Californium

Californium
←  Berkeley | Einsteinium  →
98 D y ↑ Jf . ↓ (Upb) 98 jfr
Udseende af et simpelt stof
Sølvfarvet hvidt radioaktivt metal
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer	Californium (Cf), 98
Atommasse ( molær masse )	251.0796  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Rn] 5f 10 7s 2
Atomradius	295 kl
Kemiske egenskaber
Elektronegativitet	1.3 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale	Cf ← Cf 3+ : -1,93 V Cf ← Cf 2+ : -2,1 V
Oxidationstilstande	+2, +3, +4
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. )	15,1 g/cm³
Smeltetemperatur	1173,15 K (900 [1] °C, 1652 °F)
Kogetemperatur	anslået 1743 K (1470 °C)
Molær varmekapacitet	29 [2]  J/(K mol)
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur	sekskantet
Gitterparametre	a  = 3,38, c  = 11,03 [3]
c / a -forhold	3,26
CAS nummer	7440-71-3

Californium  er et kunstigt radioaktivt kemisk grundstof, actinid , betegnet Cf , med atomnummer 98 i Mendeleevs periodiske system . Radioisotoper med massetal 237-256 er kendte . Den har ingen stabile isotoper [4] .

Dette element blev først syntetiseret i 1950 på National Laboratory. Lawrence i Berkeley (dengang strålingslaboratoriet ved University of California) ved at bombardere curium med alfapartikler (helium-4 ioner). Aktinidet, det sjette transuran-element, der nogensinde er syntetiseret, har den næsthøjeste atommasse af ethvert grundstof, der er blevet produceret i tilstrækkelige mængder til at være synligt for det blotte øje (efter einsteinium ). Elementet blev opkaldt efter staten Californien og universitetet i denne stat.

Historie

Erhvervet kunstigt i 1950 af de amerikanske fysikere S. Thompson, K. Street, A. Giorso og G. Seaborg ved University of California Berkeley ved bestråling med 242 Cm accelererede α-partikler [4] .

De første faste forbindelser fra Californien - 249 Cf 2 O 3 og 249 CfOCl blev opnået i 1958 .

Navnets oprindelse

Opkaldt efter University of California, Berkeley , hvor den blev modtaget. Som forfatterne skrev, ønskede de med dette navn at indikere, at det var lige så svært for dem at opdage et nyt element, som det var for pionererne i Amerika at nå Californien for et århundrede siden .

Henter

Californium produceres to steder: RIAR i Dimitrovgrad (Rusland), Oak Ridge National Laboratory i USA.

For at producere et gram californium udsættes plutonium eller curium for langvarig neutronbestråling i en atomreaktor , fra 8 måneder til 1,5 år. Derefter isoleres californium fra de resulterende bestrålingsprodukter ved hjælp af kemiske midler.

Californiummetal opnås ved at reducere californiumfluorid CfF 3 med lithium :

eller californiumoxid Cf 2 O 3 med calcium :

Californium adskilles fra andre actinider ved ekstraktion og kromatografiske metoder.

Fysiske og kemiske egenskaber

Californium er et sølvfarvet hvidt metal [5] med et smeltepunkt på 900 ± 30°C og et anslået kogepunkt på 1470°C [6] . Rent metal er formbart og skæres nemt med en klinge. Californiummetal begynder at fordampe ved temperaturer over 300 °C under vakuum [7] . Danner legeringer med lanthanidmetaller, men man ved kun lidt om dem [7] .

Californien er et ekstremt flygtigt metal. Eksisterer i to polymorfe modifikationer. Under 600 °C er α-modifikationen med et hexagonalt gitter stabil (parametre a = 0,339 nm, c = 1,101 nm), over 600 °C - β-modifikationen med et fladecentreret kubisk gitter. Metallets smeltepunkt er 900 °C, kogepunktet er 1227 °C.

Med hensyn til kemiske egenskaber ligner californium andre actinider [4] . Californiumhalogenider CfX 3 og oxyhalogenider CfOX er blevet syntetiseret. For at opnå CfO 2 oxid oxideres Cf 2 O 3 ved opvarmning med oxygen ved et tryk på 10 MPa. I opløsninger opnås Cf 4+ ved at virke på Cf 3+ forbindelser med stærke oxidationsmidler. Fast californiumdiiodid CfI2 blev syntetiseret . Fra vandige opløsninger kan Cf 3+ reduceres til Cf 2+ elektrokemisk.

Isotoper

Der er 17 kendte isotoper i Californien, hvoraf de mest stabile er 251 Cf med en halveringstid T 1/2  = 900 år, 249 Cf ( T 1/2  = 351 år), 250 Cf ( T 1/2  = 13,08 år) og 252 Cf ( T 1/2  = 2.645 år) [8] . Sidstnævnte isotop har en høj neutronmultiplikationsfaktor (over 3) og en kritisk masse på omkring 5 kg [9] (for en metalkugle). Et gram 252 Cf udsender omkring 3⋅10 12 neutroner i sekundet [10] .

Ansøgning

Isotopen 252 Cf fandt den største anvendelse. Det bruges som en stærk kilde til neutroner i neutronaktiveringsanalyse , i strålebehandling af tumorer . Derudover bruges 252Cf-isotopen i eksperimenter til at studere spontan nuklear fission . Californium er et ekstremt dyrt metal. Prisen på 1 gram af 252 Cf-isotopen er omkring 4 millioner amerikanske dollars, og det er ganske berettiget, eftersom der opnås 40-60 milligram årligt [11] .

Henfaldsprodukterne af californium-252 kerner ( 252 Cf) med en energi i størrelsesordenen 80-100 MeV bruges til at bombardere og ionisere prøver i spektrometri (se Plasma desorption ionization ). Spaltningen af ​​252 Cf- kernen giver anledning til, at partikler bevæger sig i modsatte retninger. En af partiklerne rammer triggerdetektoren og signalerer starten på nedtællingen. En anden partikel rammer prøvematrixen og slår ioner ud, der sendes til time-of-flight massespektrometeret [12] .

249 Cf isotopen bruges i videnskabelig forskning. Når man arbejder med det, er beskyttelse mod neutronstråling ikke påkrævet [4] .

Fysiologisk virkning

Radionuklidet 252 Cf er meget radiotoksisk. MPC i vandet i åbne reservoirer er 1,33⋅10 −4 Bq /l.

Når det kommer ind i kroppen, kommer kun 0,05% af californium ind i blodet, af denne mængde kommer omkring 65% ind i skelettet, hvor det absorberes i knoglevæv, 25% kommer ind i leveren, og de resterende 10% akkumuleres i andre organer eller er udskilles fra kroppen [13] .

Californisk stråling forstyrrer produktionen af ​​røde blodlegemer. Californium-249 og Californium-251 udsender gammastråling [14] .

Noter

1. ↑ CRC-bidragydere. Håndbog i kemi og fysik  (uspecificeret) / udg. David R. Lide. - 87. udgave .. - 2006. - S. 4.56. - ISBN 978-0-8493-0487-3 .
2. ↑ Redaktionel: Knunyants I. L. (chefredaktør). Chemical Encyclopedia: i 5 bind - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 286. - 671 s. — 100.000 eksemplarer.
3. ↑ WebElements grundstoffernes periodiske system | californien | krystal strukturer . Hentet 10. august 2010. Arkiveret fra originalen 2. september 2010. (ubestemt)
4. ↑ 1 2 3 4 Kiselev, 2008 .
5. ↑ Jakubke, 1994 , s. 166.
6. ↑ Haire, 2006 , s. 1522-1523
7. ↑ 1 2 Haire, 2006 , s. 1526.
8. ↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-evalueringen af ​​nukleare og henfaldsegenskaber  // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
9. ↑ Slutrapport, evaluering af sikkerhedsdata for nuklear kritikalitet og grænser for aktinider i transport Arkiveret fra originalen den 22. august 2011. , Republikken Frankrig, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, Département de Prévention et d'étude des Accidents.
10. ↑ Californien. Bøger. Videnskab og teknologi . Hentet 23. august 2010. Arkiveret fra originalen 23. august 2011. (Russisk)
11. ↑ De dyreste stoffer i verden -> Californium Arkiveret 5. maj 2016 på Wayback Machine
12. ↑ R. Silverstein et al. Spektrometrisk identifikation af organiske forbindelser. - 2011. - S. 16-17. — 575 s. - ISBN 978-5-94-774-392-0 .
13. ↑ ANL-bidragydere. Human Health Faktaark: Californium . Argonne National Laboratory (august 2005). Arkiveret fra originalen den 21. juli 2011. (ubestemt)
14. ↑ Cunningham, 1968 , s. 106.

Litteratur

• Californien  / Kiselev Yu. M. // Island - Kancelli. - M  .: Great Russian Encyclopedia, 2008. - S. 521. - ( Great Russian Encyclopedia  : [i 35 bind]  / chefredaktør Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, v. 12). - ISBN 978-5-85270-343-9 .
• Cunningham, B.B. Californium // The Encyclopedia of the Chemical Elements. - Reinhold Book Corporation, 1968.
• Haire, Richard G. Californium // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements  (engelsk) / Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. — 3. - Springer Science + Business Media , 2006. - ISBN 978-1-4020-3555-5 .
• Kortfattet Encyclopedia Chemistry  (neopr.) / Jakubke, Hans-Dieter; Jeschkeit, Hans. - Walter de Gruyter , 1994. - ISBN 978-3-11-011451-5 .

Links

• California på Webelements Arkiveret 10. oktober 2004 på Wayback Machine

Ordbøger og encyklopædier	Flot dansk Fantastisk catalansk Fantastisk catalansk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiske kataloger	GND : 4147208-1 J9U : 987007553750405171 LCCN : sh89004338 NDL : 00565048