Berkelium

Berkelium ( Bk , lat. Berkelium ) är ett artificiellt framställt radioaktivt transuran kemiskt element av aktinidgruppen med atomnummer 97. Berkelium har inga stabila isotoper , den längsta livslängden nukliden 247 Bk har en halveringstid på 1380 år.

Historik

Mottogs 1949 av forskare från National Laboratory. Lawrence i Berkeley (Kalifornien, USA ; tidigare namn - Radiation Laboratory) av S. Thompson , G. Seaborg , A. Ghiorso under bombarderingen av ett americium-241- mål av α-partiklar accelererade på en 60 - tums cyklotron :

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

Element 97 erhölls av Seaborg-gruppen, efter grundämnen numrerade 94 ( plutonium ), 95 ( americium ) och 96 ( curium ). Den femåriga fördröjningen efter syntesen av element 96 berodde på bristen på material för det ursprungliga målet, americium-isotopen 241 Am. För den kemiska identifieringen av det nya grundämnet användes metoden för jonbyteskromatografi , väl utvecklad vid den tiden .

Namnets ursprung

Berkelium är en kemisk analog till terbium , uppkallad efter den lilla byn Ytterby i Sverige , nära vilken ett mineral upptäcktes innehållande bland annat sällsynta jordartsmetaller och terbium. Därför beslutades det att döpa det 97:e elementet efter staden Berkeley, där det först erhölls.

Isotoper

Det finns nio kända isotoper av Berkelium, med massor från 243 till 251.

Bland dem finns relativt långlivade sådana, till exempel 247 Bk (T 1/2 = 1380 år) och 249 Bk (β-emitter med en halveringstid på T 1/2 = 314 dagar); andra "lever" bara timmar. Alla av dem bildas i kärnreaktioner i absolut försumbara mängder. Endast 249 Bk kan erhållas i avsevärda mängder genom att bestråla uran , plutonium , americium och curium i reaktorer . Förmågan hos dess kärnor att klyvas på termiska neutroner är flera gånger högre än för kärnorna 235U och 239Pu som vanligtvis används som klyvbart material.

Medelenergin för α-strålning 245 Vk, 247 Vk, 249 Vk är 7,45⋅10 −3 ; 5,70; 7,94⋅10 −5 MeV/(Bq s).

Fysiska egenskaper

Det enkla ämnet berkelium är en silvervit radioaktiv metall . Finns i form av två modifieringar [2] :

Dubbelt sexkantigt tätpackat kubiskt gitter av α-La-typ, (α)-form. Cellparametrar a = 0,3416 nm, c = 1,1069 nm. Den beräknade densiteten är 14,78 g/ cm3 .
Ansiktscentrerat kubiskt gitter, (β)-form. Cellparameter a = 0,4997 nm. Den beräknade densiteten är 13,25 g/ cm3 .

Den polymorfa övergångstemperaturen (α → β) är ~980 °C [3] . Övergångsentalpin är 3,66 kJ/mol. Bulk-elasticitetsmodulen är 20 GPa (2⋅10 10 Pa)

Vissa fysikaliska konstanter för berkelium beräknas också. Standardentalpin för bildning är 382 ± 18 kJ/mol, fusionsentalpin är 7,92 kJ/mol, förångningsentalpin är 320 ± 8 kJ/mol, sublimationsentalpin är 280 kJ/mol, kristallentropin är 76,2 ± 1,3 J (K mol) enligt den första uppskattningen och 78,2 ± 1,3 J(K mol) enligt de senaste uppgifterna.

Vid 34 K sker en antiferromagnetisk övergång, i temperaturområdet 70–250 K är det en paramagnet [4] .

Kemiska egenskaper

Berkelium har visat sig vara mycket reaktivt. I sina många föreningar har det oxidationstillstånd på + 3 (övervägande) och + 4. Förekomsten av fyrvärt berkelium gör det möjligt att separera detta grundämne från andra aktinider och lantanider (klyvningsprodukter), som antingen inte har en sådan valensform , eller är svårare att konvertera till det.

Reagerar med syre ( trioxid och dioxid), halogener och svavel . Berkelium -dubbelsalter och organometalliska föreningar är kända. Bildar komplexa föreningar med mineraliska och organiska syror. Berkeliumföreningar är mest stabila i lösning vid ett oxidationstillstånd på +3. Vid ett pH nära ett alkaliskt medium bildar Bk 3+ en olöslig basisk hydroxid. Berkeliumoxider , fluorider, fosfater och karbonater är olösliga i vatten. I fyrvärt tillstånd är berkelium ett starkt oxidationsmedel.

Får

Berkeliumisotoper med masstal upp till 248 erhålls från motsvarande isotoper av americium eller curium genom reaktionen (α, n) eller (α, p, n). 249 Vk bildas i en kärnreaktor när den bestrålas med 238 U eller 239 Pu neutroner. 250 Vk erhålls genom bestrålning med 249 Vk enligt reaktionen (y, n). Under lagring och före bortskaffande av bränslet sönderfaller det mesta av dess beta till 249 Jfr. Den senare har en halveringstid på 351 år, vilket är relativt lång jämfört med andra reaktorproducerade isotoper [5] .

Alla Berkelium-isotoper har en halveringstid för kort för att vara primordiala . Därför har varje urberkelium, det vill säga berkeliumet som fanns på jorden under dess bildande, förfallit vid det här laget.

På jorden är berkelium huvudsakligen koncentrerat till vissa områden som användes för atmosfäriska tester av kärnvapen mellan 1945 och 1980, såväl som på platser för kärnkraftsincidenter som Tjernobyl-katastrofen, Three Mile Island-olyckan och kraschen av en B-52 på en flygbas. Thule 1968. Analys av skräpet på Ivy Mike-testplatsen, där den första amerikanska vätebomben testades (1 november 1952, Enewetak Atoll), avslöjade höga koncentrationer av olika aktinider, inklusive berkelium. Av skäl av militär sekretess publicerades detta resultat först 1956 [6] .

Applikation

249 Vk - nukliden används för att erhålla californiumisotoper [7] . Används för att få element 117 [8] .

Biologisk roll

När 249 Bk nitrat administreras till råttor fördelas radionukliden mellan skelettet (40%) och levern (18%). Små mängder av 249 Vk bestäms i muskler (9%), binjurar (7,3%), hud (4,5%), mjälte (1,3%) och njurar (1,1%). Tb från benvävnad är 500-600 dagar.

Utsöndring från kroppen av råttor sker huvudsakligen med urin 18,2% och avföring 10%. De maximala doserna i benvävnaden, som inte påverkar minskningen av livslängden hos råttor, är 6,3 Gy (β-strålning) med införande av 37-10 8 kBq/cr kroppsvikt hos råttor. På lång sikt utvecklar råttor osteosarkom .

Anteckningar

↑ WebElements periodiska system för grundämnen | Berkeley | kristallstrukturer . Tillträdesdatum: 10 augusti 2010. Arkiverad från originalet 22 juli 2010. (obestämd)
↑ Knunyants et al., 1988 , sid. 282.
↑ Hammond CR "The elements" i Lide, DR, ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86:e upplagan). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5 .
↑ Weigel et al., 1997 , sid. 527-529.
↑ NNDC-bidragsgivare. Alejandro A. Sonzogni (Databashanterare): Diagram över nuklider (länk ej tillgänglig) . Upton, New York: National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory (2008). Hämtad 1 mars 2010. Arkiverad från originalet 22 augusti 2011. (obestämd)
↑ 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 (engelska) // Physical Review : journal. - 1956. - Vol. 102 , nr. 1 . - S. 180-182 . - doi : 10.1103/PhysRev.102.180 . — .
↑ Kalifornien // Wikipedia. — 2022-05-01. (ryska)
↑ Det 117:e elementet i det periodiska systemet syntetiserades i Ryssland (html). Hämtad 7 april 2010. Arkiverad från originalet 10 april 2010. (obestämd)

Litteratur

Stora sovjetiska encyklopedien
Chemical Encyclopedia / Red.: Knunyants I.L. och andra - M . : Soviet Encyclopedia, 1988. - T. 1. - 625 sid.
Weigel F., Katz D., Seaborg G. et al. Chemistry of actinides. - M . : Mir, 1997. - T. 2. - 654 sid. — ISBN 5-03-001885-9 .

Länkar

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor norsk Stor ryss Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiska kataloger	GND : 4511718-4 J9U : 987007597623305171 LCCN : sh2012004283