, U, Np और Pu की तुलना में काफी कम बल्क मॉड्यूलस है। इसका 1173 °C का गलनांक प्लूटोनियम (639 °C) और यूरोपियम (826 °C) की तुलना में काफी अधिक है, लेकिन क्यूरियम (1340 °C) के लिए कम है।

परिवेश स्थितियों में, अमेरिसियम अपने सबसे स्थिर α-रूप में मौजूद होता है, जिसकी हेक्सागोनल क्रिस्टल समरूपता होती है, और स्पेस ग्रुप P6₃/mmc होता है, जिसके सेल पैरामीटर a = 346.8 pm और c = 1124 pm हैं, तथा प्रति यूनिट सेल चार परमाणु होते हैं। यह क्रिस्टल ABAC परत अनुक्रम के साथ एक डबल-हेक्सागोनल क्लोज पैकिंग से बना है और इसलिए यह α-लैंथेनम और α-क्यूरियम जैसे कई एक्टिनाइड्स के साथ आइसोटाइपिक है। अमेरिसियम की क्रिस्टल संरचना दबाव और तापमान के साथ बदलती है। कमरे के तापमान पर 5 GPa तक संकुचित करने पर, α-Am β-संशोधन में परिवर्तित हो जाता है, जिसकी फेस-सेंटर्ड क्यूबिक (fcc) समरूपता, स्पेस ग्रुप Fm3m और जाली स्थिरांक (lattice constant) a = 489 pm होता है। यह fcc संरचना ABC अनुक्रम के साथ क्लोजेस्ट पैकिंग के बराबर है। 23 GPa तक और अधिक संकुचित करने पर, अमेरिसियम α-यूरेनियम के समान एक ऑर्थोरोम्बिक γ-Am संरचना में परिवर्तित हो जाता है। 52 GPa तक कोई अन्य संक्रमण नहीं देखा गया है, सिवाय 10 और 15 GPa के बीच के दबाव पर एक मोनोक्लिनिक चरण के प्रकट होने के। साहित्य में इस चरण की स्थिति पर कोई एकरूपता नहीं है, जो कभी-कभी α, β और γ चरणों को I, II और III के रूप में भी सूचीबद्ध करता है। β-γ संक्रमण के साथ क्रिस्टल आयतन में 6% की कमी आती है; हालाँकि सिद्धांत α-β संक्रमण के लिए भी एक महत्वपूर्ण आयतन परिवर्तन की भविष्यवाणी करता है, लेकिन इसे प्रयोगात्मक रूप से नहीं देखा गया है। α-β संक्रमण का दबाव तापमान बढ़ने के साथ घटता है, और जब α-अमेरिसियम को परिवेश के दबाव पर गर्म किया जाता है, तो 770 °C पर यह एक fcc चरण में बदल जाता है जो β-Am से भिन्न होता है, और 1075 °C पर यह एक बॉडी-सेंटर्ड क्यूबिक संरचना में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रकार अमेरिसियम का दबाव-तापमान चरण आरेख लैंथेनम, प्रासियोडायमियम और नियोडायमियम के आरेखों के काफी समान है।

अन्य कई एक्टिनाइड्स की तरह, अल्फा-कण विकिरण के कारण क्रिस्टल संरचना की स्व-क्षति (self-damage) अमेरिसियम के लिए आंतरिक है। यह कम तापमान पर विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है, जहाँ उत्पन्न संरचनात्मक दोषों की गतिशीलता अपेक्षाकृत कम होती है, जिससे एक्स-रे विवर्तन चोटियों (peaks) का विस्तार हो जाता है। यह प्रभाव अमेरिसियम के तापमान और इसके कुछ गुणों, जैसे कि विद्युत प्रतिरोधकता, को कुछ हद तक अनिश्चित बना देता है। इसलिए अमेरिसियम-241 के लिए, 4.2 K पर प्रतिरोधकता समय के साथ 40 घंटों के बाद लगभग 2 μOhm·cm से बढ़कर 10 μOhm·cm हो जाती है, और 140 घंटों के बाद लगभग 16 μOhm·cm पर संतृप्त (saturate) हो जाती है। यह प्रभाव कमरे के तापमान पर कम स्पष्ट होता है, क्योंकि विकिरण दोषों का विनाश (annihilation) हो जाता है; साथ ही, कम तापमान पर घंटों तक रखे गए नमूने को कमरे के तापमान तक गर्म करने से उसकी प्रतिरोधकता बहाल हो जाती है। ताजे नमूनों में, प्रतिरोधकता तरल हीलियम पर लगभग 2 μOhm·cm से कमरे के तापमान पर 69 μOhm·cm तक धीरे-धीरे बढ़ती है; यह व्यवहार नेप्चूनियम, यूरेनियम, थोरियम और प्रोटैक्टिनियम के समान है, लेकिन प्लूटोनियम और क्यूरियम से भिन्न है, जो 60 K तक तेजी से वृद्धि और उसके बाद संतृप्ति दिखाते हैं। अमेरिसियम के लिए कमरे के तापमान का मान नेप्चूनियम, प्लूटोनियम और क्यूरियम से कम है, लेकिन यूरेनियम, थोरियम और प्रोटैक्टिनियम से अधिक है।

अमेरिसियम तरल हीलियम के तापमान से लेकर कमरे के तापमान और उससे ऊपर तक, एक विस्तृत तापमान सीमा में अनुचुंबकीय (paramagnetic) होता है। यह व्यवहार इसके पड़ोसी क्यूरियम से स्पष्ट रूप से भिन्न है, जो 52 K पर प्रति-लौहचुंबकीय (antiferromagnetic) संक्रमण प्रदर्शित करता है। अमेरिसियम का तापीय विस्तार गुणांक थोड़ा अनिसोट्रोपिक (विषमदैशिक) है और यह छोटे a अक्ष के साथ 7.5e-6 ± 0.2 /°C और लंबे c हेक्सागोनल अक्ष के लिए 6.2e-6 ± 0.4 /°C है। मानक स्थितियों में हाइड्रोक्लोरिक एसिड में अमेरिसियम धातु के विघटन की एन्थैल्पी −620.6 ± 1.3 kJ/mol है, जिससे जलीय Am³⁺ आयन के निर्माण की मानक एन्थैल्पी परिवर्तन (Δ_fH°) −621.2 ± 2.0 kJ/mol है। Am³⁺/Am⁰ का मानक विभव −2.08 ± 0.01 V है।

रासायनिक

अमेरिसियम धातु आसानी से ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करती है और जलीय अम्लों में घुल जाती है। अमेरिसियम के लिए सबसे स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था +3 है। अमेरिसियम(III) का रसायन विज्ञान लैंथेनाइड(III) यौगिकों के रसायन विज्ञान के साथ कई समानताएं रखता है। उदाहरण के लिए, त्रिसंयोजक अमेरिसियम अघुलनशील फ्लोराइड, ऑक्सालेट, आयोडेट, हाइड्रॉक्साइड, फॉस्फेट और अन्य लवण बनाता है। +2, +4, +5, +6 और +7 ऑक्सीकरण अवस्थाओं में अमेरिसियम के यौगिकों का भी अध्ययन किया गया है। यह एक्टिनाइड तत्वों के साथ देखी गई सबसे विस्तृत श्रृंखला है। जलीय घोल में अमेरिसियम यौगिकों का रंग इस प्रकार है: Am³⁺ (पीला-लाल), Am⁴⁺ (पीला-लाल), Am^{V}O₂+ (पीला), Am^{VI}O₂²⁺ (भूरा) और Am^{VII}O₆^5- (गहरा हरा)। दृश्य और निकट-अवरक्त क्षेत्रों में f-f संक्रमणों के कारण अवशोषण स्पेक्ट्रा में तीक्ष्ण चोटियाँ (peaks) होती हैं। आमतौर पर, Am(III) का अवशोषण अधिकतम लगभग 504 और 811 nm पर, Am(V) का लगभग 514 और 715 nm पर, और Am(VI) का लगभग 666 और 992 nm पर होता है।

+4 और उच्च ऑक्सीकरण अवस्था वाले अमेरिसियम यौगिक अम्लीय घोलों में परमैंगनेट आयन (MnO₄-) की शक्ति के बराबर शक्तिशाली ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं। जबकि Am⁴⁺ आयन आमतौर पर घोल में अस्थिर होते हैं और आसानी से Am³⁺ में परिवर्तित हो जाते हैं, अमेरिसियम डाइऑक्साइड (AmO₂) और अमेरिसियम(IV) फ्लोराइड (AmF₄) जैसे यौगिक ठोस अवस्था में स्थिर होते हैं।

अमेरिसियम की पंचसंयोजक ऑक्सीकरण अवस्था पहली बार 1951 में देखी गई थी। अम्लीय जलीय घोल में AmO₂+ आयन विषमानुपातन (disproportionation) के संबंध में अस्थिर होता है। अभिक्रिया:

3[AmO₂]+ + 4H+ -> 2[AmO₂]²⁺ + Am³⁺ + 2H₂O

विशिष्ट है। Am(V) और Am(VI) का रसायन विज्ञान उन ऑक्सीकरण अवस्थाओं में यूरेनियम के रसायन विज्ञान के बराबर है। विशेष रूप से, Li₃AmO₄ और Li₆AmO₆ जैसे यौगिक यूरेनेट के बराबर हैं और AmO₂²⁺ आयन यूरेनिल आयन, UO₂²⁺ के बराबर है। ऐसे यौगिकों को अमोनियम पर्सल्फेट के साथ तनु नाइट्रिक एसिड में Am(III) के ऑक्सीकरण द्वारा तैयार किया जा सकता है। उपयोग किए गए अन्य ऑक्सीकरण एजेंटों में सिल्वर(I,III) ऑक्साइड, ओजोन और सोडियम पर्सल्फेट शामिल हैं।

समस्थानिक

यह भी देखें: Isotopes of americium

अमेरिसियम के 19 ज्ञात समस्थानिक (isotope) और 11 परमाणु आइसोमर हैं, जिनका द्रव्यमान संख्या 229 से 247 तक है। दो दीर्घकालिक अल्फा-उत्सर्जक हैं; ²⁴³Am की अर्ध-आयु 7,350 वर्ष है और यह सबसे स्थिर समस्थानिक है, और ²⁴¹Am की अर्ध-आयु 432.6 वर्ष है। सबसे स्थिर परमाणु आइसोमर ^242m1Am है – जिसे आमतौर पर केवल ^242mAm कहा जाता है – जिसकी अर्ध-आयु 141 वर्ष है। अन्य समस्थानिकों और आइसोमर्स की अर्ध-आयु बहुत कम है, जिसमें ²⁴⁰Am के लिए अधिकतम 50.8 घंटे है। अधिकांश अन्य एक्टिनाइड्स की तरह, विषम संख्या में न्यूट्रॉन वाले अमेरिसियम के समस्थानिकों में थर्मल न्यूट्रॉन के साथ अपेक्षाकृत उच्च विखंडनीयता (fissile) और कम क्रांतिक द्रव्यमान (critical mass) होता है।

अमेरिसियम-241 अल्फा कणों का उत्सर्जन करके ²³⁷Np में क्षय होता है, जो कई अलग-अलग ऊर्जाओं के होते हैं, मुख्य रूप से 5.486 MeV (85.2%) और 5.443 MeV (12.8%) पर। क्योंकि परिणामी अवस्थाएं मेटास्टेबल होती हैं, इसलिए 26.3 और 158.5 keV के बीच असतत ऊर्जाओं पर गामा किरणें भी उत्सर्जित होती हैं, जिनमें सबसे शक्तिशाली 59.5 keV पर होती है।

अमेरिसियम-242 की मूल अवस्था एक अल्पकालिक समस्थानिक है जिसकी अर्ध-आयु 16.02 घंटे है। यह मुख्य रूप से (82.7%) β-क्षय द्वारा ²⁴²Cm में परिवर्तित होता है, लेकिन इलेक्ट्रॉन कैप्चर द्वारा ²⁴²Pu (17.3%) में भी परिवर्तित होता है।

लगभग सभी (99.55%) मेटास्टेबल ^242mAm का क्षय आंतरिक रूपांतरण (internal conversion) द्वारा ²⁴²Am में होता है और शेष 0.45% का α-क्षय द्वारा ²³⁸Np में होता है।

अमेरिसियम-243 α-उत्सर्जन द्वारा ²³⁹Np में परिवर्तित हो जाता है।

रासायनिक यौगिक

मुख्य लेख: Americium compounds

ऑक्सीजन यौगिक

तीन अमेरिसियम ऑक्साइड ज्ञात हैं, जिनकी ऑक्सीकरण अवस्था +2 (AmO), +3 (Am₂O₃) और +4 (AmO₂) है। अमेरिसियम(II) ऑक्साइड को बहुत कम मात्रा में तैयार किया गया था और इसका विस्तार से वर्णन नहीं किया गया है। अमेरिसियम(III) ऑक्साइड एक लाल-भूरा ठोस है जिसका गलनांक 2205 °C है। अमेरिसियम(IV) ऑक्साइड ठोस अमेरिसियम का मुख्य रूप है जिसका उपयोग इसके लगभग सभी अनुप्रयोगों में किया जाता है। अधिकांश अन्य एक्टिनाइड डाइऑक्साइड की तरह, यह एक काला ठोस है जिसकी क्रिस्टल संरचना क्यूबिक (फ्लोराइट) होती है।

अमेरिसियम(III) का ऑक्सालेट, जिसे कमरे के तापमान पर वैक्यूम में सुखाया गया है, का रासायनिक सूत्र Am₂(C₂O₄)₃·7H₂O है। वैक्यूम में गर्म करने पर, यह 240 °C पर पानी खो देता है और 300 °C पर AmO₂ में विघटित होने लगता है, विघटन लगभग 470 °C पर पूरा होता है। प्रारंभिक ऑक्सालेट 0.25 g/L की अधिकतम घुलनशीलता के साथ नाइट्रिक एसिड में घुल जाता है।

हैलाइड

अमेरिसियम के हैलाइड +2, +3 और +4 ऑक्सीकरण अवस्थाओं के लिए ज्ञात हैं, जहाँ +3 सबसे स्थिर है, विशेष रूप से घोल में।

ऑक्सीकरण अवस्था	F	Cl	Br	I
+4	अमेरिसियम(IV) फ्लोराइड AmF4 हल्का गुलाबी
+3	अमेरिसियम(III) फ्लोराइड AmF3 गुलाबी	अमेरिसियम(III) क्लोराइड AmCl3 गुलाबी	अमेरिसियम(III) ब्रोमाइड AmBr3 हल्का पीला	अमेरिसियम(III) आयोडाइड AmI3 हल्का पीला
+2		अमेरिसियम(II) क्लोराइड AmCl2 काला	अमेरिसियम(II) ब्रोमाइड AmBr2 काला	अमेरिसियम(II) आयोडाइड AmI2 काला

सोडियम अमलगम के साथ Am(III) यौगिकों का अपचयन Am(II) लवण देता है – काले हैलाइड AmCl₂, AmBr₂ और AmI₂। वे ऑक्सीजन के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं और पानी में ऑक्सीकृत हो जाते हैं, हाइड्रोजन छोड़ते हैं और वापस Am(III) अवस्था में परिवर्तित हो जाते हैं। विशिष्ट जाली स्थिरांक हैं:

• ऑर्थोरोम्बिक AmCl₂: a = 896.3 ± 0.8 pm, b = 757.3 ± 0.8 pm और c = 453.2 ± 0.6 pm
• टेट्रागोनल AmBr₂: a = 1159.2 ± 0.4 pm और c = 712.1 ± 0.3 pm。 उन्हें धात्विक अमेरिसियम को उपयुक्त मरकरी हैलाइड HgX₂ के साथ प्रतिक्रिया करके भी तैयार किया जा सकता है, जहाँ X = Cl, Br या I है:

$\text{Am}+\underset{\mathrm{m}\mathrm{e}\mathrm{r}\mathrm{c}\mathrm{u}\mathrm{r}\mathrm{y}\mathrm{h}\mathrm{a}\mathrm{l}\mathrm{i}\mathrm{d}\mathrm{e}}{\mathrm{H}\mathrm{g}\mathrm{X}{\phantom{A}}_2}\stackrel{\genfrac{}{}{0ex}{}{}{400-500{\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{\circ }}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}\circ }\mathrm{C}}}{\to }\text{AmX2}+\text{Hg}$

अमेरिसियम(III) फ्लोराइड (AmF₃) कम घुलनशील है और कमजोर अम्लीय घोलों में Am³⁺ और फ्लोराइड आयनों की प्रतिक्रिया पर अवक्षेपित (precipitate) हो जाता है:

$\mathrm{A}\mathrm{m}{\phantom{A}}^{3+}+3\mathrm{F}{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{A}\mathrm{m}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3(\mathrm{v})$

चतुर्संयोजक अमेरिसियम(IV) फ्लोराइड (AmF₄) को ठोस अमेरिसियम(III) फ्लोराइड को आणविक फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जाता है:

$2\mathrm{A}\mathrm{m}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+\mathrm{F}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{A}\mathrm{m}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4$

ठोस चतुर्संयोजक अमेरिसियम फ्लोराइड का एक और ज्ञात रूप KAmF₅ है। चतुर्संयोजक अमेरिसियम को जलीय चरण में भी देखा गया है। इस उद्देश्य के लिए, काले Am(OH)₄ को 0.01 M अमेरिसियम सांद्रता के साथ 15-M NH₄F में घोला गया था। परिणामी लाल रंग के घोल में एक विशिष्ट ऑप्टिकल अवशोषण स्पेक्ट्रम था जो AmF₄ के समान था लेकिन अमेरिसियम की अन्य ऑक्सीकरण अवस्थाओं से भिन्न था। Am(IV) घोल को 90 °C तक गर्म करने से इसका विषमानुपातन या अपचयन नहीं हुआ, हालाँकि Am(III) में एक धीमा अपचयन देखा गया और इसे अल्फा कणों द्वारा अमेरिसियम के स्व-विकिरण (self-irradiation) के लिए जिम्मेदार ठहराया गया।

अधिकांश अमेरिसियम(III) हैलाइड हेक्सागोनल क्रिस्टल बनाते हैं, जिनमें हैलोजन के बीच रंग और सटीक संरचना में थोड़ा अंतर होता है। इसलिए, क्लोराइड (AmCl₃) लाल रंग का होता है और इसकी संरचना यूरेनियम(III) क्लोराइड (स्पेस ग्रुप P6₃/m) के समान होती है और इसका गलनांक 715 °C है। फ्लोराइड LaF₃ (स्पेस ग्रुप P6₃/mmc) के समान है और आयोडाइड BiI₃ (स्पेस ग्रुप R3) के समान है। ब्रोमाइड एक अपवाद है जिसकी ऑर्थोरोम्बिक PuBr₃-प्रकार की संरचना और स्पेस ग्रुप Cmcm है। अमेरिसियम(III) क्लोराइड हेक्साहाइड्रेट (AmCl₃·6H₂O) के क्रिस्टल को अमेरिसियम डाइऑक्साइड को हाइड्रोक्लोरिक एसिड में घोलकर और तरल को वाष्पित करके तैयार किया जा सकता है। वे क्रिस्टल हाइग्रोस्कोपिक (नमी सोखने वाले) होते हैं और उनका रंग पीला-लाल होता है और उनकी क्रिस्टल संरचना मोनोक्लिनिक होती है।

Am^VIO₂X₂, Am^VO₂X, Am^IVOX₂ और Am^IIIOX के रूप में अमेरिसियम के ऑक्सीहैलाइड्स को संबंधित अमेरिसियम हैलाइड को ऑक्सीजन या Sb₂O₃ के साथ प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जा सकता है, और AmOCl को वाष्प चरण हाइड्रोलिसिस द्वारा भी उत्पादित किया जा सकता है:

AmCl₃ + H₂O -> AmOCl + 2HCl

चाल्कोजेनाइड और पिक्टाइड

अमेरिसियम के ज्ञात चाल्कोजेनाइड में सल्फाइड AmS₂, सेलेनाइड AmSe₂ और Am₃Se₄, और टेलुराइड Am₂Te₃ और AmTe₂ शामिल हैं। AmX प्रकार के अमेरिसियम (²⁴³Am) के पिक्टाइड फास्फोरस, आर्सेनिक, एंटीमनी और बिस्मथ तत्वों के लिए ज्ञात हैं। वे रॉक-सॉल्ट जाली में क्रिस्टलीकृत होते हैं।

सिलिसाइड और बोराइड

अमेरिसियम मोनोसिलिसाइड (AmSi) और "डिसिलिसाइड" (नाममात्र AmSi_x जहाँ: 1.87 < x < 2.0) को 1050 °C (AmSi) और 1150−1200 °C (AmSi_x) पर वैक्यूम में प्राथमिक सिलिकॉन के साथ अमेरिसियम(III) फ्लोराइड के अपचयन द्वारा प्राप्त किया गया था। AmSi एक काला ठोस है जो LaSi के साथ आइसोमोर्फिक है, इसकी क्रिस्टल समरूपता ऑर्थोरोम्बिक है। AmSi_x में एक चमकदार चांदी जैसी चमक और एक टेट्रागोनल क्रिस्टल जाली (स्पेस ग्रुप I4₁/amd) होती है, यह PuSi₂ और ThSi₂ के साथ आइसोमोर्फिक है। अमेरिसियम के बोराइड में AmB₄ और AmB₆ शामिल हैं। टेट्राबोराइड को वैक्यूम या अक्रिय वातावरण में मैग्नीशियम डाइबोराइड के साथ अमेरिसियम के ऑक्साइड या हैलाइड को गर्म करके प्राप्त किया जा सकता है।

ऑर्गेनोअमेरिसियम यौगिक

अमेरोसीन [(η⁸-C₈H₈)₂Am] की अनुमानित संरचना

यूरेनोसीन के समान, अमेरिसियम के दो साइक्लोऑक्टाटेट्राईन लिगेंड के साथ ऑर्गेनोमेटेलिक यौगिक अमेरोसीन बनाने का अनुमान है, जिसका रासायनिक सूत्र (η⁸-C₈H₈)₂Am है। एक साइक्लोपेंटाडिएनिल कॉम्प्लेक्स ज्ञात है जो संभवतः स्टोइकोमेट्रिक रूप से AmCp₃ है।

Am(n-C₃H₇-BTP)₃ प्रकार के कॉम्प्लेक्स का निर्माण, जहाँ BTP का अर्थ 2,6-di(1,2,4-triazin-3-yl)pyridine है, n-C₃H₇-BTP और Am³⁺ आयनों वाले घोल में EXAFS द्वारा पुष्टि की गई है। इनमें से कुछ BTP-प्रकार के कॉम्प्लेक्स चुनिंदा रूप से अमेरिसियम के साथ परस्पर क्रिया करते हैं और इसलिए लैंथेनाइड्स और अन्य एक्टिनाइड्स से इसके चयनात्मक पृथक्करण में उपयोगी होते हैं।

जैविक पहलू

अमेरिसियम हाल की उत्पत्ति का एक कृत्रिम तत्व है, और इसलिए इसकी कोई जैविक आवश्यकता नहीं है। यह जीवन के लिए हानिकारक है। नदियों और धाराओं से अमेरिसियम और अन्य भारी धातुओं को हटाने के लिए बैक्टीरिया का उपयोग करने का प्रस्ताव दिया गया है। इस प्रकार, सिट्रोबैक्टर (Citrobacter) जीनस के एंटरोबैक्टीरियासी (Enterobacteriaceae) जलीय घोलों से अमेरिसियम आयनों को अवक्षेपित करते हैं, उन्हें अपनी कोशिका दीवारों पर एक धातु-फॉस्फेट कॉम्प्लेक्स में बांधते हैं। बैक्टीरिया और कवक द्वारा अमेरिसियम के बायोसॉर्प्शन और बायोएक्युमुलेशन पर कई अध्ययन रिपोर्ट किए गए हैं। प्रयोगशाला में, अमेरिसियम और क्यूरियम दोनों को मिथाइलोट्रोफ (methylotroph) के विकास का समर्थन करते हुए पाया गया।

विखंडन

आइसोटोप ^242mAm (अर्ध-आयु 141 वर्ष) में तापीय न्यूट्रॉन के अवशोषण के लिए सबसे बड़ा क्रॉस सेक्शन (5,700 बार्न) होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक निरंतर परमाणु श्रृंखला अभिक्रिया के लिए एक छोटा क्रांतिक द्रव्यमान (critical mass) प्राप्त होता है। एक नग्न ^242mAm गोले के लिए क्रांतिक द्रव्यमान लगभग 9–14 किग्रा है (अनिश्चितता इसके भौतिक गुणों के बारे में अपर्याप्त जानकारी के कारण है)। इसे धातु परावर्तक (मेटल रिफ्लेक्टर) के साथ 3–5 किग्रा तक कम किया जा सकता है और जल परावर्तक के साथ यह और भी छोटा हो जाना चाहिए। इतना छोटा क्रांतिक द्रव्यमान पोर्टेबल परमाणु हथियारों के लिए अनुकूल है, लेकिन ^242mAm पर आधारित हथियारों के बारे में अभी तक जानकारी नहीं है, संभवतः इसकी दुर्लभता और उच्च कीमत के कारण। दो आसानी से उपलब्ध आइसोटोप, ²⁴¹Am और ²⁴³Am के क्रांतिक द्रव्यमान अपेक्षाकृत अधिक हैं – ²⁴¹Am के लिए 57.6 से 75.6 किग्रा और ²⁴³Am के लिए 209 किग्रा। दुर्लभता और उच्च कीमत अभी भी परमाणु रिएक्टर में परमाणु ईंधन के रूप में अमेरिसियम के अनुप्रयोग में बाधा डालती है।

बहुत ही कॉम्पैक्ट 10-kW उच्च-प्रवाह (high-flux) रिएक्टरों के लिए एक प्रस्ताव है जिसमें 20 ग्राम तक ^242mAm का उपयोग किया जाता है। ऐसे कम-शक्ति वाले रिएक्टर अस्पतालों में विकिरण चिकित्सा के लिए न्यूट्रॉन स्रोत के रूप में उपयोग करने के लिए अपेक्षाकृत सुरक्षित होंगे।

अनुप्रयोग

आयनन-प्रकार का स्मोक डिटेक्टर

मुख्य लेख: Smoke detector#Ionization

अमेरिसियम का उपयोग घरेलू स्मोक डिटेक्टर (धुआं संसूचक) के सबसे सामान्य प्रकार में किया जाता है, जो आयनकारी विकिरण के स्रोत के रूप में अमेरिसियम डाइऑक्साइड के रूप में ²⁴¹Am का उपयोग करता है। इस आइसोटोप को ²²⁶Ra की तुलना में प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि यह 5 गुना अधिक अल्फा कण उत्सर्जित करता है और अपेक्षाकृत कम हानिकारक गामा विकिरण उत्सर्जित करता है।

एक सामान्य नए स्मोक डिटेक्टर में अमेरिसियम की मात्रा 1 माइक्रो क्यूरी (37 kBq) या 0.29 माइक्रोग्राम होती है। यह मात्रा धीरे-धीरे कम होती जाती है क्योंकि अमेरिसियम नेप्चूनियम-237 में क्षयित हो जाता है, जो एक अलग ट्रांसयूरेनिक तत्व है जिसकी अर्ध-आयु बहुत लंबी (लगभग 2.14 मिलियन वर्ष) है। 432.2 वर्षों की अपनी अर्ध-आयु के साथ, स्मोक डिटेक्टर में मौजूद अमेरिसियम में 19 वर्षों के बाद लगभग 3% और 32 वर्षों के बाद लगभग 5% नेप्चूनियम शामिल होता है। विकिरण एक आयनन कक्ष (ionization chamber) से होकर गुजरता है, जो दो इलेक्ट्रोड के बीच एक हवा से भरा स्थान होता है, और इलेक्ट्रोड के बीच एक छोटा, निरंतर करंट प्रवाहित होने देता है। कक्ष में प्रवेश करने वाला कोई भी धुआं अल्फा कणों को अवशोषित कर लेता है, जो आयनन को कम करता है और इस करंट को प्रभावित करता है, जिससे अलार्म बज उठता है। वैकल्पिक ऑप्टिकल स्मोक डिटेक्टर की तुलना में, आयनन स्मोक डिटेक्टर सस्ता है और उन कणों का पता लगा सकता है जो प्रकाश के महत्वपूर्ण प्रकीर्णन (light scattering) के लिए बहुत छोटे होते हैं; हालाँकि, इसमें गलत अलार्म की संभावना अधिक होती है।

रेडियोन्यूक्लाइड

चूंकि ²⁴¹Am की अर्ध-आयु लगभग ²³⁸Pu (432.2 वर्ष बनाम 87 वर्ष) के समान है, इसलिए इसे रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (RTG) के एक सक्रिय तत्व के रूप में प्रस्तावित किया गया है, उदाहरण के लिए अंतरिक्ष यान में। हालांकि अमेरिसियम कम गर्मी और बिजली पैदा करता है - ऊर्जा उत्पादन ²⁴¹Am के लिए 114.7 mW/g और ²⁴³Am के लिए 6.31 mW/g है (तुलना के लिए ²³⁸Pu के लिए 390 mW/g) - और इसका विकिरण न्यूट्रॉन उत्सर्जन के कारण मनुष्यों के लिए अधिक खतरा पैदा करता है, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी अपने अंतरिक्ष जांच (space probes) के लिए अमेरिसियम का उपयोग करने पर विचार कर रही है।

अमेरिसियम का एक और प्रस्तावित अंतरिक्ष-संबंधी अनुप्रयोग परमाणु प्रणोदन वाले अंतरिक्ष जहाजों के लिए ईंधन है। यह ^242mAm की परमाणु विखंडन की बहुत उच्च दर पर निर्भर करता है, जिसे माइक्रोमीटर-मोटी पन्नी में भी बनाए रखा जा सकता है। छोटी मोटाई उत्सर्जित विकिरण के स्व-अवशोषण (self-absorption) की समस्या से बचाती है। यह समस्या यूरेनियम या प्लूटोनियम छड़ों के लिए प्रासंगिक है, जिसमें केवल सतह की परतें ही अल्फा-कण प्रदान करती हैं। ^242mAm के विखंडन उत्पाद या तो सीधे अंतरिक्ष यान को आगे बढ़ा सकते हैं या वे एक थ्रस्टिंग गैस को गर्म कर सकते हैं। वे अपनी ऊर्जा को एक तरल पदार्थ में स्थानांतरित कर सकते हैं और मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक जनरेटर के माध्यम से बिजली उत्पन्न कर सकते हैं।

एक प्रस्ताव जो ^242mAm की उच्च परमाणु विखंडन दर का उपयोग करता है, वह है परमाणु बैटरी। इसका डिज़ाइन अमेरिसियम अल्फा कणों द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा पर नहीं, बल्कि उनके आवेश (charge) पर निर्भर करता है। इस तरह अमेरिसियम एक स्व-स्थायी कैथोड के रूप में कार्य करता है। ऐसी बैटरी का एक एकल 3.2 किग्रा ^242mAm चार्ज 80 दिनों की अवधि में लगभग 140 kW बिजली प्रदान कर सकता है। सभी संभावित लाभों के बावजूद, ^242mAm के वर्तमान अनुप्रयोग अभी भी इस विशेष परमाणु आइसोमर की दुर्लभता और उच्च कीमत के कारण बाधित हैं।

2019 में, यूके नेशनल न्यूक्लियर लैबोरेटरी और यूनिवर्सिटी ऑफ लीसेस्टर के शोधकर्ताओं ने एक छोटे प्रकाश बल्ब को रोशन करने के लिए अमेरिसियम द्वारा उत्पन्न गर्मी के उपयोग का प्रदर्शन किया। यह तकनीक अंतरतारकीय अंतरिक्ष (interstellar space) में 400 वर्षों तक के मिशनों को शक्ति देने के लिए सिस्टम का नेतृत्व कर सकती है, जहाँ सौर पैनल काम नहीं करते हैं।

न्यूट्रॉन स्रोत

बेरिलियम के साथ दबाया गया ²⁴¹Am का ऑक्साइड एक कुशल न्यूट्रॉन स्रोत है। यहाँ अमेरिसियम अल्फा स्रोत के रूप में कार्य करता है, और बेरिलियम (α,n) परमाणु अभिक्रिया के लिए अपने बड़े क्रॉस-सेक्शन के कारण न्यूट्रॉन उत्पन्न करता है:

${\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}241}\mathrm{A}\mathrm{m}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{93}}^{\phantom{237}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}93}^{\phantom{2}237}\mathrm{N}\mathrm{p}+{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{4}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}2}^{\phantom{2}4}\mathrm{H}\mathrm{e}+\mathrm{\gamma }$

${\phantom{A}}_{\phantom{4}}^{\phantom{9}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}4}^{\phantom{2}9}\mathrm{B}\mathrm{e}+{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{4}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}2}^{\phantom{2}4}\mathrm{H}\mathrm{e}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{6}}^{\phantom{12}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}6}^{\phantom{2}12}\mathrm{C}+{\phantom{A}}_{\phantom{0}}^{\phantom{1}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}0}^{\phantom{2}1}\mathrm{n}+\mathrm{\gamma }$

²⁴¹AmBe न्यूट्रॉन स्रोतों का सबसे व्यापक उपयोग न्यूट्रॉन प्रोब है - एक उपकरण जिसका उपयोग मिट्टी में मौजूद पानी की मात्रा को मापने के लिए किया जाता है, साथ ही राजमार्ग निर्माण में गुणवत्ता नियंत्रण के लिए नमी/घनत्व को मापने के लिए भी किया जाता है। ²⁴¹Am न्यूट्रॉन स्रोतों का उपयोग वेल लॉगिंग अनुप्रयोगों के साथ-साथ न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी, टोमोग्राफी और अन्य रेडियोकेमिकल जांचों में भी किया जाता है।

अन्य तत्वों का उत्पादन

अमेरिसियम अन्य ट्रांसयूरेनिक तत्वों और ट्रांसएक्टिनाइड के उत्पादन के लिए एक प्रारंभिक सामग्री है - उदाहरण के लिए, 82.7% ²⁴²Am का क्षय ²⁴²Cm में और 17.3% का ²⁴²Pu में होता है। परमाणु रिएक्टर में, ²⁴²Am को न्यूट्रॉन कैप्चर द्वारा ²⁴³Am और ²⁴⁴Am में भी परिवर्तित किया जाता है, जो β-क्षय द्वारा ²⁴⁴Cm में बदल जाता है:

${\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{243}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}243}\mathrm{A}\mathrm{m}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{244}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}244}\mathrm{A}\mathrm{m}\underset{10.1\mathrm{h}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{96}}^{\phantom{244}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}96}^{\phantom{2}244}\mathrm{C}\mathrm{m}$

¹²C या ²²Ne आयनों द्वारा ²⁴¹Am का विकिरण क्रमशः ²⁴⁷Es (आइंस्टीनियम) या ²⁶⁰Db (डबनियम) आइसोटोप उत्पन्न करता है। इसके अलावा, बर्किलियम तत्व (²⁴³Bk आइसोटोप) को पहली बार 1949 में उसी बर्कले समूह द्वारा, उसी 60-इंच साइक्लोट्रॉन का उपयोग करके, ²⁴¹Am पर अल्फा कणों की बमबारी करके जानबूझकर उत्पादित और पहचाना गया था। इसी तरह, नोबेलियम को 1965 में रूस के दुबना स्थित जॉइंट इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर रिसर्च में कई अभिक्रियाओं में उत्पादित किया गया था, जिनमें से एक में ¹⁵N आयनों के साथ ²⁴³Am का विकिरण शामिल था। इसके अलावा, बर्कले और दुबना के वैज्ञानिकों द्वारा खोजे गए लॉरेंसियम के लिए संश्लेषण अभिक्रियाओं में से एक में ¹⁸O के साथ ²⁴³Am की बमबारी शामिल थी।

स्पेक्ट्रोमीटर

अमेरिसियम-241 का उपयोग कई चिकित्सा और औद्योगिक उपयोगों के लिए गामा किरणों और अल्फा कणों दोनों के पोर्टेबल स्रोत के रूप में किया गया है। ऐसे स्रोतों में ²⁴¹Am से 59.5409 keV गामा किरण उत्सर्जन का उपयोग रेडियोग्राफी और एक्स-रे प्रतिदीप्ति (X-ray fluorescence) स्पेक्ट्रोस्कोपी में सामग्रियों के अप्रत्यक्ष विश्लेषण के लिए किया जा सकता है, साथ ही फिक्स्ड परमाणु घनत्व गेज और परमाणु डेंसोमीटर में गुणवत्ता नियंत्रण के लिए भी किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इस तत्व का उपयोग फ्लैट ग्लास बनाने में मदद करने के लिए कांच की मोटाई को मापने के लिए किया गया है। अमेरिसियम-241 कम-ऊर्जा सीमा में गामा-रे स्पेक्ट्रोमीटर के अंशांकन (calibration) के लिए भी उपयुक्त है, क्योंकि इसका स्पेक्ट्रम लगभग एक एकल शिखर और नगण्य कॉम्पटन निरंतरता (कम से कम तीन परिमाण के क्रम में कम तीव्रता) से बना है। अमेरिसियम-241 गामा किरणों का उपयोग आयोडीन परमाणुओं से विशिष्ट एक्स-रे उत्सर्जन को उत्तेजित करके थायरॉयड फ़ंक्शन के निष्क्रिय निदान प्रदान करने के लिए भी किया जाता था। इस चिकित्सा अनुप्रयोग को रेडियोधर्मी आयोडीन परीक्षणों से बदल दिया गया है।

स्वास्थ्य संबंधी चिंताएं

अत्यधिक रेडियोधर्मी तत्व के रूप में, अमेरिसियम और इसके यौगिकों को केवल विशेष व्यवस्था के तहत एक उपयुक्त प्रयोगशाला में ही संभाला जाना चाहिए। हालांकि अधिकांश अमेरिसियम आइसोटोप मुख्य रूप से अल्फा कण उत्सर्जित करते हैं जिन्हें सामान्य सामग्रियों की पतली परतों द्वारा अवरुद्ध किया जा सकता है, कई पुत्री उत्पाद (daughter products) गामा-किरणें और न्यूट्रॉन उत्सर्जित करते हैं जिनकी भेदन क्षमता (penetration depth) लंबी होती है।

यदि सेवन किया जाए, तो अधिकांश अमेरिसियम कुछ दिनों के भीतर उत्सर्जित हो जाता है, जिसमें से केवल 0.05% रक्त में अवशोषित होता है, जिसका लगभग 45% यकृत (liver) में और 45% हड्डियों में जाता है, और शेष 10% उत्सर्जित हो जाता है। यकृत में अवशोषण व्यक्ति पर निर्भर करता है और उम्र के साथ बढ़ता है। हड्डियों में, अमेरिसियम पहले कॉर्टिकल और ट्रैबेकुलर सतहों पर जमा होता है और समय के साथ धीरे-धीरे हड्डी पर पुनर्वितरित होता है। ²⁴¹Am की जैविक अर्ध-आयु हड्डियों में 50 वर्ष और यकृत में 20 वर्ष है, जबकि जननांगों (अंडकोष और अंडाशय) में यह स्थायी रूप से रहता है; इन सभी अंगों में, अमेरिसियम अपनी रेडियोधर्मिता के परिणामस्वरूप कैंसर कोशिकाओं के निर्माण को बढ़ावा देता है।

अमेरिसियम अक्सर छोड़े गए स्मोक डिटेक्टर से लैंडफिल में प्रवेश करता है। अधिकांश न्यायालयों में स्मोक डिटेक्टरों के निपटान से संबंधित नियम शिथिल हैं। 1994 में, 17 वर्षीय डेविड हाहन ने ब्रीडर परमाणु रिएक्टर बनाने के प्रयास में लगभग 100 स्मोक डिटेक्टरों से अमेरिसियम निकाला। अमेरिसियम के संपर्क में आने के कुछ मामले सामने आए हैं, सबसे खराब मामला हेरोल्ड मैक्लूस्की का है, जो एक रासायनिक संचालन तकनीशियन थे, जो 64 वर्ष की आयु में अपनी प्रयोगशाला में विस्फोट के परिणामस्वरूप अमेरिसियम-241 के लिए व्यावसायिक मानक से 500 गुना अधिक संपर्क में आए थे। मैक्लूस्की की मृत्यु 75 वर्ष की आयु में असंबंधित पूर्व-मौजूदा बीमारी से हुई।

इन्हें भी देखें

• पर्यावरण में एक्टिनाइड्स
• Category:अमेरिसियम यौगिक

ग्रंथसूची

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann.
• Penneman, R. A. and Keenan T. K. The radiochemistry of americium and curium, University of California, Los Alamos, California, 1960
• Wiberg, Nils. (2007). "Lehrbuch Der Anorganischen Chemie". De Gruyter. ISBN 978-3-11-017770-1.

अतिरिक्त पठन

• Nuclides and Isotopes – 14th Edition, GE Nuclear Energy, 1989.
• Fioni, Gabriele. Can the minor actinide, americium-241, be transmuted by thermal neutrons?. Commissariat à l'énergie atomique.
• Stwertka, Albert. (1999). A Guide to the Elements. Oxford University Press, USA. ISBN 978-0-19-508083-4.

बाहरी कड़ियाँ

americium

• अमेरिसियम The Periodic Table of Videos पर (यूनिवर्सिटी ऑफ नॉटिंघम)
• ATSDR – सार्वजनिक स्वास्थ्य विवरण: अमेरिसियम
• वर्ल्ड न्यूक्लियर एसोसिएशन – स्मोक डिटेक्टर और अमेरिसियम

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स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Americium" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Americium यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।