아메리슘
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1. 개요
아메리슘(Americium)은 1944년 합성된 방사성 금속 원소로, 주기율표에서 유로퓸 아래에 위치하며 기호는 Am이다. 플루토늄의 중성자 포획과 베타 붕괴를 통해 생성되며, 주로 241Am과 243Am 동위원소가 사용된다. 아메리슘은 연기 감지기, 중성자원, 두께 측정기 등 다양한 용도로 활용되며, 242mAm은 핵무기나 핵 배터리 연료로 사용될 가능성이 있다. 자연적으로는 거의 존재하지 않으며, 핵실험, 핵 사고, 핵연료 재처리 시설 주변에서 발견된다. 아메리슘은 방사능 독성이 강해 특별한 안전 절차를 거쳐 취급해야 한다.
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- 아메리슘 - 아메리슘 동위 원소
아메리슘은 핵폐기물에서 얻을 수 있고, 주로 화재 경보기에 사용되는 아메리슘-241을 포함하여 다양한 동위 원소를 가지며, 아메리슘-243은 반감기가 가장 긴 동위 원소로 핵연료 주기에서 생성되어 발암 물질이다. - 악티늄족 - 토륨
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| 아메리슘 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
 | |
| 원자 번호 | 95 |
| 원소 기호 | Am |
| 일본어 이름 | アメリシウム (Amerishiumu) |
| 발음 (한글 표기) | AM-ə-RIS-ee-əm (아머리시엄) |
| 왼쪽 원소 | 플루토늄 |
| 오른쪽 원소 | 퀴륨 |
| 위쪽 원소 | Eu |
| 아래쪽 원소 | 불명 |
| 주기 | 7 |
| 블록 | f |
| 원소 종류 | 악티늄족 |
| 겉모습 | 은백색 |
| 원자 질량 | [243] |
| 전자 배치 | [Rn] 5f7 7s2 |
| 껍질당 전자 수 | 2, 8, 18, 32, 25, 8, 2 |
| 상태 | 고체 |
| 밀도 (g/cm3, 상온) | 12 |
| 녹는점 (K) | 1449 |
| 녹는점 (℃) | 1176 |
| 녹는점 (℉) | 2149 |
| 끓는점 (K) | 2880 |
| 끓는점 (℃) | 2607 |
| 끓는점 (℉) | 4725 |
| 결정 구조 | 육방 최밀 충전 구조 (α-Am), 체심 입방 격자 (β-Am), 면심 입방 격자 (γ-Am) |
| 일본어 결정 구조 | 육방정계 |
| 산화 상태 | 7, 6, 5, 4, 3, 2 (양쪽성 산화물) |
| 전기 음성도 | 1.3 |
| 이온화 에너지 (kJ/mol) | 578 |
| 원자 반지름 (pm) | [173] |
| 공유 반지름 (pm) | 180 ± 6 |
| 자기 정렬 | 상자성 |
| 열 전도율 (W/(m·K)) | 10 |
| CAS 등록 번호 | 7440-35-9 |
| 물리적 특성 | |
| 전기 저항 | 0.69Muller, W.; Schenkel, R.; Schmidt, H. E.; Spirlet, J. C.; McElroy, D. L.; Hall, R. O. A.; Mortimer, M. J. (1978). “The electrical resistivity and specific heat of americium metal”. Journal of Low Temperature Physics 30: 561. doi:10.1007/BF00116197 µΩ·m |
| 동위 원소 | |
| 아메리슘-241 | 핵종: 241Am 존재 비율: 인공 반감기: 432.2 년 붕괴 방식: SF, α 붕괴 에너지: SF (해당 없음), α (5.486 MeV) 붕괴 후 핵종: SF (해당 없음), α (237Np) |
| 아메리슘-242m | 핵종: 242mAm 존재 비율: 인공 반감기: 141 년 붕괴 방식: IT, α, SF 붕괴 에너지: IT (0.049 MeV), α (5.637 MeV), SF (해당 없음) 붕괴 후 핵종: IT (242Am), α (238Np), SF (해당 없음) |
| 아메리슘-243 | 핵종: 243Am 존재 비율: 인공 반감기: 7370 년 붕괴 방식: SF, α 붕괴 에너지: SF (해당 없음), α (5.275 MeV) 붕괴 후 핵종: SF (해당 없음), α (239Np) |
| 역사 | |
| 발견 | 1944년 |
| 발견자 | 글렌 T. 시보그, 랠프 A. 제임스, 레온 O. 몰건, 앨버트 기오르소 |
| 명명 유래 | 아메리카 대륙 |
| 참고 문헌 | |
2. 역사
1944년 늦가을, 캘리포니아 대학교 버클리의 글렌 T. 시보그, 레온 O. 모건, 랄프 A. 제임스, 앨버트 기오르소는 60인치 사이클로트론을 사용하여 플루토늄-239에 중성자를 충돌시켜 아메리슘을 처음으로 합성하고 분리했다.[133] 이 원소는 시카고 대학교의 야금 연구소(현 아르곤 국립 연구소)에서 화학적으로 확인되었다. 넵투늄, 플루토늄, 퀴륨에 이어 네 번째로 발견된 초우라늄 원소였다.[134][135][136]
아메리슘은 이전의 핵 실험에서도 생성되었을 가능성이 있지만, 1944년 늦가을에 캘리포니아 대학교 버클리에서 글렌 T. 시보그, 레온 O. 모건, 랄프 A. 제임스, 앨버트 기오르소가 처음으로 의도적으로 합성하고 분리하여 확인했다. 그들은 캘리포니아 대학교 버클리의 60인치 사이클로트론을 사용했다.[4] 이 원소는 시카고 대학교의 금속 연구소(현재 아르곤 국립 연구소)에서 화학적으로 확인되었다. 가벼운 넵투늄, 플루토늄, 무거운 큐륨에 이어 아메리슘은 네 번째로 발견된 초우라늄 원소였다. 당시 주기율표는 시보그에 의해 현재의 배열로 재구성되어 란타넘족 아래에 악티늄족을 포함하게 되었다. 이로 인해 아메리슘은 그 쌍둥이 란타넘족 원소인 유로퓸 바로 아래에 위치하게 되었고, 따라서 아메리카를 따라 이름을 지었다.[5][6][7]
당시 주기율표는 시보그에 의해 란타넘족 원소 아래 악티늄족 계열이 포함된 현재와 같은 배치로 재구성되었고, 아메리슘은 란타넘족 원소인 유로퓸 바로 아래에 위치하게 되었다. 이때 아메리슘이 아메리카 대륙의 이름을 따서 명명되었다.
새로운 원소는 복잡한 다단계 공정을 통해 산화물에서 분리되었다. 먼저 질산 플루토늄-239(239PuNO3) 용액을 약 0.5 cm2 면적의 백금박에 코팅한 뒤, 용액을 증발시켜 이산화 플루토늄(PuO2)으로 전환시켰다. 사이클로트론을 이용한 조사 후, 백금박의 코팅을 질산으로 녹인 후 진한 암모니아 수용액을 사용하여 수산화물로 침전시켰다. 그 뒤 잔류물을 과염소산에 용해시켰다. 추가 분리는 이온 교환에 의해 수행되었으며, 퀴륨의 특정 동위원소를 생성했다. 퀴륨과 아메리슘을 분리하는 것은 매우 힘든 일이었기에 버클리 그룹에서는 처음에 아메리슘을 그리스어로 ‘아수라장’을 뜻하는 ‘pandaimonion’를 따서 판데모늄(pandemonium)으로, 그리고 퀴륨은 라틴어로 ‘미친’을 뜻하는 ‘deliriare’를 따서 델리리움(delirium)으로 불렸다.[137][138]
초기 실험에서는 241Am, 242Am, 239Am, 238Am의 네 가지 아메리슘 동위원소가 생성되었다. 241Am은 플루토늄이 중성자 2개를 흡수한 뒤 직접적으로 얻어졌다. 이는 알파 입자를 방출하며 237Np로 붕괴되었다. 이 붕괴는 반감기가 처음에는 510±20년으로 결정되었으나, 이후 432.2년으로 수정되었다.
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: 시간은 반감기를 나타낸다.
두 번째 동위원소인 242Am은 이미 생성된 동위원소인 241Am을 중성자로 포격하여 생성하였다. 베타 붕괴가 빠르게 진행되며 242Am은 이전에 발견된 퀴륨의 동위원소인 242Cm으로 전환된다. 이 붕괴의 반감기는 처음에 17시간으로 설정되었으며, 이는 현재 사용하는 값인 16.02시간에 비슷했다.[139]
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1944년에 이루어진 아메리슘과 퀴륨의 발견은 제2차 세계 대전 때 수행된 미국의 원자탄 개발 연구인 맨해튼 계획과 밀접하게 연관되어 있어서 비밀로 숨겨져 있었으며, 종전 후인 1945년에 비밀이 해제되었다. 시보그는 이 원소들의 발견을 미국의 어린이 라디오 퀴즈 쇼 ''Quiz Kids''에서 처음으로 공개하였으며[137], 5일 후인 1945년 11월 11일에 미국화학회 모임에서 공식적으로 발표하였다. 아메리슘 동위원소 241Am 및 242Am이 발견된 후 이것들의 생산 및 화합물은 시보그만을 발명자로 등록하여 특허를 받았다.[140] 초기 아메리슘 샘플은 매우 적어서 눈으로 보기 어려웠고, 이가 방출하는 방사능으로 식별할 수 있었다. 1951년에는 1100℃, 고진공에서 AmF3 를 바륨 금속으로 환원시켜 금속 아메리슘을 처음 얻었는데, 그 양은 40~200밀리그램 정도이었다.[141]
3. 발생
아메리슘은 자연적으로는 거의 존재하지 않으며, 주로 인공적으로 만들어진다. 지구 형성 시기에 존재했던 원시 아메리슘은 긴 반감기로 인해 모두 붕괴되어 사라졌다.[142][143]
현존하는 아메리슘은 1945년부터 1980년 사이에 실시된 대기권 핵실험 장소나 체르노빌 원자력 발전소 사고와 같은 핵 사고 지역에 주로 존재한다. 예를 들어, 1952년 11월 1일 에네웨타크 환초에서 실시된 미국 최초의 수소 폭탄 실험인 아이비 마이크의 잔해에서는 아메리슘을 포함한 다양한 악티늄족 원소들이 고농도로 검출되었으나, 군사 기밀로 인해 1956년이 되어서야 공개되었다.[144] 1945년 7월 16일 플루토늄을 이용한 트리니티 핵실험 후 뉴멕시코주 앨라모고도 근처 사막에 남겨진 트리니타이트에도 아메리슘-241이 미량 포함되어 있었다. 1968년 그린란드에서 발생한 미국 B-52 폭격기 추락 사고 현장에서도 아메리슘이 검출되었다.[145]
다른 지역에서 아메리슘으로 인한 토양의 평균 방사능은 약 0.01pCi/g (0.37mBq/g)에 불과하다. 대기 중 아메리슘 화합물은 잘 용해되지 않고 주로 토양 입자에 붙어 있는데, 모래 입자의 아메리슘 농도는 물보다 약 1,900배 높고, 롬에서는 더 높게 나타났다.[146]
사용후핵연료 1톤에는 약 100그램의 아메리슘 동위원소(주로 241Am과 243Am)가 포함되어 있다.[147] 이들은 장기간 방사능을 띄기 때문에, 다른 장반감기 악티늄족 원소와 함께 핵변환을 통해 반감기가 짧은 원소로 변환시키는 방법으로 폐기해야 하지만, 아직 아메리슘을 위한 핵변환 과정은 개발되지 않았다.[148][149]
오클로 천연원자로에서는 과거에 아메리슘에서 페르뮴까지의 초우라늄 원소가 자연적으로 생성되었지만, 더 이상 발생하지 않는다.[150] 아메리슘은 프시빌스키의 별에서 발견된 원소 중 하나이기도 하다.[24]
4. 합성 및 추출
새로운 원소는 복잡하고 다단계의 과정에서 산화물로부터 분리되었다. 먼저 약 0.5 cm2 면적의 백금 호일에 플루토늄-239 질산염(239PuNO3) 용액을 코팅하고, 용액을 증발시킨 후 잔류물을 소성하여 이산화 플루토늄(PuO2)으로 변환했다. 사이클로트론 조사 후, 코팅은 질산으로 용해된 다음 농축된 수성 암모니아 용액을 사용하여 수산화물로 침전되었다. 잔류물은 과염소산에 용해되었다. 추가적인 분리는 이온 교환을 통해 수행되어 특정 큐륨 동위원소를 얻었다. 큐륨과 아메리슘의 분리는 너무나 어려운 작업이었기에, 당시 버클리 그룹은 그 원소들을 처음에는 ''판데모니엄''[8] (그리스어로 '모든 악마' 또는 '지옥'을 의미)과 ''딜리리움'' (라틴어로 '광기'를 의미)이라고 불렀다.[11][9]
초기 실험에서는 241Am, 242Am, 239Am 및 238Am, 4개의 아메리슘 동위원소가 생성되었다. 아메리슘-241은 두 개의 중성자를 흡수하면 플루토늄으로부터 직접 얻을 수 있었다. 이 동위원소는 α-입자 방출을 통해 237Np로 붕괴하며, 이 붕괴의 반감기는 처음에는 510±20년으로 결정되었지만 이후 432.2년으로 수정되었다.[10]
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: 시간은 반감기
두 번째 동위원소 242Am은 이미 생성된 241Am에 중성자를 충돌시켜 생성되었다. 빠른 β-붕괴를 통해, 242Am은 큐륨의 동위원소 242Cm (이전에 발견됨)으로 전환된다. 이 붕괴의 반감기는 처음에는 17시간으로 결정되었으며, 이는 현재 받아들여지는 값인 16.02시간과 거의 일치한다.[10]
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1944년 아메리슘과 큐륨의 발견은 맨해튼 계획과 밀접한 관련이 있었으며, 그 결과는 기밀로 유지되다가 1945년에 공개되었다. 시보그는 1945년 11월 11일 미국 화학회 회의에서 공식 발표하기 5일 전 미국 어린이 라디오 쇼 ''Quiz Kids''에서 95번과 96번 원소의 합성에 대해 유출했다. 이는 청취자 중 한 명이 플루토늄과 넵투늄 외에 새로운 초우라늄 원소가 전쟁 중에 발견되었는지 질문했기 때문이다.[11] 아메리슘 동위원소 241Am과 242Am의 발견 이후, 그들의 생산과 화합물은 시보그만을 발명가로 기재하여 특허를 받았다.[12] 초기 아메리슘 샘플의 무게는 수 마이크로그램이었으며, 거의 보이지 않았고 방사능으로 식별되었다. 40~200 마이크로그램의 금속 아메리슘의 첫 번째 상당량은 1951년에 1100 °C에서 고진공 하에서 아메리슘(III) 플루오라이드를 바륨 금속으로 환원시켜서야 제조되었다.[13]
아메리슘은 수십 년 동안 소량으로 원자로에서 생산되었으며, 현재까지 241Am 및 243Am 동위원소 킬로그램이 축적되었다.[25] 1962년에 처음 판매된 이후, 241Am의 가격은 약 1500USD로 매우 복잡한 분리 절차로 인해 거의 변동이 없다.[26] 더 무거운 동위원소 243Am은 훨씬 적은 양으로 생산되며, 분리가 더 어렵기 때문에 100000USD~160000USD 수준의 더 높은 비용이 발생한다.[27][28]
4. 1. 동위원소의 핵합성
Americium영어은 우라늄에서 직접 합성되는 것이 아니라 플루토늄 동위원소 239Pu에서 합성된다. 239Pu는 다음 과정에 따라 먼저 생성된다.
:239Pu가 2개의 중성자를 흡수하는 (n, γ)반응을 거친 뒤, 베타붕괴를 하면 241Am이 된다.
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사용후핵연료에 존재하는 플루토늄의 12%는 241Pu이다. 241Pu는 241Am으로 베타 붕괴되기 때문에 연료에서 241Pu를 추출해 241Am을 생성하는 데 사용할 수 있다.[152] 이 과정은 다소 느리다. 241Pu의 원래 양의 절반은 약 15년 후에 241Am으로 붕괴하고 241Am 양은 70년 후에 최대치에 도달한다.[155]
얻어진 241Am은 원자로에서 중성자를 쪼여 더 무거운 아메리슘 동위원소를 생성하는 데 사용할 수 있다. 경수로에서는 241Am의 79%는 242Am으로, 10%는 242mAm으로 전환된다.[156][157]
:242Am의 반감기는 16시간밖에 되지 않아 242Am을 243Am으로 변환하는 것은 매우 비효율적이다. 대신 243Am은 239Pu를 큰 중성자속(φ, Neutron flux) 안에서 4개의 중성자를 흡수하는 다음과 같은 과정으로 생성된다.
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4. 2. 아메리슘 금속의 생성
사용후핵연료는 질산에 용해되며, 퓨렉스(PUREX, 플루토늄 - 우라늄 추출, '''P'''lutonium - '''UR'''anium '''EX'''traction) 공정을 통해 우라늄과 플루토늄이 제거된다. 수용액 층에 남은 아메리슘과 란타넘족 원소는 다이아마이드 기반 추출을 통해 분리된다. 그 후, 적절한 시약을 사용한 여러 단계의 크로마토그래피와 원심분리 과정을 통해 아메리슘 화합물을 선택적으로 추출한다.[158]
금속 아메리슘은 아메리슘 화합물을 환원시켜 얻는다. 초기에는 플루오린화 아메리슘(III) (AmF3)을 사용하였으며, 바륨을 환원제로 사용하여 다음과 같은 반응을 통해 금속 아메리슘을 얻었다.[141][166][167]
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란타넘이나 토륨을 사용해 이산화 아메리슘(AmO2)을 환원시키는 방법도 있다.[167][168]
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5. 물리적 성질
아메리슘은 주기율표에서 플루토늄과 퀴륨 사이, 유로퓸 아래에 위치하며 유로퓸과 많은 물리·화학적 성질을 공유한다. 아메리슘은 방사성 원소로, 광택이 나는 은백색 금속인데 공기 중에서 느리게 산화되며 표면이 흐려진다.[169] 밀도는 12g/cm3로 퀴륨(13.52g/cm3)과 플루토늄(19.8g/cm3)보다 밀도가 낮지만 유로퓸(5.264g/cm3)보다는 높다. 이는 원자량이 더 크기 때문이다. 아메리슘은 비교적 무르고 쉽게 구부릴 수 있으며 악티늄족에서 자신의 원자번호 앞에 있는 토륨, 프로트악티늄, 우라늄, 넵투늄, 플루토늄보다 작은 부피 탄성 계수를 갖는다.[44] 녹는점은 1173°C로 플루토늄(639°C)과 유로퓸(826°C)보다 높지만 퀴륨(1340°C)보다 낮다.[42]
1기압, 실온 상태에서 아메리슘은 가장 안정한 상인 α-형을 이루는데, 이는 육방정계 구조를 가지며 P63/mmc 공간군을 가지고, 단위세포에 원자는 4개, 격자 상수는 a = 346.8pm, c = 1124pm이다. 이 결정의 구조는 ABAC순서의 이중육각밀집 구조를 가진다. 이 구조는 α-란타넘이나, α-퀴륨과 같은 일부 악티늄족 원소에서도 발견된다.[43]
아메리슘 결정의 구조는 온도와 압력의 변화에 따라 변화한다. 실온에서 압력을 5 GPa로 늘리면 α-아메리슘은 β-형으로 변하게 되고, 이는 면심 입방 격자(fcc)를 가지며 Fmm 공간군을 가지며 격자상수는 a = 489pm이다. 이 면심 입방 격자는 가장 밀집하게 ABC순서로 배열할 때 구조와 동일하다.[1] 압력을 23 GPa로 늘리면 아메리슘의 구조는 α-우라늄과 비슷한 형태의 사방정계 구조인 γ-형으로 변한다.[44] 10에서 15 GPa 사이에서 단사정계가 나타나는 것을 제외하고는 52 GPa까지 더 이상의 전이는 관찰되지 않는다.[44] 이 단계의 상태에 대한 기록은 서로 일관적이지 않으며, α와 β, γ 단계도 I, II 및 III로 나열하는 경우가 있다.[44] β-γ 구조 전이에서는 부피가 6%가 감소한다. 이론상으로는 α-β 구조 전이에서도 부피 변화가 예상되지만, 실험으로 관찰된 바는 없다. α-β 구조 전이가 일어나기 위해 필요한 압력은 온도가 증가함에 따라 줄어든다. 표준 압력에서 α-아메리슘을 가열할 때, 770°C에서 β-아메리슘과 다른 면심입방 구조로 변하고, 1075°C에서는 체심입방 구조로 변하게 된다. 그러하여 아메리슘의 압력-온도 상평형 그림은 란타넘과 프라세오디뮴, 네오디뮴의 것과 비슷하다.[45]
다른 악티늄족 원소와 마찬가지로 아메리슘에서는 알파 입자 조사로 인한 결정 구조의 자체 손상이 발생한다. 생성된 구조 결함의 이동성은 X선 회절 피크의 확대에 의해 상대적으로 낮다. 이 효과는 아메리슘의 온도와 전기저항률과 같은 일부 특성을 다소 불확실하게 만든다.[46] 따라서, 아메리슘-241의 경우, 4,200에서의 저항률은 40시간 후 약 2 µOhm·cm에서 10 µOhm·cm까지 시간에 따라 증가하며, 140시간 후 약 16 µOhm·cm에서 포화상태에 도달한다. 이 효과는 방사선 결함의 파괴로 인해 실온에서 덜 두드러진다. 낮은 온도에서 몇 시간 동안 보관된 샘플을 실온으로 가열하면 저항률이 돌아온다. 새로운 샘플에서 저항률은 액체 헬륨에서 약 2 µOhm·cm에서 상온에서 69 µOhm·cm로 점차 증가하는데, 이 변화는 넵투늄, 우라늄, 토륨, 프로트악티늄의 변화와 유사하지만, 60 K까지 빠른 증가를 보이는 플루토늄과 퀴륨과는 다르다. 아메리슘의 실온일 때의 값은 넵투늄, 플루토늄, 퀴륨보다 낮지만 우라늄, 토륨 및 프로트악티늄보다 높다.
아메리슘은 액체 헬륨의 온도에서나 실온, 또는 그 이상의 넓은 온도 범위에서 상자성을 띤다. 이 행동은 52K에서 반강자성 전이를 가진 퀴륨과는 확연히 다르다.[47] 아메리슘의 열팽창 계수는 약간의 비등방성이 있어, 짧은 a축은 (7.5±0.2)×10-6/°C이며, 긴 육각형 형태의 c축은 (6.2±0.4)×10-6/°C이다.[1] 표준 조건에서 염산에 아메리슘 금속을 용해시키는 엔탈피는 −620.6±1.3 kJ/mol이며, 여기서 Am3+이온의 표준 생성 엔탈피 변화 (Δf''H''°)는 −621.2±2.0 kJ/mol 이다. 표준 전위 Am3+/Am0은 −2.08±0.01 V이다.[48]
6. 화학적 성질
아메리슘 금속은 산소와 쉽게 반응하고, 산에는 잘 녹지만 알칼리에는 안정하다.[176] 가장 안정한 산화수는 +3이며,[176] Am(III)의 화학적 성질은 란타넘족(III)의 성질과 많은 유사점이 있다. 예를 들어 3가 아메리슘은 플루오린화염, 옥살산염(수산염), 수산화염, 인산염 등의 다양한 염을 만든다.[176] 산화수가 2, 4, 5, 6, 7인 아메리슘 화합물도 연구되었으며, 이는 악티늄족 원소 중 가장 광범위하게 연구된 것이다. 수용액 상태에서 아메리슘 화합물의 색은 다음과 같다: Am3+(황적색), Am4+(황적색), AmO2+(노란색), AmO22+(갈색), AmO65-(암녹색).[177][178] 흡광 스펙트럼에서는 가시광선과 근적외선 영역에서 일어나는 ''f-f'' 전이 때문에 피크가 나타난다. 일반적으로 Am(III)의 최대 흡수 파장은 ca. 504와 811 nm에서, Am(V)는 ca. 514와 715 nm, Am(VI)은 ca. 666과 992 nm에서 나타난다.[179][180][181][182]
산화수 +4 이상의 아메리슘 화합물은 강한 산화제이며, 산성 용액에서는 과망가니즈산 이온과 강도가 비슷하다.[183] Am4+ 이온은 수용액에서 불안정하며 Am3+로 쉽게 전환되는 반면, 이산화 아메리슘(AmO2)과 플루오린화 아메리슘(IV)(AmF4)과 같은 화합물을 이루면 고체 상태에서 안정하게 된다.
5가 아메리슘은 1951년에 처음 관찰되었다.[184] 산성 수용액에서 AmO2+ 이온은 불균등화 반응에 의해 불안정하다.[185][186][187]
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Am(V)과 Am(VI)의 화학적 성질은 이와 동일한 산화수의 우라늄의 화학적 성질과 비슷하다. 특히, Li3AmO4와 Li6AmO6 같은 화합물은 우라네이트와 유사하고, AmO22+은 우라닐 이온 UO22+와 유사하다.[188]
7. 화합물
아메리슘은 주기율표에서 플루토늄과 퀴륨 사이에, 유로퓸 아래에 위치하며 유로퓸과 많은 물리·화학적 성질을 공유한다. 아메리슘은 산소와 쉽게 반응하고, 산에 잘 녹으며, 알칼리에 안정하다. 가장 안정적인 산화수는 +3이며,[176] Am(III)의 화학적 성질은 란타넘족(III)의 성질과 유사하다. 예를 들어 3가 아메리슘은 플루오린화염, 옥살산염(수산염), 수산화염, 인산염 등의 다양한 염을 만든다.[176]
산화수가 2, 4, 5, 6, 7인 아메리슘 화합물도 연구되었으며, 이는 악티늄족 원소 중 가장 넓은 범위이다. 수용액에서 아메리슘 화합물의 색은 다음과 같다: Am3+(황적색), Am4+(황적색), AmVO2+(노란색), AmVIO22+(갈색), AmVIIO65-(암녹색).[177][178] 흡광 스펙트럼에서는 가시광선과 근적외선 영역에서 ''f-f'' 전이로 인한 피크가 나타난다. Am(III)은 주로 504와 811 nm에서, Am(V)는 514와 715 nm, Am(VI)는 666과 992 nm에서 최대 흡수 파장을 보인다.[179][180][181][182]
+4 이상의 산화수를 갖는 아메리슘 화합물은 강한 산화제이며, 산성 용액에서 과망가니즈산 이온(MnO4-)과 강도가 비슷하다.[183] Am4+ 이온은 수용액에서 불안정하여 Am3+로 쉽게 전환되는 반면, 이산화 아메리슘(AmO2)과 아메리슘(IV) 플루오린화물(AmF4)과 같은 화합물은 고체 상태에서 안정하다.
5가 아메리슘은 1951년에 처음 관찰되었다.[184] 산성 수용액에서 AmO2+ 이온은 불균등화 반응에 의해 불안정하다.[185][186][187]
:3[AmO2]+ + 4H+ → 2[AmO2]2+ + Am3+ + 2H2O
Am(V)와 Am(VI)의 화학적 성질은 같은 산화수의 우라늄과 비슷하다. Li3AmO4와 Li6AmO6 같은 화합물은 우라네이트와 유사하고, AmO22+은 우라닐 이온 UO22+와 유사하다.[188] 사용되었던 다른 산화제로는 산화 은(I),[182] 오존, 과황산나트륨이 있다.[181]
7. 1. 산화물
아메리슘(II) 산화물(AmO), 아메리슘(III) 산화물(Am2O3), 아메리슘(IV) 산화물(AmO2) 등 세 가지 아메리슘 산화물이 알려져 있다.[189] 이 중 AmO2는 거의 모든 용도로 사용되는 주요 고체 아메리슘 형태이다. 대부분의 다른 악티늄족 원소 이산화물과 마찬가지로, 입방정계(형석) 결정 구조를 가진 검은 고체이다.[191] Am2O3는 녹는점이 2205°C인 적갈색 고체이다.[190] 산화 아메리슘(II)는 매우 소량 제조되었으며, 상세하게는 특징지어지지 않았다.[189]7. 2. 할로젠화물
AmF4옅은 분홍색
AmF3
분홍색
AmCl3
분홍색
AmBr3
옅은 노란색
AmI3
옅은 노란색
AmCl2
검은색
AmBr2
검은색
AmI2
검은색
