Amerisium

Amerisium adalah sebuah unsur kimia sintetis dengan lambang Am dan nomor atom 95. Unsur ini bersifat radioaktif dan merupakan anggota transuranium dari deret aktinida dalam tabel periodik. Amerisium terletak di bawah unsur lantanida europium dan karena itu dinamai berdasarkan benua Amerika, sebagai analogi penamaan europium.

Amerisium pertama kali diproduksi pada tahun 1944 oleh kelompok Glenn T. Seaborg dari Berkeley, California, di Laboratorium Metalurgi Universitas Chicago sebagai bagian dari Proyek Manhattan. Meskipun amerisium merupakan unsur ketiga dalam deret transuranium, unsur ini ditemukan sebagai unsur keempat, setelah kurium yang memiliki nomor atom lebih besar. Penemuan tersebut dirahasiakan dan baru diumumkan kepada publik pada November 1945. Sebagian besar amerisium diproduksi dengan membombardir uranium atau plutonium menggunakan neutron di dalam reaktor nuklir—satu ton bahan bakar nuklir bekas mengandung sekitar 100 gram amerisium. Amerisium banyak digunakan dalam detektor asap komersial berbasis bilik ionisasi, serta sebagai sumber neutron dan alat pengukur industri. Beberapa penggunaan yang tidak biasa, seperti baterai nuklir atau bahan bakar untuk wahana antariksa dengan propulsi nuklir, telah diusulkan untuk isotop ^242mAm. Namun, penerapannya masih terhambat oleh kelangkaan dan harga tinggi dari isomer nuklir tersebut.

Amerisium merupakan logam radioaktif yang relatif lunak dengan tampilan berwarna keperakan. Isotop yang paling umum adalah ²⁴¹Am dan ²⁴³Am. Dalam senyawa kimia, amerisium biasanya memiliki bilangan oksidasi +3, terutama dalam larutan. Beberapa bilangan oksidasi lainnya juga diketahui, mulai dari +2 hingga +7, dan dapat diidentifikasi melalui spektrum serapan optik yang khas. Kisi kristal amerisium padat dan senyawanya mengandung cacat radiogenik intrinsik dalam jumlah kecil akibat metamiktisasi yang disebabkan oleh iradiasi mandiri oleh partikel alfa. Cacat-cacat ini terakumulasi seiring waktu dan dapat menyebabkan perubahan bertahap pada beberapa sifat material, yang lebih terlihat pada sampel yang lebih tua.

Sejarah

Meskipun amerisium kemungkinan telah dihasilkan dalam eksperimen nuklir sebelumnya, unsur ini pertama kali disintesis, diisolasi, dan diidentifikasi secara sengaja pada akhir musim gugur 1944 di Universitas California, Berkeley, oleh Glenn T. Seaborg, Leon O. Morgan, Ralph A. James, dan Albert Ghiorso. Mereka menggunakan siklotron berdiameter 60 inci di Universitas California, Berkeley. Unsur tersebut kemudian diidentifikasi secara kimiawi di Laboratorium Metalurgi (sekarang Laboratorium Nasional Argonne) di Universitas Chicago. Setelah neptunium dan plutonium yang lebih ringan serta kurium yang lebih berat, amerisium merupakan unsur transuranium keempat yang ditemukan. Pada saat itu, Seaborg telah menyusun ulang tabel periodik ke dalam bentuk yang pada dasarnya digunakan hingga sekarang, dengan deret aktinida ditempatkan di bawah deret lantanida. Hal ini menempatkan amerisium tepat di bawah unsur lantanida kembarannya, yaitu europium. Oleh karena itu, namanya diambil dari benua Amerika, berdasarkan analogi dengan europium: "Nama amerisium (diambil dari benua Amerika) dan lambang Am diusulkan untuk unsur tersebut berdasarkan posisinya sebagai anggota keenam dari deret aktinida tanah jarang, yang dianalogikan dengan europium, Eu, dalam deret lantanida."

Unsur baru tersebut diisolasi dari oksidanya melalui proses kompleks yang terdiri atas banyak tahap. Pertama, larutan plutonium-239 nitrat dilapiskan pada lembaran platina dengan luas sekitar 0,5 cm². Larutan tersebut kemudian diuapkan dan residunya diubah menjadi plutonium dioksida (PuO₂) melalui proses kalsinasi. Setelah iradiasi menggunakan siklotron, lapisan tersebut dilarutkan dengan asam nitrat, kemudian diendapkan sebagai hidroksida menggunakan larutan amonia berair yang pekat. Residu tersebut kemudian dilarutkan dalam asam perklorat. Pemisahan selanjutnya dilakukan melalui pertukaran ion, sehingga menghasilkan isotop tertentu dari kurium. Proses pemisahan kurium dan amerisium begitu rumit dan melelahkan sehingga kelompok Berkeley pada awalnya menjuluki kedua unsur tersebut pandemonium (dari bahasa Yunani yang berarti semua setan atau neraka) dan delirium (dari bahasa Latin yang berarti kegilaan).

Eksperimen awal menghasilkan empat isotop amerisium: ²⁴¹Am, ²⁴²Am, ²³⁹Am, dan ²³⁸Am. ²⁴¹Am diperoleh secara langsung dari plutonium melalui penyerapan dua neutron. Isotop tersebut meluruh dengan memancarkan partikel α menjadi ²³⁷Np; Waktu paruh peluruhan ini pada awalnya ditentukan sebesar tahun, tetapi kemudian dikoreksi menjadi 432,2 tahun.

${\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}239}\mathrm{P}\mathrm{u}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{240}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}240}\mathrm{P}\mathrm{u}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}241}\mathrm{P}\mathrm{u}\underset{14,35\mathrm{y}\mathrm{r}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}241}\mathrm{A}\mathrm{m}\left(\underset{432,2\mathrm{y}\mathrm{r}}{\overset{\mathrm{\alpha }}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{93}}^{\phantom{237}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}93}^{\phantom{2}237}\mathrm{N}\mathrm{p}\right)$

Waktu yang tertera adalah waktu paruh

Isotop kedua, ²⁴²Am, dihasilkan melalui pembombardiran neutron terhadap ²⁴¹Am yang telah diperoleh sebelumnya. Melalui peluruhan β yang berlangsung cepat, ²⁴²Am berubah menjadi isotop kurium ²⁴²Cm (yang telah ditemukan sebelumnya). Waktu paruh peluruhan ini awalnya ditentukan sebesar 17 jam, yang mendekati nilai yang diterima saat ini, yaitu 16,02 jam.

${\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}241}\mathrm{A}\mathrm{m}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{242}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}242}\mathrm{A}\mathrm{m}\left(\underset{16,02\mathrm{h}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{96}}^{\phantom{242}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}96}^{\phantom{2}242}\mathrm{C}\mathrm{m}\right)$

Penemuan amerisium dan kurium pada tahun 1944 berkaitan erat dengan Proyek Manhattan. Hasil penelitian tersebut bersifat rahasia dan baru dideklasifikasi pada tahun 1945. Seaborg membocorkan informasi mengenai sintesis unsur 95 dan 96 dalam acara radio Amerika untuk anak-anak, Quiz Kids, lima hari sebelum presentasi resmi pada pertemuan American Chemical Society tanggal 11 November 1945. Informasi tersebut terungkap setelah seorang pendengar bertanya apakah selama perang telah ditemukan unsur transuranium baru selain plutonium dan neptunium. Setelah isotop amerisium ²⁴¹Am dan ²⁴²Am ditemukan, produksi serta senyawa-senyawanya dipatenkan dengan hanya Seaborg yang tercantum sebagai penemu. Sampel amerisium awal hanya memiliki massa beberapa mikrogram; jumlahnya hampir tidak terlihat secara kasatmata dan keberadaannya diidentifikasi berdasarkan radioaktivitasnya. Jumlah logam amerisium yang lebih besar untuk pertama kalinya, dengan massa sekitar 40–200 mikrogram, baru berhasil dibuat pada tahun 1951 melalui reduksi amerisium(III) fluorida menggunakan logam barium dalam kondisi vakum tinggi pada suhu 1.100 °C.

Keterjadian

Isotop amerisium yang memiliki waktu paruh paling panjang dan paling umum, yaitu ²⁴¹Am dan ²⁴³Am, masing-masing memiliki waktu paruh 432,6 tahun dan 7.350 tahun. Oleh karena itu, setiap amerisium primordial (amerisium yang telah ada di Bumi sejak pembentukannya) seharusnya sudah meluruh hingga habis saat ini. Sejumlah kecil amerisium kemungkinan terdapat secara alami dalam mineral uranium sebagai hasil dari penangkapan neutron dan peluruhan beta (²³⁸U → ²³⁹Pu → ²⁴⁰Pu → ²⁴¹Am), meskipun jumlahnya diperkirakan sangat kecil dan keberadaannya belum dikonfirmasi. ²⁴⁷Cm berumur panjang yang berasal dari luar angkasa kemungkinan juga terdeposit di Bumi dan memiliki ²⁴³Am sebagai salah satu produk peluruhan antara, tetapi hal ini juga belum dikonfirmasi.

Amerisium yang ada saat ini terkonsentrasi di wilayah-wilayah yang digunakan untuk uji coba senjata nuklir atmosfer yang dilakukan antara tahun 1945 dan 1980, serta di lokasi berbagai insiden nuklir, seperti bencana Chernobyl. Sebagai contoh, analisis puing-puing di lokasi uji coba bom hidrogen pertama Amerika Serikat, Ivy Mike, (1 November 1952, Atol Enewetak), menunjukkan konsentrasi tinggi berbagai aktinida, termasuk amerisium. Namun, karena kerahasiaan militer, hasil tersebut baru dipublikasikan kemudian, pada tahun 1956. Trinitit, yaitu residu berbentuk kaca yang tertinggal di permukaan gurun dekat Alamogordo, New Mexico, setelah uji coba bom nuklir Trinity berbasis plutonium pada 16 Juli 1945, mengandung jejak ²⁴¹Am. Kadar amerisium yang meningkat juga terdeteksi di lokasi jatuhnya pesawat pengebom Boeing B-52 milik Amerika Serikat di Greenland pada tahun 1968. Pesawat tersebut membawa empat bom hidrogen.

Di wilayah lainnya, radioaktivitas rata-rata tanah permukaan yang berasal dari sisa amerisium hanya sekitar 0,01 pCi/g (0,37 mBq/g). Senyawa amerisium di atmosfer sulit larut dalam pelarut umum dan sebagian besar menempel pada partikel tanah. Analisis tanah menunjukkan bahwa konsentrasi amerisium di dalam partikel tanah berpasir sekitar 1.900 kali lebih tinggi daripada konsentrasinya dalam air yang terdapat di pori-pori tanah. Pada tanah geluh, rasio yang lebih tinggi bahkan terukur.

Amerisium sebagian besar diproduksi secara buatan dalam jumlah kecil untuk keperluan penelitian. Satu ton bahan bakar nuklir bekas mengandung sekitar 100 gram berbagai isotop amerisium, terutama ²⁴¹Am dan ²⁴³Am. Radioaktivitasnya yang bertahan lama tidak diinginkan dalam proses pembuangan limbah, sehingga amerisium, bersama aktinida berumur panjang lainnya, perlu dinetralkan. Prosedur yang terkait dapat melibatkan beberapa tahap. Dalam proses tersebut, amerisium terlebih dahulu dipisahkan, kemudian diubah melalui pembombardiran neutron di dalam reaktor khusus menjadi nuklida berumur pendek. Prosedur ini dikenal sebagai transmutasi nuklir, tetapi penerapannya untuk amerisium masih terus dikembangkan.

Unsur-unsur transuranium hingga fermium, termasuk amerisium, diperkirakan pernah terdapat dalam reaktor fisi nuklir alami Oklo. Namun, setiap jumlah unsur tersebut yang terbentuk pada saat itu diperkirakan telah lama meluruh dan habis.

Sintesis dan ekstraksi

Nukleosintesis isotop

Amerisium telah diproduksi dalam jumlah kecil di dalam reaktor nuklir selama beberapa dekade, dan saat ini telah terakumulasi beberapa kilogram isotop ²⁴¹Am dan ²⁴³Am. isotopes have been accumulated by now. Namun, sejak pertama kali ditawarkan untuk dijual pada tahun 1962, harganya—sekitar ²⁴¹Am—hampir tidak berubah karena proses pemisahannya sangat kompleks. Isotop yang lebih berat, ²⁴³Am, diproduksi dalam jumlah yang jauh lebih kecil sehingga lebih sulit dipisahkan. Akibatnya, harganya jauh lebih tinggi, sekitar .

Amerisium tidak disintesis secara langsung dari uranium—bahan bakar reaktor yang paling umum digunakan—melainkan dari isotop plutonium ²³⁹Pu. Plutonium tersebut terlebih dahulu harus diproduksi melalui proses nuklir berikut:

${\phantom{A}}_{\phantom{92}}^{\phantom{238}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}92}^{\phantom{2}238}\mathrm{U}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{92}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}92}^{\phantom{2}239}\mathrm{U}\underset{23,5\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{93}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}93}^{\phantom{2}239}\mathrm{N}\mathrm{p}\underset{2,3565\mathrm{d}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}239}\mathrm{P}\mathrm{u}$

Penangkapan dua neutron oleh ²³⁹Pu (disebut reaksi (n,γ)), yang kemudian diikuti oleh peluruhan β, menghasilkan ²⁴¹Am:

${\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}239}\mathrm{P}\mathrm{u}\stackrel{2(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}241}\mathrm{P}\mathrm{u}\underset{14,35\mathrm{y}\mathrm{r}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{241}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}241}\mathrm{A}\mathrm{m}$

Plutonium yang terdapat dalam bahan bakar nuklir bekas mengandung sekitar 12% ²⁴¹Pu. Karena ²⁴¹Pu meluruh melalui peluruhan beta menjadi ²⁴¹Am, isotop ²⁴¹Pu dapat diekstraksi dan digunakan untuk menghasilkan tambahan ²⁴¹Am. Namun, proses ini relatif lambat: setengah dari jumlah awal ²⁴¹Pu akan meluruh menjadi ²⁴¹Am dalam waktu sekitar 15 tahun, sedangkan jumlah ²⁴¹Am mencapai maksimum setelah sekitar 70 tahun.

²⁴¹Am yang diperoleh dapat digunakan untuk menghasilkan isotop amerisium yang lebih berat melalui penangkapan neutron lebih lanjut di dalam reaktor nuklir. Dalam reaktor air ringan (LWR), sekitar 79% ²⁴¹Am berubah menjadi ²⁴²Am, sedangkan 10% berubah menjadi isomer nuklirnya, ^242mAm:

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

²⁴²Am memiliki waktu paruh hanya sekitar 16 jam, sehingga konversi lebih lanjut menjadi ²⁴³Am sangat tidak efisien. Sebaliknya, isotop ²⁴³Am diproduksi melalui proses ketika ²³⁹Pu menangkap empat neutron dalam kondisi fluks neutron yang tinggi:

${\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{239}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}239}\mathrm{P}\mathrm{u}\stackrel{4(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{243}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}243}\mathrm{P}\mathrm{u}\underset{4,956\mathrm{h}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{243}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}243}\mathrm{A}\mathrm{m}$

Pembuatan logam

Sebagian besar metode sintesis menghasilkan campuran berbagai isotop aktinida dalam bentuk oksida, yang kemudian dapat digunakan untuk memisahkan isotop-isotop amerisium. Dalam prosedur yang umum, bahan bakar reaktor bekas (misalnya bahan bakar MOX) dilarutkan dalam asam nitrat. Sebagian besar uranium dan plutonium kemudian dihilangkan menggunakan ekstraksi tipe PUREX (Plutonium–URanium EXtraction) dengan tributil fosfat dalam hidrokarbon. Lantanida dan aktinida yang tersisa kemudian dipisahkan dari residu berair (rafinat) melalui ekstraksi berbasis diamida. Setelah proses pelepasan (stripping), diperoleh campuran aktinida dan lantanida trivalen. Senyawa amerisium kemudian diekstraksi secara selektif menggunakan teknik kromatografi dan sentrifugasi bertahap dengan pereaksi yang sesuai. Berbagai penelitian telah dilakukan mengenai ekstraksi pelarut amerisium. Sebagai contoh, sebuah proyek yang didanai Uni Eropa pada tahun 2003 dengan nama kode "EUROPART" meneliti triazina dan senyawa lainnya sebagai calon zat pengekstraksi. Pada tahun 2009, suatu kompleks bis-triazinil bipiridina diusulkan sebagai pereaksi karena memiliki selektivitas yang tinggi terhadap amerisium (dan kurium). Pemisahan amerisium dari kurium yang memiliki sifat sangat mirip dapat dilakukan dengan mengolah suspensi hidroksida keduanya dalam larutan natrium bikarbonat menggunakan ozon pada suhu tinggi. Baik Am maupun Cm sebagian besar terdapat dalam larutan dalam keadaan valensi +3. Kurium tetap tidak berubah, sedangkan amerisium teroksidasi menjadi kompleks Am(IV) yang larut dan kemudian dapat dipisahkan dengan pencucian.

Amerisium logam diperoleh melalui reduksi dari senyawa-senyawanya. Amerisium(III) fluorida pertama kali digunakan untuk tujuan ini. Reaksi tersebut dilakukan menggunakan barium elemental sebagai agen pereduksi dalam lingkungan yang bebas dari air dan oksigen, di dalam peralatan yang terbuat dari tantalum dan wolfram.

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

Metode alternatifnya adalah mereduksi amerisium dioksida menggunakan lantanum atau torium logam:

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

Karakteristik

Sifat fisik

Dalam tabel periodik, amerisium terletak di sebelah kanan plutonium, di sebelah kiri kurium, dan di bawah lantanida europium, yang memiliki banyak kesamaan sifat fisik dan kimia dengannya. Amerisium merupakan unsur yang sangat radioaktif. Ketika baru dibuat, amerisium memiliki kilau logam berwarna putih keperakan, tetapi kemudian perlahan-lahan menjadi kusam jika terkena udara. Dengan densitas 12 g/cm³, amerisium kurang rapat dibandingkan kurium (13,52 g/cm³) dan plutonium (19,8 g/cm³), tetapi lebih rapat daripada europium (5,264 g/cm³)—terutama karena massa atomnya yang lebih besar. Amerisium relatif lunak dan mudah mengalami deformasi serta memiliki modulus curah yang jauh lebih rendah dibandingkan aktinida yang berada sebelumnya, yaitu Th, Pa, U, Np, dan Pu. Titik leburnya sebesar 1.173 °C secara signifikan lebih tinggi daripada plutonium (639 °C) dan europium (826 °C), tetapi lebih rendah daripada kurium (1.340 °C).

Pada kondisi lingkungan, amerisium berada dalam bentuk α yang paling stabil, yang memiliki simetri kristal heksagonal dan grup ruang P6₃/mmc, dengan parameter sel a = 346,8 pm dan c = 1.124 pm, serta empat atom per sel unit. Kristal tersebut tersusun dalam susunan padat heksagon ganda dengan urutan lapisan ABAC, sehingga bersifat isotipik dengan α-lantanum dan beberapa aktinida seperti α-kurium. Struktur kristal amerisium berubah akibat tekanan dan suhu. Ketika dikompresi pada suhu kamar hingga tekanan 5 GPa, α-amerisium berubah menjadi modifikasi β, yang memiliki struktur kubus berpusat-muka (fcc), dengan grup ruang Fmm dan konstanta kisi a = 489 pm. Struktur fcc ini setara dengan susunan paling rapat dengan urutan ABC. Dengan peningkatan tekanan hingga 23 GPa, amerisium berubah menjadi struktur γ-amerisium ortorombik yang mirip dengan struktur α-uranium. Tidak ada transisi lebih lanjut yang diamati hingga tekanan 52 GPa, kecuali munculnya fase monoklinik pada tekanan antara 10 dan 15 GPa. Status fase ini tidak konsisten dalam literatur; beberapa sumber juga menyebut fase α, β, dan γ masing-masing sebagai fase I, II, dan III. Transisi β-γ disertai penurunan volume kristal sebesar 6%. Meskipun teori juga memprediksi perubahan volume yang signifikan pada transisi α-β, perubahan tersebut tidak teramati secara eksperimental. Tekanan yang diperlukan untuk transisi α-β menurun seiring meningkatnya suhu. Ketika α-amerisium dipanaskan pada tekanan atmosfer, pada suhu 770 °C unsur ini berubah menjadi fase fcc yang berbeda dari β-amerisium, dan pada 1075 °C berubah menjadi struktur kubus berpusat-badan (bcc). Dengan demikian, diagram fase tekanan-suhu amerisium cukup mirip dengan diagram fase lantanum, praseodimium, dan neodimium.

Seperti banyak aktinida lainnya, kerusakan struktur kristal akibat iradiasi partikel alfa merupakan sifat intrinsik amerisium. Efek ini terutama terlihat pada suhu rendah, ketika mobilitas cacat struktur yang dihasilkan relatif rendah. Kerusakan tersebut ditunjukkan oleh pelebaran puncak difraksi sinar-X. Efek ini menyebabkan ketidakpastian tertentu dalam pengukuran suhu amerisium dan beberapa sifatnya, seperti resistivitas listrik. Pada ²⁴¹Am, misalnya, resistivitas pada suhu 4,2 K meningkat seiring waktu dari sekitar 2 μΩ·cm menjadi 10 μΩ·cm setelah 40 jam, kemudian mencapai kondisi jenuh sekitar 16 μΩ·cm setelah 140 jam. Efek ini lebih kecil pada suhu kamar karena cacat akibat radiasi dapat mengalami penghilangan. Pemanasan kembali sampel ke suhu kamar setelah sampel tersebut disimpan selama beberapa jam pada suhu rendah akan mengembalikan nilai resistivitasnya. Pada sampel yang baru dibuat, resistivitas meningkat secara bertahap seiring kenaikan suhu, dari sekitar 2 μΩ·cm pada suhu helium cair hingga 69 μΩ·cm pada suhu kamar. Perilaku ini mirip dengan neptunium, uranium, torium, dan protaktinium, tetapi berbeda dari plutonium dan kurium yang menunjukkan peningkatan tajam hingga sekitar 60 K kemudian mengalami kejenuhan. Nilai resistivitas amerisium pada suhu kamar lebih rendah daripada neptunium, plutonium, dan kurium, tetapi lebih tinggi daripada uranium, torium, dan protaktinium.

Amerisium bersifat paramagnetik dalam rentang suhu yang luas, mulai dari suhu helium cair hingga suhu kamar dan bahkan lebih tinggi. Perilaku ini sangat berbeda dengan unsur tetangganya, kurium, yang mengalami transisi antiferomagnetik pada 52 K. Koefisien muai termal amerisium sedikit anisotropik dan bernilai sepanjang sumbu a yang lebih pendek serta sepanjang sumbu c heksagonal yang lebih panjang. Entalpi pelarutan logam amerisium dalam asam klorida pada kondisi standar adalah . Dari nilai tersebut, perubahan entalpi pembentukan standar (Δ_fH°) ion Am³⁺ dalam larutan berair adalah . Potensial standar Am³⁺/Am⁰ adalah .

Sifat kimia

Logam amerisium mudah bereaksi dengan oksigen dan larut dalam asam berair. Bilangan oksidasi amerisium yang paling stabil adalah +3. Kimia senyawa amerisium(III) memiliki banyak kesamaan dengan kimia senyawa lantanida(III). Sebagai contoh, amerisium trivalen membentuk fluorida, oksalat, iodat, hidroksida, fosfat, dan garam-garam lainnya yang tidak larut. Senyawa amerisium dengan bilangan oksidasi +2, +4, +5, +6, dan +7 juga telah dipelajari. Ini merupakan rentang keadaan oksidasi terluas yang pernah diamati pada unsur-unsur aktinida. Warna senyawa amerisium dalam larutan berair adalah sebagai berikut: Am³⁺ (kuning kemerahan), Am⁴⁺ (kuning kemerahan), ; (kuning), (cokelat), dan (hijau tua). Spektrum absorpsinya menunjukkan puncak-puncak yang tajam akibat transisi f–f pada daerah cahaya tampak dan inframerah dekat. Umumnya, Am(III) memiliki maksimum absorpsi sekitar 504 dan 811 nm, Am(V) sekitar 514 dan 715 nm, sedangkan Am(VI) sekitar 666 dan 992 nm.

Senyawa amerisium dengan bilangan oksidasi +4 dan lebih tinggi merupakan agen pengoksidasi kuat, dengan kekuatan yang sebanding dengan ion permanganat () dalam larutan asam. Sementara ion Am⁴⁺ umumnya tidak stabil dalam larutan dan mudah berubah menjadi Am³⁺, senyawa seperti amerisium dioksida (AmO₂) dan amerisium(IV) fluorida (AmF₄) stabil dalam keadaan padat.

Bilangan oksidasi +5 pada amerisium pertama kali diamati pada tahun 1951. Dalam larutan berair yang bersifat asam, ion tidak stabil dan cenderung mengalami disproporsionasi. Reaksinya adalah:

Kimia Am(V) dan Am(VI) sebanding dengan kimia uranium pada bilangan oksidasi yang sama. Secara khusus, senyawa seperti dan memiliki kemiripan dengan uranat, sedangkan ion memiliki kemiripan dengan ion uranil, . Senyawa-senyawa tersebut dapat dibuat melalui oksidasi Am(III) dalam asam nitrat encer menggunakan amonium persulfat. Agen pengoksidasi lain yang juga telah digunakan antara lain perak(I,III) oksida, ozon, dan natrium persulfat.

Isotop

Terdapat 19 isotop amerisium yang diketahui dan 11 isomer nuklir, dengan nomor massa antara 229 hingga 247. Terdapat dua isotop pemancar alfa yang berumur panjang, yaitu ²⁴³Am yang memiliki waktu paruh 7.350 tahun dan merupakan isotop yang paling stabil, serta ²⁴¹Am yang memiliki waktu paruh 432,6 tahun. Isomer nuklir yang paling stabil adalah ^242m1Am, yang umumnya disebut ^242mAm, dengan waktu paruh yang panjang, yaitu 141 tahun. Waktu paruh isotop dan isomer lainnya jauh lebih pendek, dengan waktu paruh maksimum 50,8 jam untuk ²⁴⁰Am. Seperti sebagian besar aktinida lainnya, isotop amerisium dengan jumlah neutron ganjil memiliki kemampuan fisi yang relatif tinggi terhadap neutron termal serta massa kritis yang rendah.

²⁴¹Am meluruh menjadi ²³⁷Np dengan memancarkan partikel alfa yang memiliki beberapa tingkat energi berbeda. Sebagian besar partikel alfa memiliki energi 5,486 MeV (85,2%) dan 5,443 MeV (12,8%). Karena keadaan inti yang dihasilkan bersifat metastabil, sinar gama juga dipancarkan pada energi diskret antara 26,3 hingga 158,5 keV. Sinar gama yang paling kuat memiliki energi 59,5 keV.

Keadaan dasar ²⁴²Am merupakan isotop berumur pendek dengan waktu paruh 16,02 jam. Sebagian besar (82,7%) meluruh melalui peluruhan beta menjadi ²⁴²Cm, sedangkan sisanya (17,3%) meluruh melalui penangkapan elektron menjadi ²⁴²Pu.

Hampir seluruh (99,55%) ^242mAm decays dalam keadaan metastabil meluruh melalui konversi internal menjadi ²⁴²Am, sedangkan 0,45% sisanya meluruh melalui peluruhan alfa menjadi ²³⁸Np.

²⁴³Am berubah menjadi ²³⁹Np melalui emisi partikel alfa.

Senyawa

Senyawa oksigen

Tiga oksida amerisium telah diketahui, yaitu dengan bilangan oksidasi +2 (AmO), +3 (Am₂O₃), dan +4 (AmO₂). Amerisium(II) oksida telah dibuat dalam jumlah yang sangat kecil, sehingga belum dapat dikarakterisasi secara rinci. Amerisium(III) oksida merupakan padatan berwarna merah kecokelatan dengan titik lebur 2205 °C. Sementara itu, amerisium(IV) oksida merupakan bentuk utama amerisium dalam keadaan padat yang digunakan dalam hampir semua aplikasinya. Seperti kebanyakan dioksida aktinida lainnya, senyawa ini memiliki rupa padatan berwarna hitam dengan struktur kristal kubik (fluorit).

Oksalat amerisium(III) yang dikeringkan dalam vakum pada suhu kamar memiliki rumus kimia Am₂(C₂O₄)₃·7H₂O. Ketika dipanaskan dalam vakum, senyawa ini mulai kehilangan air pada suhu 240 °C dan mulai terurai menjadi AmO₂ pada 300 °C. Proses penguraian tersebut selesai pada sekitar 470 °C. Oksalat awal dapat larut dalam asam nitrat dengan kelarutan maksimum sebesar 0,25 g/L.

Halida

Halida amerisium diketahui memiliki bilangan oksidasi +2, +3, dan +4, dengan keadaan +3 yang paling stabil, terutama dalam larutan.

Reduksi senyawa Am(III) menggunakan amalgam natrium menghasilkan garam Am(II), yaitu halida berwarna hitam AmCl₂, AmBr₂, dan AmI₂. Senyawa-senyawa tersebut sangat sensitif terhadap oksigen dan akan teroksidasi dalam air, melepaskan hidrogen dan kembali ke keadaan Am(III). Konstanta kisi spesifiknya adalah:

• AmCl₂ ortorombik: a = , b = , dan c =
• AmBr₂ tetragonal: a = , dan c = . Senyawa-senyawa tersebut juga dapat dibuat dengan mereaksikan amerisium logam dengan raksa halida, HgX₂, yang sesuai, dengan X = Cl, Br, atau I:

$\genfrac{}{}{0ex}{}{Am+\underset{raksahalida}{HgX2}->[}{400-500^{\circ }C]AmX2+Hg}$

Amerisium(III) fluorida (AmF₃) memiliki kelarutan yang rendah dan mengendap ketika ion Am³⁺ direaksikan dengan ion fluorida dalam larutan yang sedikit asam:

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

Amerisium(IV) fluorida (AmF₄) tetravalen diperoleh dengan mereaksikan amerisium(III) fluorida padat dengan fluorin molekuler:

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

Bentuk padat lain dari amerisium fluorida tetravalen yang diketahui adalah KAmF₅. Amerisium tetravalen juga telah diamati dalam fase berair. Untuk tujuan ini, Am(OH)₄ hitam dilarutkan dalam NH₄F 15 M dengan konsentrasi amerisium sebesar 0,01 M. Larutan kemerahan yang dihasilkan memiliki spektrum absorpsi optik khas yang mirip dengan AmF₄, tetapi berbeda dari bilangan oksidasi amerisium lainnya. Pemanasan larutan Am(IV) hingga 90 °C tidak menyebabkan disproporsionasi atau reduksi. Namun, reduksi secara perlahan menjadi Am(III) telah diamati dan dikaitkan dengan swairadiasi amerisium oleh partikel alfa.

Sebagian besar halida amerisium(III) membentuk kristal heksagonal dengan sedikit perbedaan warna dan struktur antara masing-masing halogen. Klorida (AmCl₃) memiliki warna kemerahan dan memiliki struktur yang isostruktural dengan UCl₃ (grup ruang P6₃/m) serta memiliki titik lebur 715 °C. Fluorida memiliki struktur yang isostruktural dengan LaF₃ (grup ruang P6₃/mmc), sedangkan iodida memiliki struktur yang isostruktural dengan BiI₃ (grup ruang R). Bromida merupakan pengecualian karena memiliki struktur tipe PuBr₃ ortorombik dengan grup ruang Cmcm. Kristal amerisium(III) klorida heksahidrat (AmCl₃·6H₂O) dapat dibuat dengan melarutkan amerisium dioksida dalam asam klorida, kemudian menguapkan cairannya. Kristal tersebut bersifat higroskopis, berwarna kuning kemerahan, dan memiliki struktur kristal monoklinik.

Oksihalida amerisium dalam bentuk Am^VIO₂X₂, Am^VO₂X, Am^IVOX₂, dan Am^IIIOX dapat diperoleh dengan mereaksikan halida amerisium yang sesuai dengan oksigen atau Sb₂O₃. AmOCl juga dapat diproduksi melalui hidrolisis fase uap:

$\mathrm{A}\mathrm{m}\mathrm{C}\mathrm{l}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{A}\mathrm{m}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}+2\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Kalkogenida dan pniktida

Kalkogenida amerisium yang telah diketahui meliputi sulfida AmS₂, selenida AmSe₂ dan Am₃Se₄, serta telurida Am₂Te₃ dan AmTe₂. Pniktida amerisium (²⁴³Am) dengan tipe AmX diketahui untuk unsur fosforus, arsen, antimon, dan bismut. Senyawa-senyawa tersebut mengkristal dalam struktur kristal garam batu.

Silisida dan borida

Amerisium monosilisida (AmSi) dan "disilisida" (secara nominal AmSi_x dengan 1,87 < x < 2,0) diperoleh melalui reduksi amerisium(III) fluorida dengan silikon elemental dalam kondisi vakum pada suhu 1050 °C (AmSi) dan 1150−1200 °C (AmSi_x). AmSi merupakan padatan hitam yang isomorfik dengan LaSi dan memiliki simetri kristal ortorombik. AmSi_x memiliki kilau keperakan terang dan struktur kristal tetragonal (grup ruang I4₁/amd). Senyawa ini isomorfik dengan PuSi₂ dan ThSi₂. Borida amerisium yang diketahui meliputi AmB₄ dan AmB₆. Tetraborida AmB₄ dapat diperoleh dengan memanaskan oksida atau halida amerisium bersama magnesium diborida dalam kondisi vakum atau atmosfer lengai.

Senyawa organoamerisium

Sejalan dengan uranosena, amerisium diprediksi dapat membentuk senyawa organologam amerosena dengan dua ligan siklooktatetraena, dengan rumus kimia (η⁸-C₈H₈)₂Am. Kompleks siklopentadienil juga telah diketahui dan kemungkinan memiliki stoikiometri AmCp₃.

Pembentukan kompleks tipe Am(n-C₃H₇-BTP)₃, dengan BTP merupakan singkatan dari 2,6-di(1,2,4-triazin-3-il)piridina, dalam larutan yang mengandung n-C₃H₇-BTP dan ion Am³⁺ telah dikonfirmasi menggunakan EXAFS. Beberapa kompleks tipe BTP ini berinteraksi secara selektif dengan amerisium, sehingga berguna untuk memisahkan amerisium secara selektif dari lantanida dan aktinida lainnya.

Aspek biologis

Amerisium merupakan unsur buatan yang relatif baru ditemukan, sehingga tidak memiliki fungsi atau kebutuhan biologis. Unsur ini berbahaya bagi makhluk hidup. Telah diusulkan penggunaan bakteri untuk menghilangkan amerisium dan logam berat lainnya dari sungai dan aliran air. Misalnya, Enterobacteriaceae dari genus Citrobacter dapat mengendapkan ion amerisium dari larutan berair dengan mengikatnya menjadi kompleks logam-fosfat pada dinding selnya. Sejumlah penelitian telah dilaporkan mengenai biosorpsi dan bioakumulasi amerisium oleh bakteri dan jamur. Dalam penelitian laboratorium, baik amerisium maupun kurium ditemukan dapat mendukung pertumbuhan metilotrof.

Fisi

Isotop ^242mAm (waktu paruh 141 tahun) memiliki penampang lintang terbesar untuk penyerapan neutron termal, yaitu sekitar 5.700 barn. Hal ini menghasilkan massa kritis yang kecil untuk mempertahankan reaksi rantai nuklir. Massa kritis untuk bola ^242mAm tanpa reflektor diperkirakan sekitar 9–14 kg. Ketidakpastian tersebut disebabkan oleh keterbatasan pengetahuan mengenai sifat materialnya. Massa kritis tersebut dapat dikurangi menjadi sekitar 3–5 kg dengan menggunakan reflektor logam dan dapat menjadi lebih kecil lagi dengan reflektor air. Massa kritis yang kecil tersebut secara teori menguntungkan untuk senjata nuklir portabel, tetapi senjata berbasis ^242mAm belum diketahui keberadaannya, kemungkinan karena isotop tersebut sangat langka dan mahal. Massa kritis dua isotop amerisium yang lebih mudah diperoleh, yaitu ²⁴¹Am dan ²⁴³Am, relatif besar: sekitar 57,6–75,6 kg untuk ²⁴¹Am dan 209 kg untuk ²⁴³Am. Kelangkaan dan harga yang tinggi juga masih menjadi hambatan bagi penggunaan amerisium sebagai bahan bakar nuklir dalam reaktor nuklir.

Terdapat proposal untuk membuat reaktor berdaya 10 kW yang sangat kompak menggunakan hanya sekitar 20 gram ^242mAm. Reaktor berdaya rendah semacam ini secara relatif dianggap lebih aman untuk digunakan sebagai sumber neutron dalam terapi radiasi di rumah sakit.

Aplikasi

Detektor asap tipe ionisasi

Amerisium digunakan pada jenis detektor asap rumah tangga yang paling umum, yang menggunakan ²⁴¹Am dalam bentuk amerisium dioksida sebagai sumber radiasi pengion. Isotop ini lebih dipilih dibandingkan ²²⁶Ra karena memancarkan sekitar 5 kali lebih banyak partikel alfa dan menghasilkan relatif sedikit radiasi gama yang berbahaya.

Jumlah amerisium dalam detektor asap baru pada umumnya sekitar 1 μCi (37 kBq) qtau 0,29 μg. Jumlah ini berkurang secara perlahan karena amerisium meluruh menjadi ²³⁷Np, yaitu unsur transuranium lain yang memiliki waktu paruh jauh lebih panjang, sekitar 2,14 juta tahun. Dengan waktu paruh amerisium sebesar 432,2 tahun, amerisium dalam sebuah detektor asap akan menghasilkan sekitar 3% neptunium setelah 19 tahun dan sekitar 5% setelah 32 tahun. Radiasi akan melewati bilik ionisasi, yaitu ruang berisi udara di antara dua elektroda, dan memungkinkan terbentuknya arus listrik kecil yang konstan di antara kedua elektroda. Ketika asap memasuki ruang tersebut, asap menyerap partikel alfa, sehingga mengurangi proses ionisasi dan memengaruhi arus listrik. Perubahan ini kemudian memicu alarm. Dibandingkan dengan alternatifnya, yaitu detektor asap optik, detektor asap tipe ionisasi lebih murah dan dapat mendeteksi partikel yang terlalu kecil untuk menghasilkan hamburan cahaya yang signifikan. Namun, detektor ini lebih rentan terhadap alarm palsu.

Radionuklida

Karena ²⁴¹Am memiliki waktu paruh yang relatif mirip dengan ²³⁸Pu (432,2 tahun dibandingkan 87 tahun), amerisium telah diusulkan sebagai bahan aktif dalam generator termoelektrik radioisotop, misalnya untuk digunakan pada wahana antariksa. Meskipun amerisium menghasilkan panas dan listrik yang lebih sedikit—daya yang dihasilkan adalah 114,7 mW/g untuk ²⁴¹Am dan 6,31 mW/g untuk ²⁴³Am (dibandingkan 390 mW/g untuk ²³⁸Pu)—radiasinya memberikan risiko yang lebih besar bagi manusia karena adanya emisi neutron. Meskipun demikian, Badan Antariksa Eropa mempertimbangkan penggunaan amerisium untuk kuar antariksa.

Aplikasi lain yang diusulkan untuk amerisium dalam bidang antariksa adalah sebagai bahan bakar untuk pesawat ruang angkasa dengan propulsi nuklir. Konsep ini memanfaatkan laju fisi nuklir ^242mAm yang sangat tinggi, yang bahkan dapat dipertahankan dalam lapisan foil setebal 1 μm. Ketebalan yang sangat tipis menghindari masalah swaabsorpsi terhadap radiasi yang dipancarkan. Masalah tersebut menjadi penting pada batang uranium atau plutonium, karena hanya lapisan permukaannya yang dapat menyediakan partikel alfa. Produk fisi dari ^242mAm dapat digunakan secara langsung untuk mendorong wahana antariksa, atau digunakan untuk memanaskan gas pendorong. Energinya juga dapat dipindahkan ke suatu fluida dan digunakan untuk menghasilkan listrik melalui generator magnetohidrodinamika.

Salah satu proposal yang memanfaatkan laju fisi nuklir ^242mAm yang tinggi adalah baterai nuklir. Desainnya tidak bergantung pada energi yang dipancarkan oleh partikel alfa amerisium, melainkan pada muatan listrik partikel alfa tersebut. Dengan cara ini, amerisium berfungsi sebagai katoda yang dapat mempertahankan dirinya sendiri. Satu muatan ^242mAm 3,2 kg pada baterai semacam itu secara teoretis dapat menghasilkan sekitar 140 kW daya selama 80 hari. Meskipun memiliki berbagai potensi keuntungan, penggunaan ^242mAm saat ini masih terhambat oleh kelangkaan dan harga tinggi dari isomer nuklir tersebut.

Pada 2019, para peneliti dari Laboratorium Nuklir Nasional Britania Raya dan Universitas Leicester mendemonstrasikan penggunaan panas yang dihasilkan oleh amerisium untuk menyalakan sebuah bola lampu kecil. Teknologi ini berpotensi menghasilkan sistem pembangkit daya untuk misi yang berlangsung hingga 400 tahun menuju ruang antarbintang, tempat panel surya tidak dapat berfungsi secara efektif.

Sumber neutron

Oksida ²⁴¹Am yang dipadatkan bersama berilium merupakan sumber neutron yang efisien. Dalam hal ini, amerisium berperan sebagai sumber partikel alfa, sedangkan berilium menghasilkan neutron karena memiliki penampang lintang yang besar untuk reaksi nuklir (α,n):

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

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

Penggunaan sumber neutron ²⁴¹AmBe yang paling luas adalah pada kuar neutron, yaitu alat yang digunakan untuk mengukur jumlah air yang terdapat di dalam tanah, serta mengukur kelembapan dan kerapatan untuk pengendalian mutu dalam pembangunan jalan raya. Sumber neutron ²⁴¹Am juga digunakan dalam well logging (pemeriksaan kondisi di dalam sumur menggunakan alat pengukur), radiografi neutron, tomografi, dan berbagai penelitian radiokimia lainnya.

Produksi unsur-unsur lain

Amerisium merupakan bahan awal untuk produksi unsur-unsur transuranium dan transaktinida lainnya. Sebagai contoh, 82,7% ²⁴²Am meluruh menjadi ²⁴²Cm, sedangkan 17,3% meluruh menjadi ²⁴²Pu. Di dalam reaktor nuklir, ²⁴²Am juga dapat mengalami penangkapan neutron dan berubah menjadi ²⁴³Am dan ²⁴⁴Am, yang kemudian mengalami peluruhan beta menjadi ²⁴⁴Cm:

${\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{243}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}243}\mathrm{A}\mathrm{m}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{95}}^{\phantom{244}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}95}^{\phantom{2}244}\mathrm{A}\mathrm{m}\underset{10,1\mathrm{h}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{96}}^{\phantom{244}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}96}^{\phantom{2}244}\mathrm{C}\mathrm{m}$

Iradiasi ²⁴¹Am dengan ion ¹²C atau ²²Ne masing-masing menghasilkan isotop ²⁴⁷Es (einsteinium) atau ²⁶⁰Db (dubnium). Selain itu, unsur berkelium (isotop ²⁴³Bk) pertama kali berhasil diproduksi dan diidentifikasi secara sengaja dengan membombardir ²⁴¹Am menggunakan partikel alfa pada tahun 1949 oleh kelompok Berkeley yang sama, dengan menggunakan siklotron berukuran 60 inci. Demikian pula, nobelium diproduksi di Institut Bersama untuk Riset Nuklir, Dubna, Rusia, pada tahun 1965 melalui beberapa reaksi, salah satunya melibatkan iradiasi ²⁴³Am dengan ion ¹⁵N. Selain itu, salah satu reaksi sintesis untuk menghasilkan lawrensium, yang ditemukan oleh para ilmuwan di Berkeley dan Dubna, melibatkan pemborbardiran ²⁴³Am dengan ¹⁸O.

Spektrometer

²⁴¹Am telah digunakan sebagai sumber portabel sinar gama dan partikel alfa untuk berbagai keperluan medis dan industri. Emisi sinar gama 59,5409 keV dari ²⁴¹Am dalam sumber-sumber tersebut dapat digunakan untuk analisis tidak langsung material dalam radiografi dan spektroskopi fluoresensi sinar-X, serta untuk pengendalian mutu pada alat pengukur kerapatan nuklir tetap dan densometer nuklir. Sebagai contoh, amerisium telah digunakan untuk mengukur ketebalan kaca, yang membantu dalam proses pembuatan kaca datar. ²⁴¹Am juga cocok digunakan untuk kalibrasi spektrometer sinar gama pada rentang energi rendah, karena spektrumnya hampir hanya terdiri dari satu puncak dan memiliki kontinuum Compton yang sangat kecil, dengan intensitas setidaknya tiga orde magnitudo lebih rendah). Sinar gama dari ²⁴¹Am juga pernah digunakan untuk mendiagnosis fungsi tiroid secara pasif dengan merangsang emisi sinar-X karakteristik dari atom-atom iodin. Namun, aplikasi medis ini kemudian digantikan oleh pemeriksaan menggunakan iodin radioaktif.

Kekhawatiran terhadap kesehatan

Sebagai unsur yang sangat radioaktif, amerisium dan senyawanya hanya boleh ditangani di laboratorium yang sesuai dengan prosedur dan pengaturan keselamatan khusus. Meskipun sebagian besar isotop amerisium memancarkan partikel alfa yang dapat dihalangi oleh lapisan tipis bahan umum, banyak produk hasil peluruhannya memancarkan sinar gama dan neutron yang memiliki daya tembus jauh lebih besar.

Jika amerisium tertelan, sebagian besar akan dikeluarkan dari tubuh dalam beberapa hari. Hanya sekitar 0,05% yang diserap ke dalam darah. Dari jumlah yang terserap tersebut, sekitar 45% menuju hati dan 45% menuju tulang, sedangkan sekitar 10% sisanya dikeluarkan dari tubuh. Penyerapan amerisium oleh hati bergantung pada kondisi individu dan cenderung meningkat seiring bertambahnya usia. Di dalam tulang, amerisium awalnya tersimpan pada permukaan tulang korteks dan trabekular, kemudian secara perlahan menyebar kembali ke jaringan tulang seiring waktu. Waktu paruh biologis ²⁴¹Am adalah sekitar 50 tahun di dalam tulang dan 20 tahun di dalam hati. Sementara itu, di dalam gonad (testis dan ovarium), amerisium dapat bertahan secara permanen. Pada organ-organ tersebut, keberadaan amerisium dapat meningkatkan risiko pembentukan sel kanker akibat radiasi yang dipancarkannya.

Amerisium juga dapat masuk ke tempat pembuangan sampah melalui detektor asap yang sudah dibuang. Peraturan mengenai pembuangan detektor asap relatif longgar di sebagian besar wilayah. Pada tahun 1994, seorang remaja berusia 17 tahun bernama David C. Hahn mengambil amerisium dari sekitar 100 detektor asap dalam upayanya membuat reaktor nuklir pembiak. Terdapat beberapa kasus paparan terhadap amerisium. Salah satu kasus terburuk dialami oleh Harold R. McCluskey, seorang teknisi operasi kimia. Pada usia 64 tahun, dia terpapar ²⁴¹Am dalam jumlah sekitar 500 kali batas paparan kerja yang diperbolehkan, akibat ledakan yang terjadi di laboratoriumnya. McCluskey meninggal pada usia 75 tahun karena penyakit yang sudah ada sebelumnya dan tidak berkaitan dengan paparan tersebut.

Lihat pula

• Aktinida di lingkungan
• Kategori:Senyawa amerisium

Bibliografi

• Penneman, R. A. and Keenan T. K. The radiochemistry of americium and curium, Universitas California, Los Alamos, California, 1960

Bacaan lebih lanjut

• Nuclides and Isotopes – 14th Edition, GE Nuclear Energy, 1989.

Pranala luar

• Americium di The Periodic Table of Videos (Universitas Nottingham)
• ATSDR – Public Health Statement: Americium
• World Nuclear Association – Smoke Detectors and Americium

Sumber dan atribusi

Konten artikel ini diadaptasi dari Wikipedia bahasa Indonesia, revisi 29637481 (2026-08-25T16:48:02Z), yang tersedia berdasarkan lisensi Creative Commons Atribusi-BerbagiSerupa (CC BY-SA). Mohon gunakan konten ini secara bijak serta sesuai dengan ketentuan lisensi yang berlaku.