Kalifornijum

Kalifornijum (latinski - californium) je radioaktivni metalni element sa hemijskim simbolom Cf i atomskim brojem 98. Element je prvi put napravljen 1950. na Univerzitetu Kalifornija, u laboratoriji za zračenje u gradu Berkli, bombardovanjem jezgra kirijuma alfa česticama (jonima helijuma-4). Spada u aktinoide. Šesti je transuranijski element koji je sintetisan, i ima drugu najveću atomsku masu od svih elemenata koji su napravljeni u dovoljno velikim količinama, vidljivu golim okom (nakon ajnštajnijuma). Ime je dobio po univerzitetu gde je napravljen i istoimenoj državi Kaliforniji. Najteži je element koji se može prirodno pronaći na Zemlji, svi teži elementi se mogu dobiti isključivo samo sintezom.

Kalifornijum

Opšta svojstva
Ime, simbol	kalifornijum, Cf
Izgled	srebrnast
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 Dy ↑ Cf ↓ (Upb) berklijum ← kalifornijum → ajnštajnijum ‍
Atomski broj (Z)	98
Grupa, perioda	grupa N/D, perioda 7
Blok	f-blok
Kategorija	aktinoid
Rel. at. masa (Ar)	249,0748539(23)
Maseni broj	251 (najstabilniji izotop)
El. konfiguracija
po ljuskama	2, 8, 18, 32, 28, 8, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja	1173 K ​(900 °‍C, ​1652 °F)
Tačka ključanja	1743 K ​(1470 °‍C, ​2678 °F) (procena)
Gustina pri s.t.	15,1 g/cm3
Atomska svojstva
Elektronegativnost	1,3
Energije jonizacije	1: 608 kJ/mol
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura	​dupla zbijena heksagonalna (dHCP)
Mosova tvrdoća	3–4
CAS broj	7440-71-3
Istorija
Imenovanje	po Kaliforniji, gde je otkriven
Otkriće	Nacionalna laboratorija Lorens Berkli (1950)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR 248Cf syn 333,5 d α (100%) 244Cm SF (2,9×10−3%) – 249Cf syn 351 y α (100%) 245Cm SF (5,0×10−7%) – 250Cf syn 13,08 y α (99,92%) 246Cm SF (0,08%) – 251Cf syn 898 y α 247Cm 252Cf syn 2,645 y α (96,91%) 248Cm SF (3,09%) – 253Cf syn 17,81 d β− (99.69%) 253Es α (0,31%) 249Cm 254Cf syn 60,5 d SF (99,69%) – α (0,31%) 250Cm

Postoje dva kristalna oblika kalifornijuma pod normalnim pritiskom: jedan iznad i jedan ispod 900 °C. Treći oblik postoji samo pod velikim pritiskom. Kalifornijum polako tamni na vazduhu pri sobnoj temperaturi. Jedinjenja kalifornijuma dominiraju u hemijskim oblicima elementa, naročito kalifornijum(III), koji može učestvovati u tri hemijske veze. Najstabilniji među njegovih 20 poznatih izotopa je kalifornijum-251, koji ima vreme poluraspada od 898 godina. Ovako kratko vreme poluraspada znači da se ovaj element ne može naći u značajnim količinama u Zemljinoj kori. Izotop ²⁵²Cf sa vremenom poluraspada od oko 2,64 godine, je najčešći izotop i proizvodi se u Nacionalnoj laboratoriji Ouk Ridž u SAD te u Istraživačkom institutu atomskih reaktora u Rusiji.

On je jedan od malobrojnih transuranijskih elemenata koji imaju praktičnu primenu. Većina aplikacija koristi osobine određenih izotopa kalifornijuma koji emituju neutrone. Na primer, kalifornijum se koristi da bi se pokrenuli nuklearni reaktori, i primenjuje se kao izvor neutrona pri proučavanju materijala pomoću neutronske difrakcije i neutronske spektroskopije. On se takođe može koristiti u nuklearnoj sintezi elemenata viših masa; ununoktijum (element 118) je sintetisan bombardiranjem atoma kalifornijuma-249 jonima kalcijuma-48. Korištenje kalifornijuma je problematično zbog opasnosti od njegove radioaktivnosti i sposobnosti elementa da ugrozi formiranje crvenih krvnih ćelija putem njegove bioakumulacije u koštanom tkivu.

Istorija

60-inčni ciklotron korišten za prvu sintezu kalifornijuma

Kalifornijum je prvi put sintetiziran na Univerzitetu Kalifornija u gradu Berkli u laboratoriji za radijaciju. Tim fizičara koji radili na ovom otkriću: Stenli G. Tompson, Kenet Strit, mlađi, Albert Giorso i Glen T. Siborg došli su do otkrića 9. februara 1950. godine. Bio je to šesti tranuranijski element koji je ikad otkriven, a otkriće je objavljeno 17. marta iste godine.

Da bi se proizveo kalifornijum, korištena je meta od 1 µg kirijuma-242 (242
96Cm) koja je bombardovana alfa česticama helijuma-4 (⁴He) energije 35 MeV u 60-inčnom ciklotronu u Berkliju, čime je dobijen kalifornijum ²⁴⁵Cf i jedan slobodni neutron (n).

²⁴²kirijum + ⁴helijum → ²⁴⁵kalifornijum + 1
0neutron

U ovom eksperimentu dobijeno je samo 5.000 atoma kalifornijuma, a ti atomi su imali vreme poluraspada od 44 minuta. Naučnici koji su otkrili element dali su mu ime po univerzitetu i državi gde je otkriven. Bio je to svojevrsni prekid u konvenciji davanja imena korištenoj za elemente od 95 do 97, čija su imena bila inspirisana imenima elemenata koji su bili direktno iznad njih u periodnom sistemu. Međutim, element direktno iznad elementa 98 u periodnom sistemu, disprozijum, ima ime koje jednostavno znači onaj do kojeg se teško došlo, tako da su istraživači napustili nepisano pravilo o davanju imena elementu. Istakli su takođe da „je najbolje što možemo naglasiti (da je) ... istraživačima pre nekoliko vekova bilo vrlo teško doći do Kalifornije”.

Merljive količine kalifornijuma prvi put su dobijene izlaganjem zračenju uzoraka plutonijuma u reaktoru za testiranje materijala pri Nacionalnoj laboratoriji Ajdaho u istočnom Ajdahu. Ta otkrića su objavljena 1954. godine. U tim uzorcima primećena je velika brzina spontane fisije izotopa kalifornijuma-252. Prvi eksperiment sa kalifornijumom u koncentrovanom obliku izveden je 1958. Izotopi od ²⁴⁹Cf do ²⁵²Cf su izdvojeni iste godine iz uzorka plutonijum ²³⁹Pu koji je bio ozračen neutronima u nuklearnom reaktoru tokom pet godina. Dve godine kasnije, 1960. naučnici Baris Kaningam i Džejms Volman iz laboratorije za radijaciju Lovrens pri Univerzitetu Kalifornija uspeli su da dobiju prva jedinjenja kalifornijuma, kalifornijum trihlorid, kalifornijum oksihlorid i kalifornijum oksid, pomoću reakcije kalifornijuma sa parom i hlorovodoničnom kiselinom.

Literatura

• Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). Advanced Inorganic Chemistry (6th izd.). John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-19957-1. 
• CRC contributors (1991). Walker, Perrin; Tarn, William H., ur. Handbook of Metal Etchants. CRC Press. ISBN 978-0-8493-3623-2. 
• CRC contributors (2006). Lide, David R., ur. Handbook of Chemistry and Physics (87th izd.). CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 978-0-8493-0487-3. 
• Cunningham, B. B. (1968). „Californium”. Ur.: Hampel, Clifford A. The Encyclopedia of the Chemical Elements. Reinhold Book Corporation. LCCN 68029938. 
• Emsley, John (1998). The Elements. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-855818-7. 
• Emsley, John (2001). „Californium”. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8. 
• Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd izd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3365-9. 
• Haire, Richard G. (2006). „Californium”. Ur.: Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd izd.). Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5. 
• Heiserman, David L. (1992). „Element 98: Californium”. Exploring Chemical Elements and their Compounds. TAB Books. ISBN 978-0-8306-3018-9. 
• Jakubke, Hans-Dieter; Jeschkeit, Hans, ur. (1994). Concise Encyclopedia Chemistry. trans. rev. Eagleson, Mary. Walter de Gruyter. ISBN 978-3-11-011451-5. 
• Krebs, Robert (2006). The History and Use of our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide. Greenwood Publishing Group. ISBN 978-0-313-33438-2. 
• National Research Council (U.S.). Committee on Radiation Source Use and Replacement (2008). Radiation Source Use and Replacement: Abbreviated Version. National Academies Press. ISBN 978-0-309-11014-3. 
• O'Neil, Marydale J.; Heckelman, Patricia E.; Roman, Cherie B., ur. (2006). The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals (14th izd.). Merck Research Laboratories, Merck & Co. ISBN 978-0-911910-00-1. 
• Osborne-Lee, I. W.; Alexander, C. W. (1995). „Californium-252: A Remarkable Versatile Radioisotope”. Oak Ridge Technical Report ORNL/TM-12706. doi:10.2172/205871. 
• Ruiz-Lapuente, P.; Canal, R.; Isern, J. (1996). Thermonuclear Supernovae. Springer Science+Business Media. ISBN 978-0-7923-4359-2. 
• Seaborg, Glenn T.; Loveland, Walter D. (1990). The Elements Beyond Uranium. John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-89062-1. 
• Seaborg, Glenn T. (1994). Modern alchemy: selected papers of Glenn T. Seaborg. World Scientific. ISBN 978-981-02-1440-1. 
• Seaborg, Glenn T. (1996). Adloff, J. P., ur. One Hundred Years after the Discovery of Radioactivity. Oldenbourg Wissenschaftsverlag. ISBN 978-3-486-64252-0. 
• Seaborg, Glenn T. (2004). „Californium”. Ur.: Geller, Elizabeth. Concise Encyclopedia of Chemistry. McGraw-Hill. str. 94. ISBN 978-0-07-143953-4. 
• Szwacki, Nevill Gonzalez; Szwacka, Teresa (2010). Basic Elements of Crystallography. Pan Stanford. ISBN 978-981-4241-59-5. 
• Weeks, Mary Elvira; Leichester, Henry M. (1968). „21: Modern Alchemy”. Discovery of the Elements. Journal of Chemical Education. str. 848–850. ISBN 978-0-7661-3872-8. LCCN 68015217. 

Spoljašnje veze

• Californium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• NuclearWeaponArchive.org – Californium
• Hazardous Substances Databank – Californium, Radioactive