Википедија

Berklijum

Berklijum (Bk, lat. berkelium) veštački hemijski je element iz grupe aktinoida i atomskim brojem 97.[3][4] U periodnom sistemu nalazi se u grupi aktinoida (7. perioda, f-blok) te se prema tome ubraja u transuranijske elemente. Ime je dobio po gradu Berkliju u Kaliforniji, koji je bio središte kalifornijskog univerziteta i jednog od najvećih središta za ispitivanje jezgra atoma na svetu. Berkelijum je radioaktivni metal, srebrnasto-belog izgleda. Prvi put je dobijen u decembru 1949.[5] bombardovanjem elementa americijuma α-česticama (jonima helijuma). On nastaje u vrlo malim količinama u nuklearnim reaktorima. Primenu je našao isključivo u laboratorijama za sintetisanje težih transuranijskih i transaktinoidnih elemenata.

Berklijum
Opšta svojstva
Ime, simbolberklijum, Bk
Izgledsrebrnast
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Tb
↑
Bk
↓
(Upu)
kirijum ← berklijum → kalifornijum ‍
Atomski broj (Z)97
Grupa, periodagrupa N/D, perioda 7
Blokf-blok
Kategorija  aktinoid
Rel. at. masa (Ar)247,0703073(59)[1]
Maseni broj247 (najstabilniji izotop)
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 27, 8, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenjaβ: 1259 K ​(986 °‍C, ​1807 °F)
Tačka ključanjaβ: 2900 K ​(2627 °‍C, ​4760 °F)
Gustina pri s.t.α: 14,78 g/cm3
β: 13,25 g/cm3
Toplota fuzije7,92 kJ/mol (izračunat)
Atomska svojstva
Elektronegativnost1,3
Energije jonizacije1: 601 kJ/mol
Atomski radijus170 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​dupla zbijena heksagonalna
(dHCP)
Dupla zbijena heksagonalna (dHCP) kristalna struktura za berklijum
Topl. vodljivost10 W/(m·K)
Magnetni rasporedparamagnetičan
CAS broj7440-40-6
Istorija
Imenovanjepo Berkliju (Kalifornija), gde je otkriven
OtkrićeNacionalna laboratorija Lorens Berkli (1949)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
245Bk syn 4,94 d ε 245Cm
α 241Am
246Bk syn 1,8 d α 242Am
ε 246Cm
247Bk syn 1380 y α 243Am
248Bk syn >300 y[2] α 244Am
249Bk syn 330 d α 245Am
SF –
β− 249Cf
reference • Vikipodaci

Istorija uredi

Kao što su elementi americijum (atomski broj 95) i kirijum (96) otkriveni gotovo jedan iza drugog tokom 1944. i 1945. godine, na sličan način su 1949. i 1950. usledila su otkrića elemenata berklijuma (97) i kalifornijuma (98). Naučnici Glen T. Siborg, Albert Giorso i Stenli Dž. Tompson dobili su prva jezgra novog elementa 19. decembra 1949. u 60-inčnom ciklotronu na Univerzitetu Kalifornije u Berkliju. Bio je to peti otkriveni transuranijski element. Njegovo otkriće objavljeno je zajedno sa otkrićem elementa kalifornijuma.[6][7][8][9]

Odabir imena za novi element sledio je zajedničko poreklo dva novootkrivena elementa. Berkelijum je nazvan po mestu njegovog otkrića, gradu Berkliju u Kaliforniji. Time je na još jedan način sleđen trend kao i kod mnogih drugih aktinoida i lantanoida: terbijum koji u periodnom sistemu stoji tačno iznad berklijuma dobio je ime po švedskom selu Iterbiju gde je prvi put otkriven: Sugerisano je da se elementu 97 dodeli ime berklijum (simbol Bk) po gradu Berkliju na sličan način koji se koristio za davanje imena njegovom hemijskom homologu iterbijumu (atomski broj 65) čije ime je izvedeno od imena grada Iterbi u Švedskoj, gde je taj retki zemni mineral prvi put otkriven.[7] Za element 98 odabrano je ime kalifornijum u čast Univerziteta i savezne države Kalifornije.

Kao najteži korak u pripremanju sinteze elementa pokazao se razvoj odgovarajućih hemijskih metoda separacije kao i dobijanje dovoljnih količina americijuma koji je služio kao materijal za metu. Priprema uzorka usledila je nakon nanošenja rastvora americijum nitrata (sa izotopom 241Am) na foliju od platine, zatim se rastvor isparavao a ostatak se žario do nastanka oksida (AmO2). Zatim je taj uzorak unet u 60-inčni ciklotron te je bombardovan jako ubrzanim alfa česticama sa energijom od 35 MeV tokom šest sati. Pri tome je u takozvanoj (α,2n) reakciji nastao 243Bk i dva slobodna neutrona:

 

Nakon bombardovanja u ciklotronu, sloj uzorka se rastvarao pomoću azotne kiseline i zagrevao, da bi se napokon istaložio sa koncentrovanim vodenim rastvorom amonijaka u vidu hidroksida i kasnije centrifugirao. Talog se zatim ponovno rastvarao u azotnoj kiselini.

Godine 1958. Baris B. Kaningam i Stenli Dž. Tompson su prvi put dobili merljive količine ovog elementa nakon dugogodišnjeg izlaganja neutronima izotopa 239Pu u testnom reaktoru Nacionalne laboratorije u američkoj saveznoj državi Ajdaho.[10]

Osobine uredi

Pošto je još uvek nemoguće dobiti dovoljne količine elementarnog berkelijuma da bi se ispitale njegove osobine, previđa se da bi mogao imati srebrnasti metalni sjaj, lako se oksidirati na vazduhu pri povišenoj temperaturi, te da bi se mogao rastvarati u razblaženim mineralnim kiselinama.

Fizičke uredi

Berkelijum je veštački radioaktivni metal, srebrnasto-belog izgleda, koji se topi pri temperaturi od 986 °C.

Pri standardnim uslovima temperature i pritiska kristalizuje se kao α modifikacija u heksagonalnom kristalnom sistemu u prostornoj grupi P63/mmc sa parametrom rešetke a = 341,6 ± 0,3 pm i c = 1106,9 ± 0,7 pm kao i četiri formulske jedinice po elementarnoj ćeliji, metalnog radijusa od 170 nm i gustine 14,78 g/cm3. Kristalna struktura sastoji se iz dvostrukog heksagonalno najgušćeg kuglastog pakovanja sa redosledom slojeva ABAC te je prema tome izotip prema strukturi α-La.[11]

Pri višim temperaturama α-Bk modifikacija prelazi u β-Bk. Alotropska modifikacija β-Bk se kristalizuje u kubnom kristalnom sistemu u prostornoj grupi Fm m sa parametrom rešetke a = 499,7 ± 0,4 pm, metalnog radijusa od 177 nm i gustine 13,25 g/cm3. Kristalna struktura sastoji se iz kubne najgušće kuglaste pakovane strukture sa redosledom ABC, što odgovara kubnoj ravanski-centriranoj rešeci.[11]

Entalpija rastvora metalnog berklijuma u hlorovodoničnoj kiselini pri standardnim uslovima iznosi −600,2 ± 5,1 kJ·mol−1. Pored ovih vrednosti naučnicima je uspelo po prvi put da izračunaju standardnu entalpiju nastajanja (ΔfH0) jona Bk3+(aq) od −601 ± 5 kJ·mol−1 kao i standardne potencijale Bk3+ / Bk0 od −2,01 ± 0,03 V.[12]

U rasponu od 70 K do sobne temperature, berkelijum se ponaša kao Kiri–Wajsov paramagnet sa efektivnim magnetnim momentom od 9,69 Borovih magnetona (µB) i Kirijeve temperature od 101 K. Pri hlađenju na oko 34 K, berkelijum doživljava prelaz u antiferomagnetsko stanje.[13] Taj magnetni moment gotovo u potpunosti odgovara teoretskoj vrednosti od 9,72 µB.[14][15]

Hemijske uredi

Kao i svi drugi aktinoidi, i berkelijum je veoma reaktivan element. Međutim, ne reaguje brzo sa kiseonikom pri sobnoj temperaturi, zbog čega bi možda mogao nastati zaštitni sloj oksida na površini (pasivizacija). Ipak, on reaguje sa rastopljenim metalima, vodonikom, halogenim, halkogenim i pniktogenim elementima, dajući razna binarna jedinjenja.[14][15]

U vodenim rastvorima, trovalentno oksidaciono stanje elementa je najpostojanije, mada su zapaženi i četvorovalentna i dvovalentna[16] jedinjenja. Vodeni rastvori sa jonima Bk3+ su žuto-zelene boje, dok su sa Bk4+ jonima su u rastvorima hlorovodonika bež boje, a rastvorima sumporne kiseline narandžasto-žuti.[17][18][19] Slične osobine uočene su i kod njegovog analoga među lantanoidima, terbijuma.[8][9]

Joni Bk3+ pokazuju dva vrlo oštra fluorescentna vrha pri 652 nm (crveno svetlo) i 742 nm (tamno crveno, blizu infracrvenog spektra), putem internog prelaza u f elektronskoj ljusci.[20][21]

Izotopi uredi

Postoje samo radionuklidi berkelijuma, a niti jedan stabilan izotop. Do danas je poznato dvanaest izotopa i pet nuklearnih izomera elementa. Najduže „živući” izotop je 247Bk sa vremenom poluraspada 1380 godina, sledi 248Bk sa devet godina i 249Bk sa 330 dana. Vremena poluraspada ostalih izotopa dužine su između nekoliko milisekundi do nekoliko sati ili dana.[22]

Ako se na primer uzme raspad najdugovečnijeg izotopa 247Bk, zapaža se da putem α-raspada najpre nastaje dugovečni 243Am koji se opet daljim alfa raspadom pretvara u 239Np. Dalji tok raspada se odvija preko 239Pu do 235U, što predstavlja početak uranijum-aktinumovog niza raspada (4 n + 3).

 
Navedena vremena su vremena poluraspada.

Reference uredi

  1. ^ Meija, J.; et al. (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. ^ Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (1965). „The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248”. Nuclear Physics. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4. 
  3. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  4. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  5. ^ Lenntech Water treatment & purification Holding B.V
  6. ^ S. G. Thompson; A. Ghiorso; G. T. Seaborg (1950). „Element 97”. Physical Review. 77 (6): 838—839. doi:10.1103/PhysRev.77.838.2. 
  7. ^ a b S. G. Thompson; A. Ghiorso; G. T. Seaborg (1950). „The New Element Berkelium (Atomic Number 97)” (PDF). Physical Review. 80 (5): 781—789. doi:10.1103/PhysRev.80.781. 
  8. ^ a b Stanley G. Thompson; Glenn T. Seaborg. „Chemical Properties of Berkelium” (PDF). doi:10.2172/932812. 
  9. ^ a b S. G. Thompson; B. B. Cunningham; G. T. Seaborg (1950). „Chemical Properties of Berkelium”. J. Am. Chem. Soc. 72 (6): 2798—2801. doi:10.1021/ja01162a538. 
  10. ^ S. G. Thompson, B. B. Cunningham: First Macroscopic Observations of the Chemical Properties of Berkelium and Californium, dodatak radu P/825 objavljenog na Drugoj međunarodnoj konferenciji o mirnodopskom korištenju atomske energije, Ženeva, 1958.
  11. ^ a b J. R. Peterson; J. A. Fahey; R. D. Baybarz (1971). „The Crystal Structures and Lattice Parameters of Berkelium Metal”. J. Inorg. Nucl. Chem. 33 (10): 3345—3351. doi:10.1016/0022-1902(71)80656-5. 
  12. ^ J. Fuger; R. G. Haire; J. R. Peterson (1981). „A New Determination of the Enthalpy of Solution of Berkelium Metal and the Standard Enthalpy of Formation of Bk3+(aq)”. J. Inorg. Nucl. Chem. 43 (12): 3209—3212. doi:10.1016/0022-1902(81)80090-5. 
  13. ^ S. E. Nave; P. G. Huray; R. G. Haire (1980). J. E. Crow; R. P. Guertin; T. W. Mihalisin, ur. Crystalline Electric Field and Structural Effects in f-Electron Systems. New York: Plenum. str. 269–274. ISBN 0-306-40443-5. 
  14. ^ a b Peterson, Hobart (1984), str. 45.
  15. ^ a b Hobart, Peterson (2006), str. 1460.
  16. ^ Jim C. Sullivan; K. H. Schmidt; L. R. Morss; C. G. Pippin; C. Williams (1988). „Pulse Radiolysis Studies of Berkelium(III): Preparation and Identification of Berkelium(II) in Aqueous Perchlorate Media”. Inorg. Chem. 27 (4): 597—598. doi:10.1021/ic00277a005. 
  17. ^ A. F. Holleman; E. Wiberg; N. Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 izd.). Berlin: de Gruyter. str. 1956–1972. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  18. ^ Peterson, Hobart (1984), str. 55.
  19. ^ Hobart, Peterson (2006), str. 1472.
  20. ^ Z. Assefa; R. G. Haire; N. A. Stump (1998). „Emission profile of Bk(III) in a silicate matrix: anomalous dependence on excitation power”. Journal of Alloys and Compounds. 271–273: 854—858. doi:10.1016/S0925-8388(98)00233-3. 
  21. ^ Rita Cornelis; Joe Caruso; Helen Crews; Klaus Heumann (2005). Handbook of Elemental Speciation II: Species in the Environment, Food, Medicine & Occupational Health. John Wiley and Sons. str. 552. ISBN 0-470-85598-3. 
  22. ^ G. Audi; O. Bersillon; J. Blachot; A. H. Wapstra (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A. 729 (1): 3—128. Arhivirano iz originala 29. 06. 2017. g. Pristupljeno 02. 01. 2021. 

Literatura uredi

Spoljašnje veze uredi

 
Berklijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Берклијум&oldid=27548743”