L’americio, un elemento sintetico bianco-argenteo, viene creato durante le reazioni nucleari di elementi pesanti. L’elemento e i suoi isotopi hanno pochissimi ma importanti usi, inclusi rilevatori di fumo che si trovano in quasi tutti gli edifici e il potenziale per alimentare future missioni spaziali.

L’americio è un elemento altamente radioattivo che può essere pericoloso se maneggiato in modo scorretto e può causare gravi malattie. Dal momento che non si trova naturalmente nell’ambiente, ci sono pochissime possibilità che gli esseri umani e gli animali siano influenzati dall’elemento a meno che non siano molto vicini a reattori nucleari a base di plutonio.

Solo i fatti

• Numero atomico (numero di protoni nel nucleo): 95
• Simbolo atomico (sulla tavola periodica degli elementi): Am
• Peso atomico ( massa media dell’atomo): 243
• Densità: 7,91 once per pollice cubo (13,69 grammi per cm cubo)
• Fase a temperatura ambiente: solido
• Fusione punto: 2.149 gradi Fahrenheit (1.176 gradi Celsius)
• Punto di ebollizione: 3.652 F (2.011 C)
• Numero di isotopi naturali (atomi dello stesso elemento con un diverso numero di neutroni) : 0. Ci sono almeno 19 isotopi radioattivi creati in un laboratorio.
• Isotopi più comuni: Am-241 (percentuale trascurabile dell’abbondanza naturale), Am-243 (percentuale trascurabile dell’abbondanza naturale)

Storia

Glenn Seaborg, Albert Ghiorso, Ralph James e Tom Morgan scoprirono l’americio, così come il curio, nel 1944 durante il loro lavoro presso il laboratorio metallurgico in tempo di guerra presso l’Università di Chicago (ora noto come Argonne National Laboratory), secondo un articolo del 2008 nel Bulletin for the History of Chemistry di Keith Costecka, un chimico americano e scienziato ambientale. I ricercatori hanno prodotto l’elemento sintetico bombardando il plutonio-239 con neutroni per creare plutonio-240, e poi di nuovo per creare plutonio-241. Il plutonio-241 è poi decaduto in americio-241. L’americio è il terzo elemento transuranico sintetico e il quarto da scoprire.

Le scoperte di americio e curio furono annunciate alla fine del 1945 da Seaborg nel programma radiofonico dal vivo Quiz Kids, secondo un articolo del 2017 su Nature di Ben Eppure, uno scienziato e autore britannico. L’annuncio doveva essere avvenuto cinque giorni dopo in una riunione nazionale dell’American Chemical Society. L’elemento è stato chiamato dai ricercatori per il paese che lo ha scoperto, nonché uno specchio del numero dell’elemento lantanide vicino, europio.

L’americio era molto difficile da isolare dal curio e il processo ha richiesto più di un anno, secondo Peter van der Krogt, uno storico olandese. I ricercatori hanno soprannominato gli elementi pandemonio e delirio e hanno persino suggerito che quei nomi diventassero gli elementi “nomi ufficiali. Nonostante i suggerimenti dei ricercatori, agli elementi è stato dato il nome americio, dopo il continente della scoperta e seguendo l’esempio di europio, e curio chiamato per gli scienziati Marie e Pierre Curie. La prima quantità sufficiente di americio che poteva essere visibilmente studiata fu creata nel 1951, secondo il Los Alamos National Laboratory.

Chi lo sapeva?

• Secondo un articolo del 1986 pubblicato su Radiochemistry and Nuclear Chemistry da Norman Edelstein e Lester Morss, ricercatori americani, l’americio è uno dei 15 metalli attinidi.Gli elementi degli attinidi vanno dai numeri atomici 89 (attinio) a 103 ( lawrencium). Questi elementi sono tutti radioattivi con una gamma insolita di proprietà fisiche.
• Gli isotopi principalmente sono americio-241 e americio-243, che hanno un’emivita di circa 433 anni e 7370 anni, rispettivamente, secondo la Royal Society of Chemistry.
• Secondo Lenntech, l’americio si trova molto probabilmente naturalmente in quantità incredibilmente traccia nei minerali di uranio a causa di reazioni nucleari. Le concentrazioni passate di americio potrebbero essere state più elevate quando le concentrazioni locali di uranio erano più elevate e producevano più reazioni nucleari.
• L’americio è prodotto principalmente nei reattori nucleari tramite il bombardamento di plutonio con neutroni, secondo la Royal Society of Chemistry .
• L’americio è una sorgente portatile di raggi gamma e particelle alfa per una varietà di usi medici e industriali come la radiografia e la spettroscopia, che aiuta a creare un vetro piano misurandone lo spessore.
• Secondo la World Nuclear Association, i rilevatori di fumo che utilizzano americio sono popolari nelle case e sono sensibili alla presenza di fumo o calore. Questi rilevatori di fumo sono relativamente economici e sono sensibili a un’ampia gamma di condizioni di incendio.L’isotopo americio-241 è utilizzato in questi rilevatori come biossido di americio (AmO2).
• Il Centers for Disease Control and Prevention afferma che la polvere di americio-241 può causare alcuni tipi di cancro e può essere ingerita, assorbita attraverso una ferita o inalato. L’elemento tende a concentrarsi nelle ossa, nel fegato e nei muscoli. A causa della longevità dell’isotopo, l’americio-241 può rimanere nel corpo per decenni.

Ricerche attuali

A causa della sua rarità e radioattività, gli usi dell’americio sono pochi. Uno di questi usi dell’americio attualmente in fase di ricerca è nelle batterie, in particolare nelle “batterie spaziali”. La ricerca condotta dal National Nuclear Laboratory (NNL) del Regno Unito, in collaborazione con l’Agenzia spaziale europea (ESA), ha mostrato risultati promettenti per ottenere i materiali necessari per costruire le batterie alimentate all’americio-241. I ricercatori dell’NNL sono riusciti con successo in grado di progettare un metodo e isolare con successo l’americio-241 dal plutonio. Sono attualmente in corso di completamento ulteriori studi per esaminare gli impatti che un impianto di lavorazione dell’americio su larga scala avrebbe sull’ambiente, nonché come mantenere i lavoratori in tale impianto al sicuro . Il piano a lungo termine presentato da NNL lavorerebbe per creare una maggiore quantità di americio che può essere utilizzato nelle batterie.

In un articolo del 2008 presentato a una conferenza europea sull’energia spaziale, K. T. Blancquaert, scienziati dell’ESA con sede nei Paesi Bassi, ha affermato che il plutonio è stata la fonte di combustibile preferita grazie alla sua elevata potenza e all’emivita di 88 anni. L’isotopo del plutonio necessario per tali mis sions è molto costoso con un’offerta estremamente limitata e con normative restrittive. L’americio-241, d’altra parte, ha solo circa un quarto della potenza in uscita del plutonio, ma ha un’emivita più lunga (433 anni), si produce più facilmente e può potenzialmente ridurre i costi e il peso di circa un terzo.

Un altro gruppo di scienziati in Israele sta conducendo test su batterie alimentate da americio-242, secondo un articolo del 2008 presentato al Congress of Nuclear Societies da M. Kurtzhand, et al., un gruppo di Ingegneri nucleari israeliani. I ricercatori hanno affermato che l’americio-242 ha un’elevata potenza e, secondo un articolo pubblicato su The Future of Things sul progetto, potrebbe alimentare la Stazione Spaziale Internazionale per un massimo di 80 giorni. La batteria alimentata dall’americio-242 incontra alcune difficoltà poiché l’americio-242 è più difficile da produrre rispetto all’americio-241, ma l’isotopo porta a proprietà della batteria ideali come la capacità di essere reso incredibilmente sottile (circa un micron) e senza parti mobili che portano a una fonte di alimentazione robusta e affidabile.