Калифорний

Шаблон:Карточка химического элементаШаблон:Элемент периодической системы Калифо́рний — искусственный радиоактивный химический элемент, актиноид, обозначаемый Cf, имеющий атомный номер 98 в периодической системе Менделеева. Известны радиоизотопы с массовыми числами 237—256. Стабильных изотопов не имеетШаблон:Sfn.

Данный элемент был впервые синтезирован в 1950 году в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (в то время Лаборатория радиации Калифорнийского университета) путём бомбардировки кюрия альфа-частицами (ионами гелия-4). Актиноид, шестой синтезированный трансурановый элемент. Имеет вторую по величине атомную массу среди всех элементов, которые были произведены в таких количествах, чтобы их можно было разглядеть невооружённым глазом (после эйнштейния). Элемент был назван в честь штата Калифорния в США и университета оттуда.

История

Получен искусственно в 1950 году американскими физиками С. Томпсоном, К. Стритом, А. Гиорсо и Г. Сиборгом в Калифорнийском университете в Беркли при облучении ²⁴²Cm ускоренными α-частицамиШаблон:Sfn.

Первые твёрдые соединения калифорния — ²⁴⁹Cf₂O₃ и ²⁴⁹CfOCl получены в 1958 году.

Происхождение названия

Назван в честь Калифорнийского университета в Беркли, где и был получен. Как писали авторы, этим названием они хотели указать, что открыть новый элемент им было так же трудно, как век назад пионерам Америки достичь Калифорнии.

Получение

Калифорний производят в двух местах: НИИАР в Димитровграде (Россия), Ок-Риджской национальной лаборатории в США.

Для производства одного грамма калифорния плутоний или кюрий подвергают длительному нейтронному облучению в ядерном реакторе, от 8 месяцев до 1,5 лет. Затем из получившихся продуктов облучения химическим путём выделяют калифорний.Шаблон:Нет АИ

Металлический калифорний получают путём восстановления фторида калифорния CfF₃ литием:

$\mathrm{C}\mathrm{f}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{L}\mathrm{i}⟶\mathrm{C}\mathrm{f}+3\mathrm{L}\mathrm{i}\mathrm{F}$

или оксида калифорния Cf₂O₃ кальцием:

$\mathrm{C}\mathrm{f}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{C}\mathrm{a}⟶2\mathrm{C}\mathrm{f}+3\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}$.

От других актиноидов калифорний отделяют экстракционными и хроматографическими методами.

Физические и химические свойства

Калифорний представляет собой серебристо-белый металлШаблон:Sfn с температурой плавления 900 ± 30 °C и предполагаемой температурой кипения 1470 °CШаблон:Sfn. Чистый металл податлив и легко режется ножом. Металлический калифорний начинает испаряться при температуре выше 300 °C под вакуумомШаблон:Sfn. Образует сплавы с лантаноидными металлами, но о них мало что известноШаблон:Sfn.

Калифорний — чрезвычайно летучий металл. Существует в двух полиморфных модификациях. Ниже 600 °C устойчива α-модификация с гексагональной решёткой (параметры а = 0,339 нм, с = 1,101 нм), выше 600 °C — β-модификация с кубической гранецентрированной решёткой.

По химическим свойствам калифорний подобен остальным актиноидамШаблон:Sfn. Синтезированы галогениды калифорния CfX₃ и оксигалогениды CfOX. Для получения диоксида калифорния CfO₂ оксид Cf₂O₃ окисляют при нагревании кислородом под давлением 10 МПа. В растворах Cf⁴⁺ получают, действуя на соединения Cf³⁺ сильными окислителями. Синтезирован твёрдый дииодид калифорния CfI₂. Из водных растворов Cf³⁺ может быть восстановлен до Cf²⁺ электрохимическим способом.

Изотопы

Шаблон:Main Известно 17 изотопов калифорния, наиболее стабильными из которых являются ²⁵¹Cf с периодом полураспада T_1/2 = 900 лет, ²⁴⁹Cf (T_1/2 = 351 год), ²⁵⁰Cf (T_1/2 = 13,08 года) и ²⁵²Cf (T_1/2 = 2,645 года). Последний изотоп имеет высокий коэффициент размножения нейтронов (выше 3) и критическую массу около 5 кг (для металлического шара). Грамм ²⁵²Cf испускает около 3Шаблон:E нейтронов в секунду.

Применение

Наибольшее применение нашёл изотоп ²⁵²Cf. Он используется как мощный источник нейтронов в нейтронно-активационном анализе, в лучевой терапии опухолей. Кроме того, изотоп ²⁵²Cf используется в экспериментах по изучению спонтанного деления ядер. Калифорний-252 является самым тяжелым элементом, имеющим практическое применение вне области ядерных исследований.

Калифорний является чрезвычайно дорогим металлом. Цена 1 грамма изотопа ²⁵²Cf составляет около 27 млн долларов США, и она вполне оправдана, так как ежегодно получают 40—60 миллиграммов.Калифорний является самым дорогим металлом в мире.

Продукты распада ядер калифорния-252 (²⁵²Cf) с энергией порядка 80—100 МэВ используют для бомбардировки и ионизации пробы в спектрометрии (см. Плазменная десорбционная ионизация). При делении ядра ²⁵²Cf возникают движущиеся в противоположных направлениях частицы. Одна из частиц попадает в триггерный детектор и сигнализирует о начале отсчёта времени. Другая частица попадает на матрицу пробы, выбивая ионы, которые направляются во времяпролётный масс-спектрометр.

Изотоп ²⁴⁹Cf применяют в научных исследованиях. При работе с ним не требуется защита от нейтронного излученияШаблон:Sfn.

Физиологическое действие

Радионуклид ²⁵²Cf высокорадиотоксичен. ПДК в воде открытых водоёмов 1,33Шаблон:E Бк/л.

При поступлении в организм только 0,05 % калифорния попадает в кровь, из этого количества около 65 % попадает в скелет, где он адсорбируется в костной ткани, 25 % — в печень, а остальные 10 % накапливаются в других органах или выводятся из организма.

Излучение калифорния нарушает выработку эритроцитов. Калифорний-249 и калифорний-251 испускают гамма-излучениеШаблон:Sfn.

Литература

• Шаблон:БРЭ
• Шаблон:Cite book
• Шаблон:Книга
• Шаблон:Книга

Ссылки

• Калифорний на Webelements Шаблон:Wayback