Berkelium

Berkelium ( Bk , lat. Berkelium ) er et kunstigt fremstillet radioaktivt transuran kemisk grundstof af actinidgruppen med atomnummer 97. Berkelium har ingen stabile isotoper , den længstlevende nuklid 247 Bk har en halveringstid på 1380 år.

Historie

Modtaget i 1949 af videnskabsmænd fra National Laboratory. Lawrence i Berkeley (Californien, USA ; tidligere navn - Radiation Laboratory) af S. Thompson , G. Seaborg , A. Ghiorso under bombardementet af et americium-241- mål af α-partikler accelereret på en 60 - tommer cyklotron :

${\mathrm {{}_{{95}}^{{241}}Am}}+{\mathrm {{}_{{2}}^{{4}}Han}}\højrepil {\mathrm {{ }_{{97}}^{{243}}Bk}}+{\mathrm {2{}_{{0}}^{{1}}n}}$

Grundstof 97 blev opnået af Seaborg-gruppen efter grundstoffer nummereret 94 ( plutonium ), 95 ( americium ) og 96 ( curium ). Den femårige forsinkelse efter syntesen af element 96 skyldtes manglen på materiale til det oprindelige mål, americium-isotopen 241 Am. Til den kemiske identifikation af det nye grundstof blev metoden til ionbytterkromatografi , veludviklet på det tidspunkt, brugt .

Navnets oprindelse

Berkelium er en kemisk analog til terbium , opkaldt efter den lille landsby Ytterby i Sverige , hvor der blev fundet et mineral indeholdende blandt andet sjældne jordarters metaller og terbium. Derfor blev det besluttet at opkalde det 97. element efter byen Berkeley, hvor det først blev opnået.

Isotoper

Der er ni kendte isotoper af Berkelium, med masser fra 243 til 251.

Blandt dem er der relativt langlivede, for eksempel 247 Bk (T 1/2 = 1380 år) og 249 Bk (β-emitter med en halveringstid på T 1/2 = 314 dage); andre "lever" kun timer. Alle dannes i kernereaktioner i absolut ubetydelige mængder. Kun 249 Bk kan opnås i væsentlige mængder ved at bestråle uran , plutonium , americium og curium i reaktorer . Dens kerners evne til at spalte på termiske neutroner er flere gange højere end 235U- og 239Pu- kernerne, der almindeligvis anvendes som fissile materialer.

Den gennemsnitlige energi af α-stråling 245 Vk, 247 Vk, 249 Vk er henholdsvis 7,45⋅10 −3 ; 5,70; 7,94⋅10 −5 MeV/(Bq s).

Fysiske egenskaber

Det simple stof berkelium er et sølvhvidt radioaktivt metal . Eksisterer i form af to modifikationer [2] :

Dobbelt sekskantet tætpakket kubisk gitter af α-La type, (α)-form. Celleparametre a = 0,3416 nm, c = 1,1069 nm. Den beregnede densitet er 14,78 g/ cm3 .
Ansigtscentreret kubisk gitter, (β)-form. Celleparameter a = 0,4997 nm. Den beregnede densitet er 13,25 g/cm 3 .

Den polymorfe overgangstemperatur (α → β) er ~980 °C [3] . Overgangsentalpien er 3,66 kJ/mol. Bulk-elasticitetsmodulet er 20 GPa (2⋅10 10 Pa)

Nogle fysiske konstanter af berkelium beregnes også. Standardentalpien for dannelse er 382 ± 18 kJ/mol, fusionsentalpien er 7,92 kJ/mol, fordampningsentalpien er 320 ± 8 kJ/mol, sublimationsentalpien er 280 kJ/mol, krystalentropien er 76,2 ± 1,3 J (K mol) ifølge det første estimat og 78,2 ± 1,3 J(K mol) ifølge de seneste data.

Ved 34 K sker der en antiferromagnetisk overgang; i temperaturområdet 70-250 K er det en paramagnet [4] .

Kemiske egenskaber

Berkelium har vist sig at være meget reaktivt. I dets talrige forbindelser har det oxidationstilstande på + 3 (overvejende) og + 4. Eksistensen af tetravalent berkelium gør det muligt at adskille dette grundstof fra andre actinider og lanthanider (fissionsprodukter), som enten ikke har en sådan valensform , eller er sværere at konvertere til det.

Reagerer med ilt ( trioxid og dioxid), halogener og svovl . Berkelium -dobbeltsalte og organometalliske forbindelser er kendte. Danner komplekse forbindelser med mineralske og organiske syrer. Berkeliumforbindelser er mest stabile i opløsning ved en oxidationstilstand på +3. Ved en pH tæt på et alkalisk medium danner Bk 3+ et uopløseligt basisk hydroxid. Berkeliumoxider , fluorider, fosfater og carbonater er uopløselige i vand. I den tetravalente tilstand er berkelium et stærkt oxidationsmiddel.

Henter

Berkelium-isotoper med massetal op til 248 opnås fra de tilsvarende isotoper af americium eller curium ved reaktionen (α, n) eller (α, p, n). 249 Vk dannes i en atomreaktor, når den bestråles med 238 U eller 239 Pu neutroner. 250 Vk opnås ved bestråling med 249 Vk ifølge reaktionen (γ, n). Under opbevaring og før bortskaffelse af brændstoffet henfalder det meste af dets beta til 249 Jf . Sidstnævnte har en halveringstid på 351 år, hvilket er relativt lang sammenlignet med andre reaktorproducerede isotoper [5] .

Alle Berkelium-isotoper har en halveringstid for kort til at være primordiale . Derfor er ethvert primordialt berkelium, det vil sige det berkelium, der var til stede på Jorden under dets dannelse, nu henfaldet.

På Jorden er berkelium hovedsageligt koncentreret i visse områder, der blev brugt til atmosfærisk afprøvning af atomvåben mellem 1945 og 1980, såvel som på steder med nukleare hændelser såsom Tjernobyl-katastrofen, Three Mile Island-ulykken og styrtet af en B-52 på en luftbase. Thule i 1968. Analyse af affaldet på Ivy Mike-teststedet, hvor den første amerikanske brintbombe blev testet (1. november 1952, Enewetak Atoll), afslørede høje koncentrationer af forskellige actinider, herunder berkelium. Af hensyn til militær hemmeligholdelse blev dette resultat først offentliggjort i 1956 [6] .

Ansøgning

249 Vk nuklidet bruges til at opnå californium- isotoper [7] . Bruges til at få element 117 [8] .

Biologisk rolle

Når 249 Bk nitrat administreres til rotter, fordeles radionuklidet mellem skelettet (40%) og leveren (18%). Små mængder af 249 Vk bestemmes i muskler (9%), binyrer (7,3%), hud (4,5%), milt (1,3%) og nyrer (1,1%). T b fra knoglevæv er 500-600 dage.

Udskillelse fra kroppen af rotter sker hovedsageligt med urin 18,2% og fæces 10%. De maksimale doser i knoglevævet, som ikke påvirker reduktionen af rotters levetid, er 6,3 Gy (β-stråling) med introduktion af 37-10 8 kBq/cr kropsvægt af rotter. På lang sigt udvikler rotter osteosarkomer .

Noter

↑ WebElements grundstoffernes periodiske system | Berkeley | krystal strukturer . Dato for adgang: 10. august 2010. Arkiveret fra originalen den 22. juli 2010. (ubestemt)
↑ Knunyants et al., 1988 , s. 282.
↑ Hammond CR "Elementerne" i Lide, DR, red. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86. udgave). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5 .
↑ Weigel et al., 1997 , s. 527-529.
↑ NNDC-bidragydere. Alejandro A. Sonzogni (Database Manager): Kort over nuklider (link ikke tilgængeligt) . Upton, New York: National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory (2008). Hentet 1. marts 2010. Arkiveret fra originalen 22. august 2011. (ubestemt)
↑ Fields, P.R.; Studier, MH; Diamond, H.; Mech, JF; Ingram, M.G.; Pyle, G.L.; Stevens, C.M.; Fried, S.; Manning, W.M.; Ghiorso, A.; Thompson, S.G.; Higgins, G.H.; Seaborg, GT Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris (engelsk) // Physical Review : journal. - 1956. - Bd. 102 , nr. 1 . - S. 180-182 . - doi : 10.1103/PhysRev.102.180 . — .
↑ Californien // Wikipedia. — 01-05-2022. (Russisk)
↑ Det 117. element i det periodiske system blev syntetiseret i Rusland (html). Hentet 7. april 2010. Arkiveret fra originalen 10. april 2010. (ubestemt)

Litteratur

Store sovjetiske encyklopædi
Chemical Encyclopedia / Red.: Knunyants I.L. og andre - M . : Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1. - 625 s.
Weigel F., Katz D., Seaborg G. et al. Kemi af aktinider. - M . : Mir, 1997. - T. 2. - 654 s. — ISBN 5-03-001885-9 .

Links

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger	GND : 4511718-4 J9U : 987007597623305171 LCCN : sh2012004283