Ajnštajnijum

Ajnštajnijum

Opšta svojstva
Ime, simbol	ajnštajnijum, Es
Izgled	srebrnast; blista plavo u mraku
U periodnome sistemu
Vodonik Helijum Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson Ho ↑ Es ↓ (Upt) kalifornijum ← ajnštajnijum → fermijum ‍
Atomski broj (Z)	99
Grupa, perioda	grupa N/D, perioda 7
Blok	f-blok
Kategorija	aktinoid
Rel. at. masa (Ar)	252,082980(54)
Maseni broj	252 (najstabilniji izotop)
El. konfiguracija
po ljuskama	2, 8, 18, 32, 29, 8, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja	1133 K ​(860 °‍C, ​1580 °F)
Tačka ključanja	1269 K ​(996 °‍C, ​1825 °F) (procenjeno)
Gustina pri s.t.	8,84 g/cm3
Atomska svojstva
Elektronegativnost	1,3
Energije jonizacije	1: 619 kJ/mol
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura	​postraničnocentr. kubična (FCC)
Magnetni raspored	paramagnetičan
CAS broj	7429-92-7
Istorija
Imenovanje	po Albertu Ajnštajnu
Otkriće	Nacionalna laboratorija Lorens Berkli (1952)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR 252Es syn 471,7 d α 248Bk ε 252Cf β− 252Fm 253Es syn 20,47 d SF – α 249Bk 254Es syn 275,7 d ε 254Cf β− 254Fm α 250Bk 255Es syn 39,8 d β− 255Fm α 251Bk SF –

Ajnštajnijum (lat. einsteinium) jeste veštački hemijski element sa simbolom Es i atomskim brojem 99. U periodnom sistemu smješten je u grupu aktinoida (7. perioda, f-blok) te se prema tome ubraja u transuranijske elemente. Ajnštajnijum je radioaktivni metal, koji se u laboratoriji može dobiti u jedva merljivim količinama. Otkriven je nakon probe prve američke hidrogenske bombe 1952. godine, a dobio je ime u čast Alberta Ajnštajna, iako on lično nije učestvovao u otkriću niti u izučavanju ovog elementa. U vrlo malim količinama nastaje u nuklearnim reaktorima. Metalni ajnštajnijum kao i njegova jedinjenja sintetišu se u vrlo malim količinama, uglavnom u svrhu proučavanja.

Istorija

Elucijske krive:
hromatografsko odvajanje elemenata Fm (100), Es (99), Cf, Bk, Cm, Am.

Ajnštajnijum, zajedno sa fermijumem, otkriven je nakon izvršene probe prve američke hidrogenske bombe, nazvane Ajvi Majk, 1. novembra 1952. godine na atolu Enivetok. Prvi uzorci ovog elementa pronađeni su na posebnim filter-papirima, zakačenim na avione koji su u svrhu istraživanja prolazili kroz oblak nastao pri eksploziji. Nešto veće količine ajnštajnijuma izolovane su naknadno iz koralnih grebena oko atola. Iz razloga vojne tajne, rezultati tog istraživanja nisu odmah objavljeni.

Prva proučavanja ostataka nastalih nakon eksplozije, pokazali su nastanak novog izotopa plutonijuma ²⁴⁴Pu, a smatralo se da je on mogao nastati samo primanjem šest neutrona u jezgro uranijuma ²³⁸U, a nakon toga usledila su dva uzastopna β-raspada.

$\mathrm {^{238}_{\ 92}U\ {\xrightarrow[{-2\ \beta ^{-}}]{+\ 6\ (n,\gamma )}}\ _{\ 94}^{244}Pu}$

U to vreme, smatralo se da je apsorpcija neutrona u teško jezgro nekog atoma jedan vrlo redak proces. Identifikovanje izotopa ²⁴⁴Pu navelo je naučnike na zaključak da se u jezgro uranijuma mogu „hvatati” brojni neutroni, što bi ultimatno dovelo do sinteze nekog novog elementa.

Odvajanje rastvorenih jona aktinoida uspelo je primenom jonsko-izmenjivačke tehnike u okruženju određenih bafera limunske kiseline i amonijum citrata u slabo kiselom mediju (pH ≈ 3,5) i povišenoj temperaturi. Element 99 (ajnštajnijum) vrlo brzo je dokazan; napre je dokazano prisustvo izotopa ²⁵³Es, koji je visokoenergetski α-emiter (6,6 MeV). On nastaje iz uranijuma ²³⁸U zahvatom 15 neutrona, nakon čega sledi sedam β-raspada.

Nastanak ovih izotopa putem nastavka zahvata neutrona bio je moguć zbog toga što je u trenutku detonacije bombe gustina toka neutrona bila tako visoka, tako da se većina, u međuvremenu nastalih radioaktivnih, atomskih jezgara nije stigla raspasti pre nego što je usledio sledeći zahvat neutrona. Tako pri izuzetno gustim tokom neutrona takođe značajno raste i maseni broj, bez da im se menja atomski broj. Tek tada nastali nestabilni nuklidi počinju da se raspadaju preko brojnih β-raspada do stabilnih ili nestabilnih nuklida sa visokim atomskim brojevima:

$\mathrm {^{238}_{\ 92}U\ {\xrightarrow[{-7\ \beta ^{-}}]{+\ 15,\ 16,\ 17\ (n,\gamma )}}\ _{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 99}^{253,\ 254,\ 255}Es}$

U septembru 1953. i dalje nije bilo naznaka kada bi se mogli objaviti rezultati istraživanja timova sa nacionalnih laboratorija Lovrenc Berkeli, Argon i Los Alamos. Odlučeno je da se novi elementi sintetišu putem eksperimenta bombardovanja atomskih jezgara, čime se istovremeno osiguralo da se rezultati tih otkrića ne drže kao vojne tajne, te su se zbog toga mogli i objaviti. Ubrzo su u Radijacijskoj laboratoriji Univerziteta Kalifornije uspli da dobiju izotope ajnštajnijuma putem bombardovanja mete sačinjene od uranijuma (²³⁸U) atomima azota (¹⁴N). Međutim, kasnije su saznali da su već obavljena ispitivanja ovog elementa, ali su do tada važila za vojnu tajnu. Izotopi oba novootkrivena elementa dobijeni su radijacijom izotopa ²³⁹Pu, a rezultati su objavljeni u pet naučnih časopisa u vrlo kratkom vremenskom intervalu. Poslednje reakcije počev od kalifornijuma bile su:

$\mathrm {^{252}_{\ 98}Cf\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 98}^{253}Cf\ {\xrightarrow[{17,81\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 99}^{253}Es\ {\xrightarrow {(n,\gamma )}}\ _{\ 99}^{254}Es\ {\xrightarrow[{}]{\beta ^{-}}}\ _{100}^{254}Fm}$

Iz tih razloga, tim naučnika sa Berklija bio je zabrinut da bi druge grupe istraživača mogle bombardovanjem jonima otkriti i objaviti otkiće elementa 100, pre nego što se objave njihovi rezultati koji su do tada čuvani kao tajna. Već krajem 1953. i početkom 1954. radna grupa Nobelovog instituta za fiziku u Stokholmu izvršila je eksperiment bombardovanja uranijumovih atomskih jezgara jezgrima azota. Nastao je izotop elementa 100 sa masenim brojem 250 (²⁵⁰Fm). Tim iz Berklija je već tada objavio neke rezultate hemijskih osobina oba novootkrivena elementa. Najzad, sa rezultata termonuklearne eksplozije iz 1955. je skinuta oznaka tajnosti pa su ubrzo i objavljeni.

Vrlo brzo je bilo jasno da je tim iz Berkija bio prvi koji je otkrio elemente, a čijih pet radova je nadmašivalo rezultate iz švedskih žurnala, te bilo potkrepljeno ranijim tajnim rezultatima dobijenim iz termonuklearne eksplozije iz 1952. godine. To je bio osnovni razlog da se ovom timu dodeli čast predloga imena novog elementa. Oni su se odlučili da elementu daju ime po poznatom, već tada preminulom naučniku. Uskoro su se sporazumeli da bi to mogla biti imena naučnika Ajnštajna i Fermija, od kojih je Ajnštajn umro neposredno pre objave otkrića: Predlažemo ime za novi element sa atomskim brojem 99, „ajnštajnijum” (simbol E) u čast Alberta Ajnštajna, a ime za element sa atomskim brojem 100, "fermijum" (simbol Fm), prema imenu Enrika Fermija. Zvaničnu objavu otkrića oba novootkrivena elementa ajnštajnijuma i fermijuma dao je Albert Giorso na Prvoj konferenciji o mirnodopskoj upotrebi atomske energije, održanoj u Ženevi od 8. do 20. avgusta 1955. godine. Simbol hemijskog elementa ajnštajnijuma je kasnije promijenjen iz E u današnje Es.

Osobine

U periodnom sistemu, ajnštajnijum sa atomskim brojem 99 nalazi se u grupi aktinoida. Njegov prethodnik je kalifornijum, a nakon njega sledi element fermijum. Analog ajnštajnijuma u grupi lantanoida je holmijum.

Fizičke

Ajnštajnijum je veštački, veoma radioaktivni metal, koji se topi na oko 860 °C, a ključa na 996 °C. Njegova gustina je oko 8,84 g/cm³. On se kristalizuje u kubnom kristalnom sistemu u prostornoj grupi Fm${\bar {3}}$m sa parametrom rešetke a = 575 pm, što odgovara kubnoj površinski centriranoj rešeci (f.c.c.) odnosno kubnom najgušćem kuglastom pakovanju sa redosledom slojeva ABC. Radioaktivnost elementa je tako snažna da se zbog nje uništava metalna rešetka. Metal je dvovalentan i ima značajno visoku volatilnost. Smatra se velikom opasnošću za zdravlje u slučaju gutanja.

Hemijske

Kao i svi drugi aktinoidi, i ajnštajnijum je izuzetno reaktivan. U vodenim rastvorima najstabilniji je u trovalentnom oksidacijskom stanju, a poznata su njegova jedinjenja i u dvo- i četvorovalentnom stanju. Dvovalentna jedinjenja se mogu dobiti u čvrstom stanju, dok se četvorovalentna jedinjenja mogu dobiti u količinama u tragovima pomoću tehnika hemijskog transporta, mada konačna potvrda za to još nije objavljena. Vodeni rastvori jona Es³⁺ su svetlo ružičaste boje.

Literatura

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd izd.). Butterworth–Heinemann. ISBN 978-0080379418. 
• Haire, Richard G. (2006). „Einsteinium”. Ur.: Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (PDF). 3 (3rd izd.). Dordrecht, the Netherlands: Springer. str. 1577—1620. ISBN 978-1-4020-3555-5. doi:10.1007/1-4020-3598-5_12. Arhivirano iz originala (PDF) 2010-07-17. g. 
• Holleman, Arnold F.; Wiberg, Nils (2007). Textbook of Inorganic Chemistry (102nd izd.). Berlin: de Gruyter. ISBN 978-3-11-017770-1. 
• Seaborg, G.T., ur. (23. 1. 1978). Proceedings of the Symposium Commemorating the 25th Anniversary of Elements 99 and 100 (PDF). Report LBL-7701. 

Spoljašnje veze

• Einsteinium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Age-related factors in radionuclide metabolism and dosimetry: Proceedings – contains several health related studies of einsteinium