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Americium

 

[neulateinisch, nach dem Erdteil Amerika] das, -s, chemisches Symbol Am, in der Natur nicht vorkommendes, nur künstlich herstellbares chemisches Element aus der Gruppe der Actinoide, zu den Transuranen gehörend. Americium ist ein silberweißes, dehnbares Metall mit einer doppelt hexagonalen, dicht gepackten Kristallstruktur, das an der Luft infolge Oxidation anläuft. Seine radioaktiven Isotope 237-247 haben Halbwertszeiten zwischen 20 min und rd. 7 400 Jahren. Das Isotop ²⁴³Am, ein Alphastrahler, wird als Nebenprodukt in den Brennelementen von Kernreaktoren gebildet. ²⁴¹Am, ein in das langlebige Neptuniumisotop ²³⁷Np zerfallender Alphastrahler mit der Halbwertszeit von 433 Jahren, fällt ebenfalls in Kernreaktoren an und stellt mit dem ²⁴³Am eines der Hauptprobleme bei der Langzeitlagerung des radioaktiven Abfalls von Wiederaufarbeitungsanlagen dar. ²⁴¹Am wurde als erstes Americiumisotop 1944 von G. T. Seaborg, A.Ghiorso u. a. in Chicago als Betazerfallsprodukt des sich bei Neutronenbestrahlung des Plutoniumisotops ²³⁹Pu in Kernreaktoren durch sukzessive Neutroneneinfangreaktionen bildenden Plutoniumisotops ²⁴¹Pu gefunden:

 

In isotopisch reiner Form gewinnt man heute das Isotop ²⁴¹Am grammweise als Zerfallsprodukt durch langjährigen intensiven Neutronenbeschuss des Plutoniumisotops ²³⁹Pu, das Isotop ²⁴³Am milligrammweise als Zerfallsprodukt des sich bei Neutronenbeschuss von ²⁴¹Am in einer Folge von Neutroneneinfang- und Zerfallsprozessen bildenden Plutoniumisotops ²⁴³Pu. Das Isotop ²⁴¹Am wird zur Erzeugung von höheren Transuranelementen durch Beschuss mit Neutronen oder leichten Atomkernen sowie z. B. als Ionisationsquelle in Feuermelderanzeigen eingesetzt. In Oxidform mit Beryllium verpresst, bildet es eine starke Neutronenquelle, die für neutronenphysikalische Untersuchungen, zur Anregung von Kettenreaktionen in Kernreaktoren, für Feuchtemessungen sowie bei geologischen und hydrologischen Untersuchungen verwendet wird. Das in ähnlicher Weise gewonnene Isotop ²⁴²Am hat von allen bekannten Nukliden den größten Wirkungsquerschnitt für die Kernspaltung durch thermische Neutronen, sodass im Prinzip mit ihm kritischen Anordnungen für eine unkontrolliert ablaufende Kernkettenreaktion bereits mit einer Mindestmasse von 3,8 kg (weniger als halb so viel wie im Fall des Plutoniumisotops ²³⁹Pu) möglich sind.

 

In seinen Verbindungen tritt Americium meist dreiwertig, daneben auch zwei-, vier-, fünf- und sechswertig auf. An der Luft läuft es unter Bildung von Americiummonoxid (AmO) oberflächig an. Seine von den dreiwertigen Am³⁺-Ionen gebildeten Salze (mit lachsfarbigen wässrigen Lösungen) sind am beständigsten. Durch Oxidation entstehen die Americyl-Ionen AmO⁺₂ und AmO²⁺₂, in denen das Americium fünf- beziehungsweise sechswertig ist. Das durch Glühen von Americiumhydroxid, Am(OH)₃, gebildete schwarze Americiumdioxid, AmO₂, in dem Americium vierwertig ist, lässt sich zu dem orangeroten Americiumsesquioxid, Am₂O₃, reduzieren. Verbindungen des sechswertigen Americiums sind intensiv gelb gefärbt. Das Metall selbst wird durch Reduktion des Americiumtrifluorids, AmF₃, mit metallischem Barium oder durch Reduktion des Americiumdioxids mit Lanthan gewonnen. Zur Trennung des Americiums von Plutonium u. a. Transuranen wird die unterschiedliche Löslichkeit der Oxalate ausgenutzt, in denen diese Elemente dreiwertig vorliegen.