Kalifornien

Kalifornien
←  Berkeley | Einsteinium  →
98 Dy ↑ Jfr ↓ (Upb) 98 jfr
Utseendet av en enkel substans
Silvervit radioaktiv metall
Atomegenskaper
Namn, symbol, nummer	Californium (Cf), 98
Atommassa ( molmassa )	251.0796  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration	[Rn] 5f 10 7s 2
Atomradie	295 pm
Kemiska egenskaper
Elektronnegativitet	1,3 (Pauling skala)
Elektrodpotential	Cf ← Cf 3+ : -1,93 V Cf ← Cf 2+ : -2,1 V
Oxidationstillstånd	+2, +3, +4
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne
Densitet (vid ej )	15,1 g/cm³
Smält temperatur	1173,15 K (900 [1] °C, 1652 °F)
Koktemperatur	uppskattad 1743 K (1470 °C)
Molär värmekapacitet	29 [2]  J/(K mol)
Kristallgittret av en enkel substans
Gallerstruktur	hexagonal
Gitterparametrar	a  = 3,38, c  = 11,03 [3]
c / a -förhållande	3,26
CAS-nummer	7440-71-3

Californium  är ett konstgjort radioaktivt kemiskt element, aktinid , betecknat Cf , med atomnummer 98 i Mendeleevs periodiska system . Radioisotoper med massnummer 237-256 är kända . Den har inga stabila isotoper [4] .

Detta element syntetiserades första gången 1950 vid National Laboratory. Lawrence vid Berkeley (då strålningslaboratoriet vid University of California) genom att bombardera curium med alfapartiklar (helium-4-joner). Aktiniden, det sjätte transuranelementet som någonsin syntetiserats, har den näst högsta atommassan av något element som har producerats i tillräckliga mängder för att vara synligt för blotta ögat (efter einsteinium ). Elementet har fått sitt namn efter delstaten Kalifornien och universitetet i delstaten.

Historik

Erhölls artificiellt 1950 av de amerikanska fysikerna S. Thompson, K. Street, A. Giorso och G. Seaborg vid University of California Berkeley genom bestrålning med 242 Cm accelererade α-partiklar [4] .

De första fasta föreningarna från Kalifornien - 249 Cf 2 O 3 och 249 CfOCl erhölls 1958 .

Namnets ursprung

Uppkallad efter University of California, Berkeley , där den togs emot. Som författarna skrev, med detta namn ville de indikera att det var lika svårt för dem att upptäcka ett nytt element som det var för pionjärerna i Amerika att nå Kalifornien för ett sekel sedan .

Får

Californium tillverkas på två ställen: RIAR i Dimitrovgrad (Ryssland), Oak Ridge National Laboratory i USA.

För att producera ett gram kalifornium, utsätts plutonium eller curium för långvarig neutronbestrålning i en kärnreaktor , från 8 månader till 1,5 år. Sedan isoleras kalifornium från de resulterande bestrålningsprodukterna på kemisk väg.

Kaliforniummetall erhålls genom att reducera kaliforniumfluorid CfF 3 med litium :

eller kaliforniumoxid Cf 2 O 3 med kalcium :

Californium separeras från andra aktinider genom extraktion och kromatografiska metoder.

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Californium är en silvervit metall [5] med en smältpunkt på 900 ± 30°C och en uppskattad kokpunkt på 1470°C [6] . Ren metall är formbar och skär lätt med ett blad. Kaliforniummetall börjar avdunsta vid temperaturer över 300 °C under vakuum [7] . Bildar legeringar med lantanidmetaller, men lite är känt om dem [7] .

Kalifornien är en extremt flyktig metall. Finns i två polymorfa modifikationer. Under 600 °C är α-modifieringen med ett hexagonalt gitter stabil (parametrarna a = 0,339 nm, c = 1,101 nm), över 600 °C - β-modifieringen med ett ytacentrerat kubiskt gitter. Metallens smältpunkt är 900 °C, kokpunkten är 1227 °C.

När det gäller kemiska egenskaper liknar kalifornium andra aktinider [4] . Kaliforniumhalogenider CfX 3 och oxihalogenider CfOX har syntetiserats. För att erhålla kalifornisk dioxid oxideras CfO 2 oxid Cf 2 O 3 genom upphettning med syre vid ett tryck av 10 MPa. I lösningar erhålls Cf 4+ genom att verka på Cf 3+ -föreningar med starka oxidationsmedel. Fast kaliforniumdijodid CfI2 syntetiserades . Från vattenlösningar kan Cf 3+ reduceras till Cf 2+ elektrokemiskt.

Isotoper

Det finns 17 kända isotoper i Kalifornien, varav de mest stabila är 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) och 252 Cf ( T 1/2  = 2,645 år) [8] . Den senare isotopen har en hög neutronmultiplikationsfaktor (över 3) och en kritisk massa på cirka 5 kg [9] (för en metallkula). Ett gram 252 Cf avger cirka 3⋅10 12 neutroner per sekund [10] .

Applikation

Isotopen 252 Cf hittade den största tillämpningen. Det används som en kraftfull källa till neutroner i neutronaktiveringsanalys , vid strålbehandling av tumörer . Dessutom används isotopen 252Cf i experiment för att studera spontan kärnklyvning . Californium är en extremt dyr metall. Priset för 1 gram av isotopen 252 Cf är cirka 4 miljoner US-dollar, och det är ganska berättigat, eftersom 40–60 milligram erhålls årligen [11] .

Sönderfallsprodukterna av kalifornium-252 kärnor ( 252 Cf) med en energi i storleksordningen 80-100 MeV används för att bombardera och jonisera prover i spektrometri (se Plasma desorption jonisering ). Klyvningen av 252 Cf- kärnan ger upphov till partiklar som rör sig i motsatta riktningar. En av partiklarna träffar triggerdetektorn och signalerar att nedräkningen börjar. En annan partikel träffar provmatrisen och slår ut joner som skickas till masspektrometern för flygtid [12] .

249 Cf -isotopen används i vetenskaplig forskning. När man arbetar med det krävs inte skydd mot neutronstrålning [4] .

Fysiologisk verkan

Radionukliden 252 Cf är mycket radiotoxisk. MPC i vattnet i öppna reservoarer är 1,33⋅10 −4 Bq /l.

När det kommer in i kroppen kommer endast 0,05% av kalifornium in i blodet, av denna mängd kommer cirka 65% in i skelettet, där det absorberas i benvävnad, 25% kommer in i levern och de återstående 10% ackumuleras i andra organ eller är utsöndras från kroppen [13] .

Kaliforniens strålning stör produktionen av röda blodkroppar. Californium-249 och Californium-251 avger gammastrålning [14] .

Anteckningar

1. ↑ CRC-bidragsgivare. Handbok i kemi och fysik  (ospecificerat) / ed. David R. Lide. - 87:e upplagan .. - 2006. - P. 4.56. - ISBN 978-0-8493-0487-3 .
2. ↑ Ledare: Knunyants I. L. (chefredaktör). Chemical Encyclopedia: i 5 vol. - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 286. - 671 sid. — 100 000 exemplar.
3. ↑ WebElements periodiska system för grundämnen | Kalifornien | kristallstrukturer . Hämtad 10 augusti 2010. Arkiverad från originalet 2 september 2010. (obestämd)
4. ↑ 1 2 3 4 Kiselev, 2008 .
5. ↑ Jakubke, 1994 , sid. 166.
6. ↑ Haire, 2006 , sid. 1522–1523
7. ↑ 1 2 Haire, 2006 , sid. 1526.
8. ↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-utvärderingen av kärn- och sönderfallsegenskaper  // Kärnfysik A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .
9. ↑ Slutrapport, utvärdering av säkerhetsdata för nukleär kritik och gränsvärden för aktinider vid transport Arkiverad från originalet den 22 augusti 2011. , Republiken Frankrike, Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, Département de Prévention et d'étude des Accidents.
10. ↑ Kalifornien. Böcker. Vetenskap och teknik . Hämtad 23 augusti 2010. Arkiverad från originalet 23 augusti 2011. (ryska)
11. ↑ De dyraste ämnena i världen -> Californium Arkiverad 5 maj 2016 på Wayback Machine
12. ↑ R. Silverstein et al. Spektrometrisk identifiering av organiska föreningar. - 2011. - S. 16-17. — 575 sid. - ISBN 978-5-94-774-392-0 .
13. ↑ ANL-bidragsgivare. Faktablad för människors hälsa: Californium . Argonne National Laboratory (augusti 2005). Arkiverad från originalet den 21 juli 2011. (obestämd)
14. ↑ Cunningham, 1968 , sid. 106.

Litteratur

• Kalifornien  / Kiselev Yu. M. // Island - kansli. - M  .: Great Russian Encyclopedia, 2008. - S. 521. - ( Great Russian Encyclopedia  : [i 35 volymer]  / chefredaktör 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  (engelska) / Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. — 3:a. - 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 .

Länkar

• California on Webelements Arkiverad 10 oktober 2004 på Wayback Machine

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor katalanska Stor norsk Stor ryss Britannica (online) Treccani Universalis
I bibliografiska kataloger	GND : 4147208-1 J9U : 987007553750405171 LCCN : sh89004338 NDL : 00565048