Эйнштейниум
-
История открытия
- Эйнштейний был обнаружен в 1952 году в результате ядерных испытаний в Айви Майк.
- Альберт Гиорсо и его коллеги из Калифорнийского университета в Беркли выделили эйнштейний из обломков взрыва.
- Открытие было засекречено до 1955 года из-за холодной войны.
-
Синтез и свойства
- Эйнштейний получают искусственным путем в ядерных реакторах.
- Наиболее распространенный изотоп, 253Es, имеет период полураспада 20,47 суток.
- Эйнштейний — мягкий, серебристый, парамагнитный металл с высокой радиоактивностью.
- Его химический состав типичен для поздних актинидов, с преобладанием степени окисления +3.
-
Применение и опасности
- Эйнштейний не имеет практического применения из-за короткого периода полураспада.
- Изотопы эйнштейния очень радиоактивны и опасны для здоровья при приеме внутрь.
-
Физические и химические свойства
- Эйнштейний имеет плотность 8,84 г/см³ и температуру плавления 860 °C.
- Он является мягким металлом с объемным модулем упругости 15 ГПа.
- Эйнштейний обладает гранецентрированной кубической симметрией и высокой летучестью.
-
Трудности в изучении
- Изучение эйнштейния затруднено из-за его радиоактивности и быстрого распада.
- Большинство образцов загрязнены, и их свойства определяются экстраполяцией данных.
-
Экспериментальные методы
- Селективное оптическое возбуждение ионов эйнштейния перестраиваемым лазером
- Изучение люминесцентных свойств эйнштейния
-
Магнитные свойства
- Парамагнитное поведение по закону Кюри-Вайса
- Эффективные магнитные моменты 10,4±0,3 МКБ для Es2O3 и 11,4±0,3 Мкб для EsF3
-
Химические свойства
- Трехвалентная степень окисления стабильна в твердых веществах и водных растворах
- Существование двухвалентного эйнштейния установлено
- Соединения эйнштейния(II) могут быть получены восстановлением эйнштейния(III) хлоридом самария(II)
-
Изотопы
- Восемнадцать изотопов и четыре ядерных изомера
- Наиболее стабильный изотоп 252Es с периодом полураспада 471,7 дня
- Все изотопы радиоактивны, наиболее стабильные имеют период полураспада менее 40 часов
-
Ядерное деление
- Высокая скорость ядерного деления, низкая критическая масса
- Критическая масса 9,89 кг для 254Es, может быть снижена до 2,9 кг с отражателем нейтронов
-
Естественное явление
- Первичный эйнштейний на Земле давно распался
- Синтез эйнштейния требует многократного захвата нейтронов, что маловероятно
- Весь эйнштейний на Земле производится в лабораториях
-
Синтез и экстракция
- Получают путем бомбардировки нейтронами более легких актинидов
- Основные источники облучения: HFIR в ORNL и SM-2 в НИИАР
- Первый микроскопический образец 253Es получен в 1961 году
-
Лабораторный синтез
- Основные изотопы: 253Es, 254mEs, 254Es, 255Es
- Альтернативные пути: бомбардировка урана-238 ионами азота или кислорода
- 247Es получен путем облучения 241Am углеродом или 238U ионами азота
-
Синтез при ядерных взрывах
- Анализ обломков ядерных испытаний для изучения эффективности синтеза трансурановых элементов
- Ядерные взрывы обеспечивают высокую плотность нейтронов, но выход тяжелых изотопов ограничен
- Подземные испытания в Неваде показали высокий выход трансурановых соединений, но сбор радиоактивных обломков был проблематичным
-
Методы получения эйнштейния
- Бомбардировка легкими ионами в циклотроне: эйнштейний смывается с фольги после облучения, но выходы невелики.
- Облучение в реакторе: трудоемкая процедура с катионным обменом и хроматографией, отделение от берклия важно.
-
Разделение эйнштейния
- Катионный обмен с использованием 90%-ного раствора воды/10%-ного раствора этанола и 6 молярной HCl.
- Экстракционная хроматография с использованием HDEHP и азотной кислоты.
-
Подготовка металла
- Восстановление фторида эйнштейния(III) металлическим литием неэффективно из-за низкой температуры плавления и высокой степени самоизлучения.
- Восстановление оксида эйнштейния(III) металлическим лантаном.
-
Химические соединения
- Оксид эйнштейния(III) образуется при сжигании нитрата эйнштейния(III), имеет три фазы.
- Галогениды эйнштейния имеют степени окисления +2 и +3, наиболее стабильное состояние +3.
- Двухвалентные соединения получают восстановлением трехвалентных галогенидов водородом.
-
Эйнштейнорганические соединения
- Высокая радиоактивность эйнштейния может быть использована в лучевой терапии.
- Люминесценция ионов Es3+ наблюдается в растворах неорганической соляной кислоты и органическом растворе с ди(2-этилгексил)ортофосфорной кислотой.
-
Приложения
- Изотопы эйнштейния используются в фундаментальных научных исследованиях для получения высших трансурановых элементов.
- 254Es используется для получения сверхтяжелых элементов и в качестве калибровочного маркера в спектрометре лунного зонда Surveyor 5.
-
Безопасность
- Большая часть данных о токсичности получена из исследований на животных.
- При попадании в организм крыс эйнштейний распределяется в костях, легких, яичках и яичниках, выводится из организма.