Mostra la font per a Fermi (element)

{{Fermi}}
El '''fermi''' és l'[[element químic]] de la [[taula periòdica]] de [[nombre atòmic]] 100 que pertany a la sèrie dels [[Actinoide|actinoides]], i de símbol, '''Fm'''. El fermi fou descobert el 1953, juntament amb l'[[einsteini]], a les runes de la primera explosió de [[Bomba termonuclear|bomba d'hidrogen]] [[Ivy Mike]]. Hi ha 22 isòtops coneguts essent el fermi 257 el més estable amb una [[període de semidesintegració]] de 100,5 [[dia|dies]]. Alguns dels isòtops presenten [[fissió espontània]]. El fermi està anomenat en honor d'[[Enrico Fermi]] (1901-1954), pioner en la [[física nuclear]]. No té aplicacions pràctiques ni ha estat possible obtenir-ne una quantitat observable.

== Història ==
[[Fitxer:The explosion of the hydrogen bomb Ivy Mike.jpg|esquerra|miniatura|Explosió d'[[Ivy Mike]], la primera bomba H provada, esclatà sobre l'[[Enewetak|atoló d'Enewetak]] (prop de Bikini, a l'[[oceà Pacífic]]) el 31 d'octubre de 1952.]]
El fermi fou descobert el 1952 per un equip de científics liderats pel físic i químic nord-americà [[Albert Ghiorso]] (1915-2010) a les runes de la primera explosió d'una [[bomba d'hidrogen]], [[Ivy Mike]], sobre l'[[Enewetak|atol d'Enewetak]], [[Illes Marshall]], a l'[[oceà Pacífic]]. Quan la bomba explotà, el primer de novembre de 1952, produí una explosió amb la potència de més de 10 milions de tones de [[Trinitrotoluè|TNT]], cinc-centes vegades el poder destructiu de l'explosió de la [[Bomba atòmica|bomba A]] llançada sobre [[Nagasaki]] el 1945, destruint totalment la petita illa. Es tractava d'un dispositiu de prova, amb un pes de més de 80 tones i que requeria una estructura d'uns quinze metres d'alçada per suportar-lo, el que significa que mai no s'hauria pogut emprar contra un enemic, però demostrà, massa bé, la capacitat d'una [[Bomba termonuclear|arma termonuclear]]. I en els moments d'aquella intensa explosió produí dos element nous.<ref name=:0>{{Ref-web|url=https://www.rsc.org/periodic-table/element/100/fermium|títol=Fermium|consulta=22 març 2023|editor=Royal Society Of Chemistry|obra=Periodic Table}}</ref>
[[Fitxer:Albert Ghiorso ca 1970.jpg|esquerra|miniatura|[[Albert Ghiorso]] ''circa'' del 1970.]]
Com a part de les anàlisis de la prova, s'enviaren tones de material de la zona de precipitació a la [[Universitat de Califòrnia a Berkeley]], lloc on s'havien produït els elements per a la prova. Allà fou examinat pel grup de científics encapçalats per [[Albert Ghiorso]]. Entre les cendres i restes carbonitzades de [[Coralls|corall]] en un mes havien descobert i identificat uns 200 àtoms de dos nous elements, de [[Nombre atòmic|nombres atòmics]] 99 i 100. Tal era el secret que envoltava la prova que el descobriment no es pogué fer públic durant tres anys.<ref name=:3>{{Ref-publicació|cognom=Gil de Muro Zabala|nom=Izaskun|article=Z = 100, fermio, Fm. Último elemento que puede sintetizarse mediante bombardeo de neutrones a partir de elementos más ligeros|publicació=Ann. Quím.|data=2019|pàgines=162|volum=115|exemplar=2|url=https://analesdequimica.es/index.php/AnalesQuimica/article/view/1479/2060}}</ref>

Per evitar donar informació de la prova termonuclear, l'equip de Ghiorso es dedicà a produir aquests elements per altres mitjans. Així obtingueren el 1954 el fermi 254 bombardejant [[plutoni]] 239 amb [[Neutró|neutrons]]. Les reaccions són:<ref>{{Ref-publicació|article=Further Production of Transcurium Nuclides by Neutron Irradiation|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.93.1129|publicació=Physical Review|data=1954-03-01|issn=0031-899X|pàgines=1129–1129|volum=93|exemplar=5|doi=10.1103/PhysRev.93.1129|llengua=en|nom=Bernard G.|cognom=Harvey|nom2=Stanley G.|cognom2=Thompson|nom3=Albert|cognom3=Ghiorso|nom4=Gregory R.|cognom4=Choppin}}</ref><ref name=:3/><ref name=:4>{{Ref-publicació|article=Experiments on the production of einsteinium and fermium with a cyclotron|url=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/089139195690064X|publicació=Journal of Nuclear Energy (1954)|data=1956-11|pàgines=341–346|volum=3|exemplar=4|doi=10.1016/0891-3919(56)90064-X|llengua=en|nom=L.I.|cognom=Guseva|nom2=K.V.|cognom2=Filippova|nom3=Yu.B.|cognom3=Gerlit|nom4=V.A.|cognom4=Druin|nom5=B.F.|cognom5=Myasoedov}}</ref>

<chem display="block">^239_94Pu + 15 ^1_0n -> ^254_100Fm + 6 ^0_{-1}e</chem>
[[Fitxer:Enrico Fermi 1943-49.jpg|esquerra|miniatura|El físic italià [[Enrico Fermi]].]]
Per altra banda, el mateix any científics de l'Institut Nobel d'[[Estocolm]], [[Suècia]], produïren fermi 250 bombardejant [[urani 235]] amb nuclis d'[[oxigen]] 16.<ref>{{Ref-publicació|article=Element 100 Produced by Means of Cyclotron-Accelerated Oxygen Ions|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.95.585.2|publicació=Physical Review|data=1954-07-15|issn=0031-899X|pàgines=585–586|volum=95|exemplar=2|doi=10.1103/PhysRev.95.585.2|llengua=en|nom=Hugo|cognom=Atterling|nom2=Wilhelm|cognom2=Forsling|nom3=Lennart W.|cognom3=Holm|nom4=Lars|cognom4=Melander|nom5=Björn|cognom5=Åström}}</ref><ref name=:4/> La reacció que empraren fou:

<chem display="block">^238_92U + ^16_7O -> ^250_100Fm + 4^1_0n</chem>

Uns mesos més tard, la prova d'[[Ivy Mike]] es desclassificà, permetent a Ghiorso informar del descobriment anterior del seu equip el 1955. Fou a la revista [[Physical Review Letters|''Physical Review'']] de l'1 d'agost de 1955 que els descobridors suggeriren per primera vegada el nom de fermi, i símbol Fm, en honor del físic italià [[Enrico Fermi]] (1901-1954) que havia mort l'any anterior.<ref name=:0/><ref>{{Ref-publicació|article=New Elements Einsteinium and Fermium, Atomic Numbers 99 and 100|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.99.1048|publicació=Physical Review|data=1955-08-01|issn=0031-899X|pàgines=1048–1049|volum=99|exemplar=3|doi=10.1103/PhysRev.99.1048|llengua=en|nom=A.|cognom=Ghiorso|nom2=S. G.|cognom2=Thompson|nom3=G. H.|cognom3=Higgins|nom4=G. T.|cognom4=Seaborg|nom5=M. H.|cognom5=Studier}}</ref>

El 1955 quan es desclassificaren els descobriments sobre la bomba termonuclear i l'equip de Berkeley publicà el seus resultats,<ref name=:0/><ref>{{Ref-publicació|article=New Elements Einsteinium and Fermium, Atomic Numbers 99 and 100|nom2=S. G.|nom5=M. H.|cognom4=Seaborg|nom4=G. T.|cognom3=Higgins|nom3=G. H.|cognom2=Thompson|cognom=Ghiorso|url=https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRev.99.1048|nom=A.|doi=10.1103/PhysRev.99.1048|exemplar=3|volum=99|pàgines=1048–1049|data=1955-08-01|publicació=Physical Review|cognom5=Studier}}</ref> l'equip suecs, que havia aprovat provisionalment el nom de ''centuri'' pel fet de ser l'element de nombre atòmic 100, perdé el descobriment. Potser no fou casualitat que l'equip de Berkeley permeté que el nom de [[nobeli]] de l'Institut Nobel per a l'element 102 es continués fent servir quan la reivindicació dels suecs del descobriment aquest element resultés dubtosa.<ref name=:0/> L'abril de 1955 Albert Ghiorso comunicà a la viuda d'[[Enrico Fermi]] (1901-1954), que havia mort feia només cinc mesos, que proposarien per a l'element de nombre atòmic 100 el nom de fermi.<ref name=:2>{{Ref-llibre|títol=The heaviest metals: science and technology of the actinides and beyond|url=https://www.worldcat.org/oclc/1065760723|lloc=Chichester, West Sussex|isbn=978-1-119-30412-8|cognom=Orna|nom=M.V.|llengua=en|data=2019|editorial=John Wiley & Sons|editor=William J. Evans, Timothy P. Hanusa|capítol=Discovery of the Actinide and Transactinide Elements|cognom2=Fontani|nom2=M.}}</ref>

A la intensa calor i pressió de l'explosió, una part de l'[[urani 238]] de la [[Bomba atómica|bomba de fissió]], que s'utilitzà per desencadenar la [[fusió nuclear]] de l'hidrogen, havia estat bombardejada amb un gran nombre de [[Neutró|neutrons]], produint un elevat nombre d'àtoms més pesants. Al mateix temps, els nuclis dels àtoms formats patiren [[Desintegració β|desintegracions β<sup>-</sup>]]. Així, doncs, en comptes de fer-se isòtops d'urani més i més pesants el resultat fou la transmutació d'elements, que acabà amb einsteini 255 i fermi 255.<ref name=:0/> Les reaccions es poden representar com:<ref>{{Ref-llibre|títol=Nuclear physics : a very short introduction|url=https://www.worldcat.org/oclc/930855676|data=2015|lloc=[Oxford]|isbn=978-0-19-178806-2|nom=F. E.|cognom=Close}}</ref>

<chem display="block">^238_92U + 17 ^1_0n -> ^255_99Es + 7 ^0_{-1}e</chem><chem display="block">^255_99Es -> ^255_100Fm + ^0_{-1}e</chem>

== Estat natural i obtenció ==
[[Fitxer:HFIR in the Oak Ridge countryside.jpg|miniatura|Reactor d'isòtops d'alt flux (HFIR) al [[Laboratori Nacional d'Oak Ridge]].]]
A causa dels curts [[Període de semidesintegració|períodes de semidesintegració]] de tots els isòtops de fermi, tot el que podria haver estat present a la Terra durant la seva formació fa temps que s'ha desintegrat. L'[[einsteini]] i el fermi es produïren al [[Reactor nuclear natural d'Oklo|reactor de fissió nuclear natural d'Oklo]], [[Gabon]], però ja no existeixen. El fermi es produeix com a resultat de múltiples captures de [[Neutró|neutrons]] en elements més lleugers, com l'[[urani]] i el [[curi]], seguides de successives [[Desintegració β|desintegracions β<sup>-</sup>]]. La probabilitat d'aquests esdeveniments augmenta amb l'augment del flux de neutrons, i les [[Explosió nuclear|explosions nuclears]] són les fonts de neutrons més poderoses de la Terra. El fermi també es produeix pel bombardeig d'[[Actinoide|actinoides]] més lleugers amb neutrons en [[Reactor nuclear|reactors nuclears]] o [[Accelerador de partícules|acceleradors]]. El fermi 257 és l'isòtop més pesant que s'obté mitjançant la captura de neutrons i només es pot produir en quantitats de nanograms. La font principal és el reactor d'isòtops d'alt flux (HFIR) de 85 MW al [[Laboratori Nacional d'Oak Ridge]] a [[Tennessee]], [[Estats Units d'Amèrica|EUA]]. Després de la producció, el fermi s'ha de separar dels residus i una sèrie d'altres actinoides i productes de fissió de [[Lantanoide|lantanoides]] mitjançant extracció amb dissolvents, intercanvi iònic, etc. La producció anual del reactor de fermi 257 està en el rang de picogrames. Tanmateix, el fermi 255 pur es pot aïllar fàcilment com a fill de la desintegració β<sup>-</sup> de l'einsteini 255.<ref name=:6/> També s'han obtingut altres isòtops per reaccions nuclears d'elements més lleugers. És el cas del fermi 246 que s'ha obtingut bombardejant blancs de [[plom]] 208 amb cations [[argó]] 40:<ref name=:7/>

<chem display="block">^208_82Pb + ^40_18Ar -> ^246_100Fm + 2 ^1_0n</chem>

== Propietats ==
[[Fitxer:Fermium-Ytterbium Alloy.jpg|miniatura|[[Aliatge]] de fermi en [[iterbi]] de concentració 4 ×&nbsp;10<sup>–5</sup> %.]]

=== Propietats físiques ===
No s'ha preparat fermi pur i s'han hagut de calcular teòricament els valors de les seves propietats. Així s'ha determinat que a temperatura ambient és un sòlid de punt de fusió 1 527 °C i densitat 9,7 g/cm³.<ref name=:3/>

=== Propietats químiques ===
Els estudis de química del fermi s'han realitzat a escala de traçadors. La seva [[configuració electrònica]] és [<nowiki/>[[Radó|Rn]]]5''f''<sup>12</sup>7''s''<sup>2</sup> i l'[[electronegativitat]] de Pauling té un valor d'1,3.<ref name=:3/> El fermi existeix predominantment en l'[[estat d'oxidació]] +3. També hi ha evidència de l'estat +2 en condicions altament reductores, paral·lelament al comportament de reducció de l'oxidació de l'[[iterbi]]. S'han realitzat estudis de volatilitat amb [[Aliatge|aliatges]] que són solucions metàl·liques diluïdes de fermi en [[samari]] i iterbi, cosa que indica que el fermi es troba com un metall divalent.<ref name=:1>{{Ref-web|títol=Fermium {{!}} chemical element|url=https://www.britannica.com/science/fermium|consulta=2020-04-06|llengua=en|editor=Encyclopædia Britannica, inc.|data=29 desembre 2017|obra=Encyclopædia Britannica}}</ref>

La química del fermi és típica dels elements actinoides tardans. El fermi s'ha estudiat únicament en solució, i no s'han preparat compostos sòlids. En dissolució aquosa existeix com a catió Fm<sup>3+</sup>, un catió lleugerament àcid (pKa = 3,8) que forma complexos amb una àmplia varietat de lligands orgànics amb àtoms donadors durs com l'oxigen, per donar lloc a complexos més estables que els dels actinoides anteriors. També forma complexos aniònics estables amb lligands com el clorur o el nitrat. A causa de la major càrrega nuclear efectiva de l'ió Fm<sup>3+</sup> es creu que forma enllaços metall-lligant més curts i més forts que els seus anàlegs del catió americi(+3), els quals formen complexos de caràcter més marcadament iònic. El Fm<sup>3+</sup> es redueix amb relativa facilitat a Fm<sup>2+</sup>, s'ha estimat un valor del [[potencial de reducció]] d'uns –1,15 V. Així mateix, el potencial estàndard de reducció de la parella Fm<sup>2+</sup>/Fm és de −2,37 V.<ref name=:3/>

== Isòtops ==
{{Article principal|Isòtops del fermi}}

Es coneixen vint-i-dos [[Isòtop|isòtops]] del fermi que van des del de [[nombre màssic]] 241 fins al de nombre màssic 260. Tots ells són inestables. El que té un [[període de semidesintegració]] més llarg és el <chem>^257Fm</chem> (t<sub>½</sub> = 100,5 dies) i es desintegra per emissió d'una [[partícula α]] en californi 253:<ref name=:5/>

<chem display="block">^257_100Fm -> ^253_98Cf + ^4_2He</chem>

Els que el segueixen en estabilitat són el <chem>^253Fm</chem> (t<sub>½</sub> = 3 dies) i el <chem>^252Fm</chem> (t<sub>½</sub> = 25,4 h), que es desintegren per [[captura electrònica]] donant [[einsteini]] 253 i per emissió d'una partícula α donant [[californi]] 248, respectivament. Les reaccions són.<ref name=:5/>

<chem display="block">^257_100Fm + ^0_{-1}e -> ^257_99Es</chem><chem display="block">^252_100Fm -> ^248_98Cf + ^4_2He</chem>
L'estabilitat de l'isòtop fermi 257 permetria treballar amb quantitats pesables de fermi. Tot i això, l'únic mètode pràctic de producció de fermi, la captació de neutrons múltiples en un reactor de gran flux, ha obtingut només quantitats de fermi 257 de l'ordre dels picograms (1 pg = 10<sup>–12</sup> g), massa petites per dur a terme estudis de la química amb mostres pures.<ref name=:1/>

Un bon nombre d'isòtops del fermi es desintegren majoritàriament per [[fissió espontània]]. Són els de nombres màssics 241, 242, 246, 256, 258, 259 i 260.<ref name=:5>{{Ref-web|títol=Z = 100|url=https://www.nndc.bnl.gov/nudat3/|consulta=2023-03-23|editor=National Nuclear Data Center (NNDC) at Brookhaven National Laboratory|obra=NuDat 3}}</ref> Per exemple el fermi 246 es romp majoritàriament en [[molibdè]] 102 i [[ceri]] 144:<ref name=":7">{{Ref-publicació|article=Prompt neutron emission in the spontaneous fission of <chem>^{246}Fm</chem>|url=https://link.springer.com/10.1140/epja/s10050-022-00761-3|publicació=The European Physical Journal A|data=2022-06|issn=1434-601X|pàgines=108|volum=58|exemplar=6|doi=10.1140/epja/s10050-022-00761-3|llengua=en|nom=A. V.|cognom=Isaev|nom2=R. S.|cognom2=Mukhin|nom3=A. V.|cognom3=Andreev|nom4=M. A.|cognom4=Bychkov|nom5=M. L.|cognom5=Chelnokov}}</ref>

<chem display="block">^246_100Fm -> ^102_42Mo + ^144_58Ce</chem>[[Fitxer:Radioactivity symbol.png|miniatura]]El producte de captura de neutrons del fermi 257, el fermi 258, experimenta una fissió espontània amb un període de semidesintegració de només 370 microsegons; el fermi 259 i el fermi 260 també són inestables respecte a la fissió espontània (t<sub>½</sub> = 1,5 s i 4 ms respectivament). Això significa que la cadena de producció de captura de neutrons acaba essencialment al número de massa 257 a causa dels períodes de semidesintegració de fissió espontània molt curts dels isòtops més pesants.<ref name=":6">{{Ref-web|títol=Fermium {{!}} Fm (Element) - PubChem|url=https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/Fermium|consulta=2023-03-23|editor=National Center for Biotechnology Information}}</ref>

La majoria dels isòtops coneguts del fermi no han estat sintetitzats, sinó que apareixen en les [[Cadena de desintegració|cadenes de desintegració]] d'elements amb [[Nombre atòmic|nombres atòmics]] superiors i parells. Aquests elements són extremadament inestables i es van desintegrant per emissió de [[Partícula α|partícules α]], una rere l'altra, produint tot un seguit d'isòtops d'elements de nombres atòmics inferiors. Per exemple, l'element amb nombre atòmic més alt que s'ha sintetitzat és l'[[oganessó]] (Z = 118), l'isòtop oganessó 293 es desintegra segons les següents reaccions que passen pel fermi 257:<ref>{{Ref-web|url=https://periodictable.com/Isotopes/118.293/index2.full.dm.prod.html|títol=Isotopes of oganesson|consulta=20 març 2023|nom=Max|cognom=Whitby|obra=Periodictable.com}}</ref>

<center>
<chem>^{293}_{118}Og \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{289}_{116}Lv \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{285}_{114}Fl \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{281}_{112}Cn \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{277}_{110}Ds \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{273}_{108}Hs \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{269}_{106}Sg \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{265}_{104}Rf \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{261}_{102}No \xrightarrow{{-\alpha}} \,
^{257}_{100}Fm \xrightarrow{{-\alpha}} ...
</chem>
</center>

== Toxicitat ==
Tot i que poques persones entren en contacte amb el fermi, la Comissió Internacional de Protecció Radiològica (ICRP) ha establert límits d'exposició anuals per als dos isòtops més estables, fermi 253 i fermi 257. Per al primer, el límit d'ingesta s'ha establert a 10<sup>7</sup> Bq i el límit d'inhalació a 10⁵ Bq; i per al segon, en 10⁵ Bq i 4 000 Bq, respectivament.<ref name=:3/>

== Referències ==
{{Referències}}

{{Projectes germans}}
<br />{{taula periòdica compacta}}

{{Bases de dades taxonòmiques}}
{{Autoritat}}
{{Viccionari-lateral|fermi}}

[[Categoria:Elements transurànics]]
[[Categoria:Actínids]]