Фермий и его соединения

Фермий (Fm) — это синтетический трансурановый элемент с атомным номером 100, принадлежащий к актинидам. Он был впервые открыт в 1952 году в ходе анализа образцов, полученных после термоядерного взрыва «Айви Майк». Элемент назван в честь Энрико Ферми, выдающегося физика, внесшего значительный вклад в ядерную физику.

Физические свойства Фермий — металл серебристо-белого цвета, хотя из-за крайне малых количеств, доступных для изучения, его точные физические свойства определены лишь частично. Он кристаллизуется в кубической гранецентрированной решетке (fcc) и обладает плотностью порядка 9,3–9,7 г/см³. Точка плавления фермия оценивается приблизительно в 1527 °C, а температура кипения остается неопределенной из-за его радиоактивности и быстрого распада.

Радиоактивность и изотопы Все изотопы фермия радиоактивны. Наиболее стабильный изотоп — Fm-257 с периодом полураспада 100,5 дней. Основные процессы распада фермия включают α-распад и спонтанное деление. Существование элемента обеспечивается синтезом в ядерных реакторах путем многократного захвата нейтронов плутонием или калифорнием.

Химические свойства Фермий проявляет типичную для актинидов химию с преобладанием степени окисления +3. Реакции с неметаллами и кислотами демонстрируют способность фермия образовывать солеобразные соединения, аналогичные соединениям других поздних актинидов.

• Соединения с галогенами. Фториды фермия (FmF₃) и хлориды (FmCl₃) получены в микроскопических количествах и представляют собой твердые кристаллы, хорошо растворимые в воде и кислотах. Они демонстрируют типичную ионную природу с сильной склонностью к гидратации.
• Оксиды и гидроксиды. Фермий образует оксид Fm₂O₃, являющийся трёхвалентным оксидом актинидов. Этот оксид устойчив к нагреванию в атмосфере кислорода до 1000 °C. Гидроксид Fm(OH)₃ слабо растворим в воде и проявляет амфотерные свойства, взаимодействуя как с кислотами, так и с сильными щелочами.
• Комплексные соединения. Трёхвалентный фермий образует комплексы с лигандными системами, например, с этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА) и другими полиаминокарбоновыми кислотами. Эти комплексы играют важную роль при изучении актинидной химии и их селективной экстракции.

Методы получения и изоляции Из-за отсутствия природного источника фермий получают синтетически в ядерных реакторах. Процесс включает последовательный захват нейтронов тяжелыми актинидами, такими как плутоний-239 или калифорний-249. После синтеза элемент отделяют с помощью ионного обмена и хроматографии, используя селективные реагенты для разделения с соседними актинидами.

Применение Практическое использование фермия ограничено его малой доступностью и высокой радиоактивностью. Он служит объектом фундаментальных исследований в области ядерной химии и физики актинидов, особенно для изучения закономерностей химического поведения элементов позднего ряда актинидов.

Тенденции в химии фермиа Химические свойства фермия подтверждают общую тенденцию актинидов к стабильной степени окисления +3 и постепенному усилению радиохимической нестабильности при увеличении атомного номера. Исследование фермиевых соединений расширяет понимание влияния релятивистских эффектов на химические свойства тяжелых элементов и позволяет прогнозировать поведение элементов сверхтяжелого ряда.

Фермий и его соединения являются наглядным примером элементов, существующих преимущественно в лабораторных условиях, и демонстрируют переход от классической актинидной химии к современным методам радиохимии и ядерного синтеза.