Date despre Californiu

Californiumul este un element sintetic, radioactiv, care nu se găsește în natură. Este un actinid: unul din 15 elemente metalice radioactive, găsite în partea de jos a tabelului periodic. Metalul pur este alb argintiu, maleabil și atât de moale, poate fi ușor tăiat cu o lamă de ras. Californium este moderat reactiv chimic. Se încetinește încet în aer la temperatura camerei - bucăți mici sau folii de metal încep să se oxideze, dar nu violent.

Doar faptele

• Număr atomic (număr de protoni din nucleu): 98
• Simbol atomic (pe tabelul periodic al elementelor): Cf
• Greutatea atomică (masa medie a atomului): 251
• Densitatea: Necunoscut
• Faza la temperatura camerei: Solid
• Punct de topire: 1.652 F (900 C)
• Punctul de fierbere: Necunoscut
• Număr de izotopi (atomi de același element cu un număr diferit de neutroni): 20 de izotopi ale căror semivizi sunt cunoscute cu numere de masă 237 - 256.
• Cele mai comune izotopi: Nu există izotopi naturali

Toți izotopii californici sunt radioactivi. Cf-251 este cel mai stabil cu un timp de înjumătățire de aproximativ 800 de ani. Izotopul Cf-252 este un emițător de neutroni foarte puternic, ceea ce înseamnă că are proprietatea neobișnuită de a emite neutroni atunci când se desparte. Izotopii care se comportă în acest fel sunt foarte neobișnuiți, potrivit Chimiei explicate. Cf-252 este utilizat într-o varietate de industrii: aplicații militare, detectoare de metale și ca o modalitate de a detecta oboseala și stresul metalelor în avioane..

Descoperire

În 1950, oamenii de știință americani Stanley Thompson, Kenneth Street, Albert Ghiorso și Glenn Seaborg au produs prima dată californiu într-un laborator de la Universitatea din California, Berkeley. A fost cel de-al șaselea element sintetic de transuraniu („dincolo de” uraniu) din grupul de actinide care a fost descoperit. Descoperirea a avut loc atunci când chimistii au bombardat curium-242 cu particule alfa (atomi de heliu fără electroni) într-un accelerator de particule ciclotron de 60 de inci, conform Chemicool.com.

Fiecare reacție nucleară a creat Cf-245 - un izotop cu un timp de înjumătățire de aproximativ 45 de minute - și un neutron liber. Oamenii de știință au produs aproximativ 700.000 de atomi de Cf-245, suficient pentru a face un cub cu laturile care măsoară doar 27 nanometri, potrivit Chemicool. După o analiză chimică, oamenii de știință au confirmat că a fost descoperit un element nou.

În 1958, californiul a fost izolat în cantități mai mari (1,2 micrograme) pentru prima dată de Thompson și cercetătorul Burris Cunningham la Reactorul de testare a materialelor din Idaho, prin iradierea cu neutroni prelungi (cinci ani) a plutoniei-239.

utilizări

Cf-252, un izotop californiu cu un timp de înjumătățire plasmatică de 2.645 de ani, este o sursă de neutroni foarte puternică. Un microgram (0,000001 grame) de Cf-252 produce 170 de milioane de neutroni pe minut, potrivit lui Jefferson Lab. Acest izotop are o varietate de utilizări, inclusiv acționând ca emițător de neutroni, oferind neutroni pentru pornirea reactoarelor nucleare. De asemenea, este utilizat ca sursă de neutroni pentru a detecta minereuri de aur și argint printr-o tehnică cunoscută sub denumirea de activare a neutronilor. Este utilizat în indicatoarele de umiditate cu neutroni, dispozitive care pot detecta straturi de apă și purtătoare de ulei în puțurile de petrol, potrivit Jefferson Lab.

Izotopul Cf-252 este un material țintă pentru producerea de elemente transcalifornice. De exemplu, elementul 118, oganesson, cel mai greu element, a fost produs atunci când oamenii de știință au bombardat californiul cu ioni de calciu, conform Chemicool. Cf-252 este de asemenea utilizat pentru a trata cancerul de col uterin și poate ajuta la analizarea conținutului de sulf din petrol.

Noi cercetări

Există încă multe lucruri de învățat despre cele mai grele elemente din tabelul periodic, cum ar fi californium, berkelium și einsteinium. Thomas E. Albrecht-Schmitt, profesor de chimie la Florida State University și grupul său de cercetare studiază proprietățile chimice și fizice ale acestor elemente. Cercetarea lor cu privire la modul în care se leagă de alte elemente este rescrierea manualelor.

Una dintre primele probleme ale studierii californiului este, de fapt, obținerea unei bucăți din acesta. După ani de negociere cu Departamentul de Energie al SUA, Albrecht-Schmitt a primit 5 miligrame de californiu printr-o dotare universității. Aceste 5 mg s-au întins prin mai multe experimente, ceea ce a dus la descoperirea că californiul are capacitatea de a se lega și de a separa alte materiale, se arată într-un comunicat de presă realizat în Science Daily..

Unul dintre studiile Albrecht-Schmitt, publicat în revista Nature Communications, a dezvăluit că californiul este un element de tranziție, ceea ce înseamnă că ajută la conectarea unei părți a tabelului periodic la următorul. Mai exact, californiul împărtășește proprietățile cu cele trei elemente de actinide anterioare din tabel - americium, curium și berkelium - precum și cele trei actinide care vin după el - einsteinium, fermium și mendelevium.

Actinidele constau din 15 elemente radioactive, metalice, de la actinium (Ac, număr atomic 89) la lawrencium (Lr, număr atomic 103) din tabelul periodic. Membrii cei mai grei sunt extrem de instabili și nu apar în mod natural.

"Am descoperit că californiul reprezintă un loc în [seria] de elemente actinide (Ac la Lr) unde chimia se schimbă fundamental în raport cu actinidele anterioare", a spus Albrecht-Schmitt .

„Începând de la californiu și consolidându-se prin einsteinium, fermium și mendelevium și, în final, maximizarea la nobeliu, starea de oxidație 2+ începe să domine chimia acestor elemente”, a explicat el. "Pentru californium prin mendelevium, starea 2+ este metastabilă, iar acest lucru creează proprietăți chimice și fizice care sunt afectate semnificativ de transferul de sarcină de la liganzi la metale."

„Fizicienii numesc această„ instabilitate a valenței ”și creează o serie de caracteristici electronice neanticipate, cum ar fi modificările de legătură care sunt mai asemănătoare cu metalele de tranziție decât cu lantanidele.

Albrecht-Schmitt a menționat că această cercetare este importantă din două motive: "În primul rând, californiul este cel mai greu element pentru care pot fi măsurate proprietăți chimice și fizice în vrac", explică el. "Proprietățile sale electronice sunt afectate în mod semnificativ de electronii săi interni care se mișcă la facțiuni semnificative ale vitezei luminii. Astfel, californiul este un pat de testare pentru a măsura modul în care efectele relativiste modifică chimia."

"În al doilea rând, deși aceste proprietăți sunt mai puțin pronunțate în actinide mai ușoare precum plutoniu, ele sunt totuși prezente și pot fi valorificate în procesele de separare care sunt utilizate pentru reciclarea combustibilului nuclear utilizat și contribuie la atenuarea moștenirii mediului din Războiul Rece", a spus el.

Cine stia?

• Californium este cel mai greu element care a fost produs în cantități cântărite.
• Spectrul de Cf-254 a fost observat la supernovele.
• Laboratorul național Oak Ridge din Tennessee este singurul producător de Cf-252 pentru guvernul Statelor Unite.
• Californium este considerat a fi un element transuraniu, însemnând „dincolo de uraniu”, pe tabelul periodic. Uraniul este elementul 92, deci elementele cu numere atomice mai mari de 92 sunt elemente transuraniene.
• Cf-252 este utilizat pentru a trata unele tipuri de cancer de col uterin și creier atunci când radiațiile sunt ineficiente.
• Doar câțiva compuși de californiu au fost produși și studiați, inclusiv oxid de californiu (CfO3), triclorură de californiu (CfCl3) și clorhidrat de californiu (CfOCl).