Californium

Californium
←  Berkeley | Einsteinium  →
98 Dy ↑ Cf ↓ (felfelé) 98 vö
Egy egyszerű anyag megjelenése
Ezüstfehér radioaktív fém
Az atom tulajdonságai
Név, szimbólum, szám	Kalifornium (Cf), 98
Atomtömeg ( moláris tömeg )	251.0796  a. e.m.  ( g / mol )
Elektronikus konfiguráció	[Rn] 5f 10 7s 2
Atom sugara	295 óra
Kémiai tulajdonságok
Elektronegativitás	1.3 (Pauling skála)
Elektróda potenciál	Cf ← Cf 3+ : -1,93 V Cf ← Cf 2+ : -2,1 V
Oxidációs állapotok	+2, +3, +4
Egy egyszerű anyag termodinamikai tulajdonságai
Sűrűség ( n.a. )	15,1 g/cm³
Olvadási hőmérséklet	1173,15 K (900 [1] °C, 1652 °F)
Forráshőmérséklet	becsült 1743 K (1470 °C)
Moláris hőkapacitás	29 [2]  J/(K mol)
Egy egyszerű anyag kristályrácsa
Rácsszerkezet	hatszögletű
Rács paraméterei	a  = 3,38, c  = 11,03 [3]
c / arány _	3.26
CAS szám	7440-71-3

A kalifornium  egy mesterséges radioaktív kémiai elem, az aktinid , jelölése Cf , 98 - as rendszámmal a Mengyelejev-féle periodikus rendszerben . A 237-256 tömegszámú radioizotópok ismertek . Nincsenek stabil izotópjai [4] .

Ezt az elemet először 1950-ben szintetizálták a Nemzeti Laboratóriumban. Lawrence a Berkeley-ben (akkor a Kaliforniai Egyetem Sugárzási Laboratóriuma) a kúrium alfa-részecskékkel (hélium-4 ionokkal) történő bombázásával. Az aktinidának, a valaha szintetizált hatodik transzurán elemnek van a második legnagyobb atomtömege az összes elem közül, amely elegendő mennyiségben keletkezett ahhoz, hogy szabad szemmel is látható legyen (az einsteinium után ). Az elemet Kalifornia államról és az ottani egyetemről nevezték el .

Történelem

1950 -ben S. Thompson, K. Street, A. Giorso és G. Seaborg amerikai fizikusok szerezték be mesterségesen a University of California Berkeley -n, 242 cm-es gyorsított α-részecskékkel végzett besugárzással [4] .

Kalifornia első szilárd vegyületeit - 249 Cf 2 O 3 és 249 CfOCl - 1958 -ban állították elő .

A név eredete

A Berkeley-i Kaliforniai Egyetemről nevezték el , ahol megkapták. Ahogy a szerzők írták, ezzel a névvel azt akarták jelezni, hogy számukra ugyanolyan nehéz volt felfedezni egy új elemet, mint Amerika úttörőinek Kaliforniába jutni egy évszázaddal ezelőtt .

Getting

A kaliforniumot két helyen állítják elő: RIAR Dimitrovgradban ( Oroszország), Oak Ridge National Laboratory az USA-ban.

Egy gramm kalifornium előállításához a plutóniumot vagy a kúriumot hosszan tartó , 8 hónaptól 1,5 évig tartó neutronbesugárzásnak kell kitenni egy atomreaktorban . Ezután a kaliforniumot kémiai úton izolálják a keletkező besugárzási termékekből.

A kalifornium fémet a kalifornium-fluorid CfF 3 lítiummal történő redukálásával állítják elő :

vagy kalifornium-oxid Cf 2 O 3 kalciummal :

A kaliforniumot extrakciós és kromatográfiás módszerekkel választják el a többi aktinidától .

Fizikai és kémiai tulajdonságok

A kalifornium ezüstfehér fém [5] , olvadáspontja 900 ± 30°C, forráspontja 1470°C [6] . A tiszta fém képlékeny és könnyen vágható pengével. A kalifornium fém 300 °C feletti hőmérsékleten vákuum alatt párologni kezd [7] . Lantanid fémekkel ötvözeteket képez, de keveset tudunk róluk [7] .

Kalifornia rendkívül illékony fém. Két polimorf változatban létezik. 600 °C alatt a hatszögletű rácsos α-módosítás stabil (paraméterek a = 0,339 nm, c = 1,101 nm), 600 °C felett - a β-módosítás arcközpontú köbös ráccsal. A fém olvadáspontja 900 °C, forráspontja 1227 °C.

Kémiai tulajdonságait tekintve a kalifornium hasonló más aktinidákhoz [4] . Kalifornium-halogenideket CfX 3 és oxihalogenideket CfOX szintetizáltak. Kalifornia-dioxid előállításához CfO 2 -oxidot Cf 2 O 3 oxidálják oxigénnel 10 MPa nyomáson. Az oldatokban a Cf 4+ a Cf 3+ vegyületekre erős oxidálószerekkel hatva keletkezik. Szilárd kalifornium-dijodidot (CfI 2 ) szintetizáltunk . Vizes oldatokból a Cf 3+ elektrokémiai úton Cf 2+ -ra redukálható .

Izotópok

Kaliforniának 17 izotópja ismert, amelyek közül a legstabilabb a 251 Cf felezési idővel T 1/2  = 900 év, 249 Cf ( T 1/2  = 351 év), 250 Cf ( T 1/2  = 13,08 év) és 252 Cf ( T 1/2  = 2,645 év) [8] . Ez utóbbi izotópnak magas a neutronsokszorozó tényezője (3 felett), a kritikus tömege pedig körülbelül 5 kg [9] (egy fémgolyó esetében). Egy gramm 252 Cf körülbelül 3⋅10 12 neutront bocsát ki másodpercenként [10] .

Alkalmazás

A 252 Cf izotóp találta a legnagyobb alkalmazást. Erőteljes neutronforrásként használják neutronaktivációs elemzésben , daganatok sugárterápiájában . Ezenkívül a 252Cf izotópot a spontán maghasadás tanulmányozására irányuló kísérletekben használják . A kalifornium rendkívül drága fém. A 252 Cf izotóp 1 grammjának ára körülbelül 4 millió dollár, és ez teljesen indokolt, hiszen évente 40-60 milligrammot kapnak belőle [11] .

A kalifornium-252 magok ( 252 Cf) bomlástermékeit 80-100 MeV nagyságrendű energiával minták bombázására és ionizálására használják spektrometriában (lásd Plazma deszorpciós ionizáció ). A 252 Cf mag hasadása ellentétes irányba mozgó részecskéket eredményez. Az egyik részecske eltalálja a trigger detektort, és jelzi a visszaszámlálás kezdetét. Egy másik részecske a mintamátrixba ütközik, és kiüti az ionokat, amelyeket a repülési idő tömegspektrométerbe küldenek [12] .

A 249 Cf izotópot tudományos kutatásban használják. A vele végzett munka során a neutronsugárzás elleni védelem nem szükséges [4] .

Fiziológiai hatás

A 252 Cf radionuklid erősen radiotoxikus. A nyílt tározók vizében az MPC 1,33⋅10 −4 Bq /l.

A szervezetbe jutva a kaliforniumnak mindössze 0,05%-a kerül a vérbe, ebből a mennyiség mintegy 65%-a a csontvázba, ahol a csontszövetben adszorbeálódik, 25%-a a májba, a fennmaradó 10%-a pedig más szervekben halmozódik fel, ill. kiválasztódik a szervezetből [13] .

A kaliforniai sugárzás megzavarja a vörösvértestek termelődését. A Californium-249 és Californium-251 gamma-sugárzást bocsát ki [14] .

Jegyzetek

1. ↑ CRC közreműködők. Kémia és fizika kézikönyve  (meghatározatlan) / szerk. David R. Lide. - 87. kiadás .. - 2006. - P. 4.56. - ISBN 978-0-8493-0487-3 .
2. ↑ Szerkesztőség: Knunyants I. L. (főszerkesztő). Chemical Encyclopedia: 5 kötetben - Moszkva: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 286. - 671 p. — 100.000 példány.
3. ↑ WebElements elemek periódusos rendszere | kalifornia | kristályszerkezetek . Letöltve: 2010. augusztus 10. Az eredetiből archiválva : 2010. szeptember 2.. (határozatlan)
4. ↑ 1 2 3 4 Kiselev, 2008 .
5. ↑ Jakubke, 1994 , p. 166.
6. ↑ Haire, 2006 , p. 1522–1523
7. ↑ 1 2 Haire, 2006 , p. 1526.
8. ↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH A NUBASE értékelése a nukleáris és bomlási tulajdonságokról  // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
9. ↑ Zárójelentés, A nukleáris kritikussági biztonsági adatok értékelése és a szállításban előforduló aktinidák határértékei Az eredetiből archiválva 2011. augusztus 22-én. , Francia Köztársaság, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, Département de Prévention et d'étude des Accidents.
10. ↑ Kalifornia. Könyvek. Tudomány és Technológia . Letöltve: 2010. augusztus 23. Az eredetiből archiválva : 2011. augusztus 23.. (Orosz)
11. ↑ A világ legdrágább anyagai -> Californium archiválva : 2016. május 5. a Wayback Machine -nél
12. ↑ R. Silverstein és munkatársai Szerves vegyületek spektrometrikus azonosítása. - 2011. - S. 16-17. — 575 p. - ISBN 978-5-94-774-392-0 .
13. ↑ ANL közreműködők. Emberi egészséggel kapcsolatos adatlap: Californium . Argonne National Laboratory (2005. augusztus). Archiválva az eredetiből 2011. július 21-én. (határozatlan)
14. ↑ Cunningham, 1968 , p. 106.

Irodalom

• Kalifornia  / Kiselev Yu. M. // Izland – Kancellária. - M  .: Great Russian Encyclopedia, 2008. - P. 521. - ( Great Russian Encyclopedia  : [35 kötetben]  / főszerkesztő Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, 12. v.). - ISBN 978-5-85270-343-9 .
• Cunningham, B.B. Californium // A kémiai elemek enciklopédiája. – Reinhold Book Corporation, 1968.
• Haire, Richard G. Californium // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements  (angol) / Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. — 3. - Springer Science + Business Media , 2006. - ISBN 978-1-4020-3555-5 .
• Concise Encyclopedia Chemistry  (neopr.) / Jakubke, Hans-Dieter; Jeschkeit, Hans. - Walter de Gruyter , 1994. - ISBN 978-3-11-011451-5 .

Linkek

• California a Webelements-en Archiválva : 2004. október 10. a Wayback Machine -nél

Szótárak és enciklopédiák	Nagy dán Nagy katalán Nagy katalán Nagy norvég Nagy orosz Britannica (online) Treccani Universalis
Bibliográfiai katalógusokban	GND : 4147208-1 J9U : 987007553750405171 LCCN : sh89004338 NDL : 00565048