Отвори го главното мени

Калифорниум е радиоактивен хемиски елемент со симбол Cf и атомски број 98. Овој елемент првпат бил синтетизиран во 1950 година во Националната лабораторија на Лоренс Беркли (тогашна радијациона лабораторија при Калифорнискиот универзитет), со бомбардирање на кириумот со алфа-честички ( хелиум-4 јони ). Тоа е актиниден елемент, шестиот трансурански елемент кој треба да се синтетизира, и ја има втората највисока атомска маса од сите елементи кои се произведени во количества доволно големи за да се видат со голо око (по ајнштајниумот ). Овој елемент е именуван по универзитетот и државата Калифорнија .

Калифорниум  (98Cf)
A very small disc of silvery metal, magnified to show its metallic texture
Општи својства
Име и симболкалифорниум (Cf)
Изгледсребрана
Калифорниумот во периодниот систем
Водород (двоатомски неметал)
Хелиум (благороден гас)
Литиум (алкален метал)
Берилиум (земноалкален метал)
Бор (металоид)
Јаглерод (повеќеатомски неметал)
Азот (двоатомски неметал)
Кислород (двоатомски неметал)
Флуор (двоатомски неметал)
Неон (благороден гас)
Натриум (алкален метал)
Магнезиум (земноалкален метал)
Алуминиум (слаб метал)
Силициум (металоид)
Фосфор (повеќеатомски неметал)
Сулфур (повеќеатомски неметал)
Хлор (двоатомски неметал)
Аргон (благороден гас)
Калиум (алкален метал)
Калциум (земноалкален метал)
Скандиум (преоден метал)
Титан (преоден метал)
Ванадиум (преоден метал)
Хром (преоден метал)
Манган (преоден метал)
Железо (преоден метал)
Кобалт (преоден метал)
Никел (преоден метал)
Бакар (преоден метал)
Цинк (преоден метал)
Галиум (слаб метал)
Германиум (металоид)
Арсен (металоид)
Селен (повеќеатомски неметал)
Бром (двоатомски неметал)
Криптон (благороден гас)
Рубидиум (алкален метал)
Стронциум (земноалкален метал)
Итриум (преоден метал)
Циркониум (преоден метал)
Ниобиум (преоден метал)
Молибден (преоден метал)
Технициум (преоден метал)
Рутениум (преоден метал)
Родиум (преоден метал)
Паладиум (преоден метал)
Сребро (преоден метал)
Кадмиум (преоден метал)
Индиум (слаб метал)
Калај (слаб метал)
Антимон (металоид)
Телур (металоид)
Јод (двоатомски неметал)
Ксенон (благороден гас)
Цезиум (алкален метал)
Бариум (земноалкален метал)
Лантан (лантаноид)
Цериум (лантаноид)
Празеодиум (лантаноид)
Неодиум (лантаноид)
Прометиум (лантаноид)
Самариум (лантаноид)
Европиум (лантаноид)
Гадолиниум (лантаноид)
Тербиум (лантаноид)
Диспрозиум (лантаноид)
Холмиум (лантаноид)
Ербиум (лантаноид)
Тулиум (лантаноид)
Итербиум (лантаноид)
Лутециум (лантаноид)
Хафниум (преоден метал)
Тантал (преоден метал)
Волфрам (преоден метал)
Рениум (преоден метал)
Осмиум (преоден метал)
Иридиум (преоден метал)
Платина (преоден метал)
Злато (преоден метал)
Жива (преоден метал)
Талиум (слаб метал)
Олово (слаб метал)
Бизмут (слаб метал)
Полониум (слаб метал)
Астат (металоид)
Радон (благороден гас)
Франциум (алкален метал)
Радиум (земноалкален метал)
Актиниум (актиноид)
Ториум (актиноид)
Протактиниум (актиноид)
Ураниум (актиноид)
Нептуниум (актиноид)
Плутониум (актиноид)
Америциум (актиноид)
Кириум (актиноид)
Берклиум (актиноид)
Калифорниум (актиноид)
Ајнштајниум (актиноид)
Фермиум (актиноид)
Менделевиум (актиноид)
Нобелиум (актиноид)
Лоренциум (актиноид)
Радерфордиум (преоден метал)
Дубниум (преоден метал)
Сиборгиум (преоден метал)
Бориум (преоден метал)
Хасиум (преоден метал)
Мајтнериум (непознати хемиски својства)
Дармштатиум (непознати хемиски својства)
Рентгениум (непознати хемиски својства)
Копернициум (преоден метал)
Нихониум (непознати хемиски својства)
Флеровиум (слаб метал)
Московиум (непознати хемиски својства)
Ливермориум (непознати хемиски својства)
Тенесин (непознати хемиски својства)
Оганесон (непознати хемиски својства)
Dy

Cf

(Upn)
берклиумкалифорниумајнштајниум
Атомски број98
Стандардна атомска тежина (Ar)(251)[1]
Категорија  актиноид
Група и блокгрупа б.б., f-блок
ПериодаVII периода
Електронска конфигурација[Rn] 5f10 7s2[2]
по обвивка
2, 8, 18, 32, 28, 8, 2
Физички својства
Фазацврста
Точка на топење1.173 K ​(900 °C)[1]
Точка на вриење1.743 K ​(1.470 °C) (претпоставка)[3]
Густина близу с.т.15,1 г/см3[1]
Атомски својства
Оксидациони степени2, 3, 4[4]
ЕлектронегативностПолингова скала: 1,3[5]
Енергии на јонизацијаI: 608 kJ/mol[6]
Color lines in a spectral range
Спектрални линии на калифорниум
Разни податоци
Кристална структурадвојно шестаголна збиена (дшаз)
Кристалната структура на калифорниумот
Мосова тврдост3–4[7]
CAS-број7440-71-3[1]
Историја
Наречен поСпоред Калифорнија, каде бил откриен
ОткриенЛоренс Берклиева национална лабораторија (1950)
Најстабилни изотопи
Главна статија: Изотопи на калифорниумот
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП
248Cf веш 333,5 д α (100%) 6,369 244Cm
СФ (2,9×10−3%) 0,0029
249Cf траги 351 г α (100%) 6,295 245Cm
СФ (5,0×10−7%) 4,4×10−7
250Cf траги 13,08 г α (99,92%) 6,129 246Cm
СФ (0,08%) 0,077
251Cf траги 898 г α 6,172 247Cm
252Cf траги 2.645 г α (96,91%) 6,217 248Cm
СФ (3,09%)
253Cf траги 17,81 д β (99,69%) 0,29 253Es
α (0,31%) 6,126 249Cm
254Cf веш 60,5 д СФ (99,69%)
α (0,31%) 5,930 250Cm
Наводи за изотопи [8][9]
| наводи | Википодатоци

Постојат две кристални форми на калифорниум под нормален притисок: еден погоре и еден под 900 °C (1,650 °F). Третиот облик постои при висок притисок. Калифорниумот полека потемнува на воздух при собна температура. Соединенијата на калифорниум доминираат при оксидационата состојба +3. Најстабилниот калифорниумов изотоп, од дваесетте познати изотопи е калифорниум-251, кој има полуживот од 898 години. Овој краток полу-живот значи дека елементот не се наоѓа во значајни количини во Земјината кора. [б 1] Калифорниум-252, со полуживот од околу 2.645   години, е најчест изотоп кој се користи и се произведува во Националната лабораторија во Оук Риџ во САД и истражувачкиот институт за атомските реактори во Русија.

Калифорниумот е еден од ретките трансураниумски елементи кои имаат практична примена. Повеќето од овие примени го искористуваат својството на одредени изотопи на калифорниум за емитување на неутрони. На пример, калифорниумот може да се искористи за да се започнат со работа нуклеарните реактори и се користи како извор на неутрони при проучувањето на материјали со помош на неутронска дифракција и неутронска спектроскопија. Калифорниумот, исто така, може да се користи во нуклеарна синтеза на повисоки масивни елементи, оганесонот (118 елемент) се синтетизира со бомбардирање на атоми на калифорниум-249 со јони на калциум-48. Корисниците на калифорниумот мора да ги земат во предвид радиолошките опасности и способноста на елементот да го наруши создавањето на црвените крвни клетки со биоакумулација во скелетното ткиво.

Содржина

КарактеристикиУреди

Физички својстваУреди

Калифорниумот е сребрено бел актиниден метал[10] со точка на топење од 900 ± 30 °C (1,650 ± 50 °F) и проценета точка на вриење од 1,745 K (1,470 °C; 2,680 °F).[11] Чистиот метал е ковлив лесно се сече со жилет. Самиот метал започнува да испарува над 300 °C (570 °F) кога е изложен на вакуум.[12] Под 51 K (−222 °C; −368 °F) калифорниумот е феромагнетен или феримагнетичен (се однесува како магнет), меѓу 48 и 66 K тој е антиферомагнетичен (преодна состојба), и над 160 K (−113 °C; −172 °F) е парамагнетизам (надворешните магнетни полиња може да го направат магнетичен).[13] Создава легури со лантанидите но многу малку се знае за истите.[12]

Елементот има две кристаални облици под притисок од 1 стандардна атмосфера: двојна-близуслеан хексагонален облик наречен алфа (α) и челно централен кубичен облик наречен бета (β).[б 2] Обликот α постои под 600–800 °C со густина од 15,10 g/cm3 и обликот β кој постои над 600–800 °C со густина од 8,74 g/cm3.[15] на притисок од 48 GPa обликот β се менува во орторомбичен кристален систем поради промената на местоположбата на 5f електроните на атомот, што пак овозможува истите да се сврзат.[16][б 3]

Модулот на збивливост на еден материјал е мерка за неговиот отпор на подеднаков притисок. Модулот на збивливост на калифорниумот изнесува 50±5 GPa, што е слично н тривалентнителантанидни метали но помал од попознатите метали, како на пример алуминиумот чиј модул на збивливост изнесува (70 GPa).[16]

Хемиски својства и соединенијаУреди

Репрезентативни калифорниски соединенија [10] [б 4]
состојба соединение равенка боја
+2 калифорниум (II) бромид CfBr 2 жолта
+2 калифорниум (II) јодид CfI 2 темно виолетова
+3 калифорниум (III) оксид Cf 2 O 3 жолто-зелена
+3 калифорниум (III) флуорид CfF 3 светло зелена
+3 калифорниум (III) хлорид CfCl 3 смарагд зелен
+3 калифорниум (III) бромид CfBr 3 жолтеникаво зелено
+3 калифорниум (III) јодид CfI 3 лимон жолта
+3 калифорниум (III) борат CF [B 6 O 8 (OH) 5 ] бледо зелено
+4 калифорниум (IV) оксид CfO 2 црно кафеава
+4 калифорниум (IV) флуорид CfF 4 зелена

Калифорниумот може да има оксидациони состојби 4, 3, или 2. Вообичаено образува осум или девет врскисо ближните атоми или јони. За хемиските својства се предвидува дека се слични на останатите 3+ валентни актиниди [18] и со елементот диспрозиум, кој е лантанидот над калифорниумот во периодниот систем.[19] Елементот полека потемнува на собна температура, процес кој се забрзува со додавањето на влага.[15]Калифорниумот реагира кога е загреан со водород, азот или халкогени (кислородно семејство елементи), реакциите со сув водород и водени минерални киселини се брзи.[15]

Калифорниумоте само растворлив во вода како калифорниум(III) катјон. Обидите да се редуцира или оксидира +3 јонот во раствор се неуспешни.[19] Елементот образува соединенија растворливи во вода како хлорид, нитрат, перхлорат и сулфат и образува флуорид, оксалат, или хидроксид.[18] Калифорниумот е натешкиот актинид кој изразува ковалентни својства, како што е случајот со калифорниум боратот.[20]

ИзотопиУреди

  Главна статија: „Изотопи на калифорниумот.

Опишани се 20 радиоизотопи на калифорниумот, од кои најстабилен е калифорниум-251 со полуживот од 898 години, калифорниум-249 со полуживот од 351 година, калифорниум-250 со полуживот од 13,08 години и калифорниум-252 со полуживот од 2,645 години.[9] Сите останати изотопи се со полуживоти пократки од една година, и повеќето од овие полуживоти се пократки од 20 минути.[9] Изотопите на калифорниумот имаат масен број од 237 до 256.[9]

Калифорниум-249 се добива преку бета-распад на берклиум-249, и повеќето други изотопи на калифорниумот се добиени со изложување на берклиумот на силно неутронско зрачење во јадрени реактори.[19] Иако калифорниум-251 го има најдолгиот полуживот, неговото добивање изнесува само 10% поради склоноста да ги зафаќа неутроните (високо неутронско зафаќање) и неговата склоност да заемнодејствува со други честички (висок неутронски пресек).[21]

Калифорниум-252 е многу силен неутронски оддавач, што го прави крајно радиоактивен и штетен по здравјето.[22][23][24] Калифорниум-252 подлежи на алфа-распад 96,9% од времето и се добива кириум-248 додека пак останатите 3,1% распадите се спонтана фисија.[9] Еден микрограм (µg) на калифорниум-252 оддава 2,3 милиони неутрони во секунда, и просечно по 3,7 неутрони при спонтана фисија.[25] Повеќето од другите изотопи на калифорниумот се распаѓаат во изотопи на кириум (атомски број 96) преку алфа-распад.[9]

ИсторијаУреди

 
Циклотрон со пречник од 1,52 m кој се користи за првата синтеза на калифорниум

ПојаваУреди

ПроизводствоУреди

 
Шема на производство на калифорниум-252 од ураниум-238 со неутронска ирадијација

ПрименаУреди

 
50-тонска испорака на сад изграден во Националната лабораторија „Оук Риџ“ кој може да пренесува до 1 грам 252 Cf. [26] Потребни се големи и силно заштитени транспортни контејнери за да се спречи ослободувањето на високорадиоактивен материјал во случај на нормални и хипотетички несреќи. [27]

Мерки на претпазливостУреди

БелешкиУреди

  1. The Earth formed 4.5 billion years ago, and the extent of natural neutron emission within it that could produce californium from more stable elements is extremely limited.
  2. A double hexagonal close-packed (dhcp) unit cell consists of two hexagonal close-packed structures that share a common hexagonal plane, giving dhcp an ABACABAC sequence.[14]
  3. The three lower-mass transplutonium elements—americium, curium]], and berkelium—require much less pressure to delocalize their 5f electrons.[16]
  4. Other +3 oxidation states include the sulfide and metallocene.[17] Compounds in the +4 oxidation state are strong oxidizing agents and those in the +2 state are strong reducing agents.[10]

НаводиУреди

  1. 1,0 1,1 1,2 1,3 CRC 2006, стр. 4.56.
  2. CRC 2006, стр. 1.14.
  3. Joseph Jacob Katz; Glenn Theodore Seaborg; Lester R. Morss (1986). The Chemistry of the actinide elements. Chapman and Hall. стр. 1038. ISBN 9780412273704. http://books.google.com/books?id=UuPvAAAAMAAJ. посет. 11 јули 2011 г. 
  4. Greenwood 1997, стр. 1265.
  5. Emsley 1998, стр. 50.
  6. CRC 2006, стр. 10.204.
  7. CRC 1991, стр. 254.
  8. CRC 2006, стр. 11.196.
  9. 9,0 9,1 9,2 9,3 9,4 9,5 NNDC contributors (2008). Sonzogni, Alejandro A. (Database Manager), уред. „Chart of Nuclides“. National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. конс. 2010-03-01. 
  10. 10,0 10,1 10,2 Jakubke 1994, стр. 166.
  11. Haire 2006, стр. 1522–1523.
  12. 12,0 12,1 Haire 2006, стр. 1526.
  13. Haire 2006, стр. 1525.
  14. Szwacki 2010, стр. 80.
  15. 15,0 15,1 15,2 O'Neil 2006, стр. 276.
  16. 16,0 16,1 16,2 Haire 2006, стр. 1522.
  17. Cotton и др. 1999, стр. 1163.
  18. 18,0 18,1 Seaborg 2004.
  19. 19,0 19,1 19,2 CRC 2006, стр. 4.8.
  20. Polinski, Matthew J.; Iii, Edward B. Garner; Maurice, Rémi; Planas, Nora; Stritzinger, Jared T.; Parker, T. Gannon; Cross, Justin N.; Green, Thomas D.; и др. (1 мај 2014 г). Unusual structure, bonding and properties in a californium borate (на en). „Nature Chemistry“ том  6 (5): 387–392. doi:10.1038/nchem.1896. ISSN 1755-4330. Bibcode2014NatCh...6..387P. http://hal.in2p3.fr/in2p3-00966875. 
  21. Haire 2006, стр. 1504.
  22. Hicks, D. A.; Ise, John; Pyle, Robert V. (1955 г). Multiplicity of Neutrons from the Spontaneous Fission of Californium-252. „Physical Review“ том  97 (2): 564–565. doi:10.1103/PhysRev.97.564. Bibcode1955PhRv...97..564H. 
  23. Hicks, D. A.; Ise, John; Pyle, Robert V. (1955 г). Spontaneous-Fission Neutrons of Californium-252 and Curium-244. „Physical Review“ том  98 (5): 1521–1523. doi:10.1103/PhysRev.98.1521. Bibcode1955PhRv...98.1521H. 
  24. Hjalmar, E.; Slätis, H.; Thompson, S.G. (1955 г). Energy Spectrum of Neutrons from Spontaneous Fission of Californium-252. „Physical Review“ том  100 (5): 1542–1543. doi:10.1103/PhysRev.100.1542. Bibcode1955PhRv..100.1542H. 
  25. Martin, R. C.; Knauer, J. B.; Balo, P. A. (1999 г). Production, Distribution, and Applications of Californium-252 Neutron Sources. „Applied Radiation and Isotopes“ том  53 (4–5): 785–92. doi:10.1016/S0969-8043(00)00214-1. PMID 11003521. http://www.osti.gov/bridge/purl.cover.jsp?purl=/15053-AE6cnN/native/. 
  26. Seaborg 1994, стр. 245.
  27. Shuler, James (2008). „DOE Certified Radioactive Materials Transportation Packagings“ (PDF). United States Department of Energy. стр. 1. 

БиблиографијаУреди

Надворешни врскиУреди