Калифорнијум

Калифорнијум (латински - ) је радиоактивни метални елемент са хемијским симболом и атомским бројем 98. Елемент је први пут направљен 1950. на Универзитету Калифорнија, у лабораторији за зрачење у граду Беркли, бомбардовањем језгра киријума алфа честицама (јонима хелијума-4). Спада у актиноиде. Шести је трансуранијски елемент који је синтетисан, и има другу највећу атомску масу од свих елемената који су направљени у довољно великим количинама, видљиву голим оком (након ајнштајнијума). Име је добио по универзитету где је направљен и истоименој држави Калифорнији. Најтежи је елемент који се може природно пронаћи на Земљи, сви тежи елементи се могу добити искључиво само синтезом.

Калифорнијум

Општа својства
Име, симбол	калифорнијум, Cf
Изглед	сребрнаст
У периодноме систему
Водоник Хелијум Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон ↑ Cf ↓ () берклијум ← калифорнијум → ајнштајнијум ‍
Атомски број (Z)	98
Група, периода	група Н/Д, периода 7
Блок	f-блок
Категорија	актиноид
Рел. ат. маса (Ar)	249,0748539(23)[1]
Масени број	251 (најстабилнији изотоп)
Ел. конфигурација
по љускама	2, 8, 18, 32, 28, 8, 2
Физичка својства
Тачка топљења	1173 K ​(900 °‍C, ​1652 °F)[2]
Тачка кључања	1743 K ​(1470 °‍C, ​2678 °F) (процена)[3]
Густина при с.т.	15,1 g/cm3[2]
Атомска својства
Електронегативност	1,3[4]
Енергије јонизације	1: 608 kJ/mol[5]
Спектралне линије
Остало
Кристална структура	​дупла збијена хексагонална (dHCP)
Мосова тврдоћа	3–4[6]
CAS број	7440-71-3[2]
Историја
Именовање	по Калифорнији, где је откривен
Откриће	Национална лабораторија Лоренс Беркли (1950)
Главни изотопи[7][8]
изотоп расп. пж. (1/2) ТР ПР 248Cf syn 333,5 d α (100%) 244Cm СФ (2,9×10−3%) – 249Cf syn 351 y α (100%) 245Cm СФ (5,0×10−7%) – 250Cf syn 13,08 y α (99,92%) 246Cm СФ (0,08%) – 251Cf syn 898 y α 247Cm 252Cf syn 2,645 y α (96,91%) 248Cm СФ (3,09%) – 253Cf syn 17,81 d β− (99.69%) 253Es α (0,31%) 249Cm 254Cf syn 60,5 d СФ (99,69%) – α (0,31%) 250Cm
референце • Википодаци

Постоје два кристална облика калифорнијума под нормалним притиском: један изнад и један испод 900 °C. Трећи облик постоји само под великим притиском. Калифорнијум полако тамни на ваздуху при собној температури. Једињења калифорнијума доминирају у хемијским облицима елемента, нарочито калифорнијум(), који може учествовати у три хемијске везе. Најстабилнији међу његових 20 познатих изотопа је калифорнијум-251, који има време полураспада од 898 година. Овако кратко време полураспада значи да се овај елемент не може наћи у значајним количинама у Земљиној кори. Изотоп ²⁵² са временом полураспада од око 2,64 године, је најчешћи изотоп и производи се у Националној лабораторији Оук Риџ у САД те у Истраживачком институту атомских реактора у Русији.

Он је један од малобројних трансуранијских елемената који имају практичну примену. Већина апликација користи особине одређених изотопа калифорнијума који емитују неутроне. На пример, калифорнијум се користи да би се покренули нуклеарни реактори, и примењује се као извор неутрона при проучавању материјала помоћу неутронске дифракције и неутронске спектроскопије. Он се такође може користити у нуклеарној синтези елемената виших маса; унуноктијум (елемент 118) је синтетисан бомбардирањем атома калифорнијума-249 јонима калцијума-48. Кориштење калифорнијума је проблематично због опасности од његове радиоактивности и способности елемента да угрози формирање црвених крвних ћелија путем његове биоакумулације у коштаном ткиву.

Историја

60-инчни циклотрон кориштен за прву синтезу калифорнијума

Калифорнијум је први пут синтетизиран на Универзитету Калифорнија у граду Беркли у лабораторији за радијацију. Тим физичара који радили на овом открићу: Стенли Г. Томпсон, Кенет Стрит, млађи, Алберт Гиорсо и Глен Т. Сиборг дошли су до открића 9. фебруара 1950. године.^[9] Био је то шести трануранијски елемент који је икад откривен, а откриће је објављено 17. марта исте године.^[10][11][12]

Да би се произвео калифорнијум, кориштена је мета од 1 киријума-242 (242
96) која је бомбардована алфа честицама хелијума-4 (⁴) енергије 35 у 60-инчном циклотрону у Берклију, чиме је добијен калифорнијум ²⁴⁵ и један слободни неутрон ().^[9]

²⁴²киријум + ⁴хелијум → ²⁴⁵калифорнијум + 1
0неутрон

У овом експерименту добијено је само 5.000 атома калифорнијума,^[13] а ти атоми су имали време полураспада од 44 минута.^[9] Научници који су открили елемент дали су му име по универзитету и држави где је откривен. Био је то својеврсни прекид у конвенцији давања имена кориштеној за елементе од 95 до 97, чија су имена била инспирисана именима елемената који су били директно изнад њих у периодном систему.^[14][а] Међутим, елемент директно изнад елемента 98 у периодном систему, диспрозијум, има име које једноставно значи онај до којег се тешко дошло, тако да су истраживачи напустили неписано правило о давању имена елементу.^[15] Истакли су такође да „је најбоље што можемо нагласити (да је) ... истраживачима пре неколико векова било врло тешко доћи до Калифорније”.^[14]

Мерљиве количине калифорнијума први пут су добијене излагањем зрачењу узорака плутонијума у реактору за тестирање материјала при Националној лабораторији Ајдахо у источном Ајдаху. Та открића су објављена 1954. године.^[16] У тим узорцима примећена је велика брзина спонтане фисије изотопа калифорнијума-252. Први експеримент са калифорнијумом у концентрованом облику изведен је 1958.^[9] Изотопи од ²⁴⁹ до ²⁵² су издвојени исте године из узорка плутонијум ²³⁹ који је био озрачен неутронима у нуклеарном реактору током пет година.^[17] Две године касније, 1960. научници Барис Канингам и Џејмс Волман из лабораторије за радијацију Ловренс при Универзитету Калифорнија успели су да добију прва једињења калифорнијума, калифорнијум трихлорид, калифорнијум оксихлорид и калифорнијум оксид, помоћу реакције калифорнијума са паром и хлороводоничном киселином.^[18]

Напомене

1. Европијум, елемент у шестој периоди директно изнад елемента 95, добио је име по континенту где је откривен, тако да је елементу 95 дато име америцијум. Елемент 96 је добио име по Марији и Пјеру Кирију те је аналогно томе и гадолинијум добио име, по научнику и инжењеру Јохан Гадолину. Тербијум је добио име по граду у којем је откривен, тако да је елемент 97 добио име берклијум.^[14]

Референце

1. Meija, J.; . (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
2. CRC 2006, стр. 4.56.
3. Joseph Jacob Katz; Glenn Theodore Seaborg; Lester R. Morss (1986). The Chemistry of the actinide elements. Chapman and Hall. стр. 1038. ISBN 9780412273704. Приступљено 11. 7. 2011.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
4. Emsley 1998, стр. 50.
5. CRC 2006, стр. 10.204.
6. CRC 1991, стр. 254.
7. CRC 2006, стр. 11.196.
8. NNDC contributors (2008). Sonzogni, Alejandro A. (Database Manager), ур. „Chart of Nuclides”. National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory. Архивирано из оригинала 22. 08. 2011. г. Приступљено 1. 3. 2010.CS1 одржавање: Формат датума (веза)
9. Cunningham, B. B. (1968). „Californium”. Ур.: Hampel, Clifford A. The Encyclopedia of the Chemical Elements. New York: Reinhold Book Corporation. LCCN 68029938.
10. Thompson S. G.; Street, Jr. K.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T. (1950). „The New Element Californium (Atomic Number 98)” (PDF). Physical Review. 80 (5): 790. doi:10.1103/PhysRev.80.790.
11. Thompson S. G.; Street, Jr. K.; Ghiorso, A.; Seaborg, G. T. (1950). „Element 98”. Physical Review. 78 (3): 298. doi:10.1103/PhysRev.78.298.2.
12. Street, K. Jr.; Thompson, S. G.; Seaborg, G. T. (1950). „Chemical Properties of Californium” (PDF). Journal of the American Chemical Society. 72 (10): 4832. doi:10.1021/ja01166a528. Архивирано из оригинала (PDF) 19. 01. 2012. г. Приступљено 30. 12. 2020.
13. Seaborg, G. T. (1996). Adloff, J. P., ур. One Hundred Years after the Discovery of Radioactivity. Oldenbourg Wissenschaftsverlag. ISBN 978-3-486-64252-0.
14. Weeks, Mary Elvira; Leichester, Henry M. (1968). 21: "Modern Alchemy". Discovery of the Elements. Journal of Chemical Education. стр. 848—850. ISBN 978-0-7661-3872-8.
15. Heiserman, David L. (1992). Element 98: Californium. Exploring Chemical Elements and their Compounds. TAB Books. ISBN 978-0-8306-3018-9.
16. Diamond, H.; . (1954). „Identification of Californium Isotopes 249, 250, 251, and 252 from Pile-Irradiated Plutonium”. Physical Review. 94 (4): 1083. doi:10.1103/PhysRev.94.1083.
17. Jakubke, Hans-Dieter; Jeschkeit, Hans (1994). Concise Encyclopedia Chemistry. Walter de Gruyter. ISBN 978-3-11-011451-5., prev. Eagleson, Mary
18. „Element 98 Prepared”. Science News Letters. 78 (26). 1. 12. 1960.

Литература

• Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6th изд.). John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-19957-1.
• CRC contributors (1991). Walker, Perrin; Tarn, William H., ур. Handbook of Metal Etchants. CRC Press. ISBN 978-0-8493-3623-2.
• CRC contributors (2006). Lide, David R., ур. Handbook of Chemistry and Physics (87th изд.). CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 978-0-8493-0487-3.
• Cunningham, B. B. (1968). „Californium”. Ур.: Hampel, Clifford A. The Encyclopedia of the Chemical Elements. Reinhold Book Corporation. LCCN 68029938.
• Emsley, John (1998). The Elements. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-855818-7.
• Emsley, John (2001). „Californium”. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
• Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd изд.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9.
• Haire, Richard G. (2006). „Californium”. Ур.: Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd изд.). Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5.
• Heiserman, David L. (1992). „Element 98: Californium”. Exploring Chemical Elements and their Compounds. TAB Books. ISBN 978-0-8306-3018-9.
• Jakubke, Hans-Dieter; Jeschkeit, Hans, ур. (1994). Concise Encyclopedia Chemistry. trans. rev. Eagleson, Mary. Walter de Gruyter. ISBN 978-3-11-011451-5.
• Krebs, Robert (2006). The History and Use of our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide. Greenwood Publishing Group. ISBN 978-0-313-33438-2.
• National Research Council (U.S.). Committee on Radiation Source Use and Replacement (2008). Radiation Source Use and Replacement: Abbreviated Version. National Academies Press. ISBN 978-0-309-11014-3.
• O'Neil, Marydale J.; Heckelman, Patricia E.; Roman, Cherie B., ур. (2006). The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (14th изд.). Merck Research Laboratories, Merck & Co. ISBN 978-0-911910-00-1.
• Osborne-Lee, I. W.; Alexander, C. W. (1995). „Californium-252: A Remarkable Versatile Radioisotope”. Oak Ridge Technical Report ORNL/TM-12706. doi:10.2172/205871.
• Ruiz-Lapuente, P.; Canal, R.; Isern, J. (1996). Thermonuclear Supernovae. Springer Science+Business Media. ISBN 978-0-7923-4359-2.
• Seaborg, Glenn T.; Loveland, Walter D. (1990). The Elements Beyond Uranium. John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-89062-1.
• Seaborg, Glenn T. (1994). Modern alchemy: selected papers of Glenn T. Seaborg. World Scientific. ISBN 978-981-02-1440-1.
• Seaborg, Glenn T. (1996). Adloff, J. P., ур. One Hundred Years after the Discovery of Radioactivity. Oldenbourg Wissenschaftsverlag. ISBN 978-3-486-64252-0.
• Seaborg, Glenn T. (2004). „Californium”. Ур.: Geller, Elizabeth. Concise Encyclopedia of Chemistry. McGraw-Hill. стр. 94. ISBN 978-0-07-143953-4.
• Szwacki, Nevill Gonzalez; Szwacka, Teresa (2010). Basic Elements of Crystallography. Pan Stanford. ISBN 978-981-4241-59-5.
• Weeks, Mary Elvira; Leichester, Henry M. (1968). „21: Modern Alchemy”. Discovery of the Elements. Journal of Chemical Education. стр. 848–850. ISBN 978-0-7661-3872-8. LCCN 68015217.

Спољашње везе