Киријум (Cm, лат. curium) хемијски је елемент из групе актиноида.[2] Име је добио по презимену Марије Склодовске-Кири и Пјера Кирија. Киријум је хемијски веома активан, разлаже воду, и његова хемијска активност је слична мангану. Киријум се обично јавља са оксидационим бројем + IV. Соли киријума су растворљиве у води. Гради растворљиве нитриде, нитрите, сулфиде, сулфите, хлориде, бромиде, нерастворљива једињења са угљеником силицијумом и фосфором. У природи се јавља у количинама приближно истим као калифорнијум. Целокупна количина киријума на Земљи износи 0,0001 грама. Киријум настаје бомбардовањем плутонијума 241 хелијумом 4. Гради јон 2+. Овај јон је врло јако редукционо средство. Оксидује злато, јод, бром, хлор, сумпор као и многе метале.[3]

Киријум
Curium.jpg
Општа својства
Име, симболкиријум, Cm
Изгледсребрнасто металан, у мраку светли љубичасто
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон
Gd

Cm

(Upn)
америцијумкиријумберклијум
Атомски број (Z)96
Група, периодагрупа Н/Д, периода 7
Блокf-блок
Масени број247 (најстабилнији изотоп)
Ел. конфигурација
по љускама
2, 8, 18, 32, 25, 9, 2
Физичка својства
Тачка топљења1613 K ​(1340 °‍C, ​2444 °F)
Тачка кључања3383 K ​(3110 °‍C, ​5630 °F)
Густина при с.т.13,51 g/cm3
Топлота фузије13,85 kJ/mol
Напон паре
P (Pa) 100 101 102
на T (K) 1788 1982
P (Pa) 103 104 105
на T (K)
Атомска својства
Електронегативност1,3
Енергије јонизације1: 581 kJ/mol
Атомски радијус174 pm
Ковалентни радијус169±3 pm
Линије боје у спектралном распону
Остало
Кристална структурадупла збијена хексагонална
(dHCP)
Double hexagonal close packed кристална структура за киријум
Електрична отпорност1.25 µΩ·m[1]
Магнетни распоредantiferromagnetic-paramagnetic transition at 52 K[1]
CAS број7440-51-9
Историја
Именовањеименова по Марији Кири и Пјеру Кири
ОткрићеГлен Т. Сиборг, Ралф А. Џејмс, Алберт Гиорсо (1944)
Главни изотопи
изо РА полуживот (t1/2) ТР ПР
242Cm syn 160 d СФ
α 238Pu
243Cm syn 29,1 y α 239Pu
ε 243Am
СФ
244Cm syn 18,1 y СФ
α 240Pu
245Cm syn 8500 y СФ
α 241Pu
246Cm syn 4730 y α 242Pu
СФ
247Cm syn 1,56×107 y α 243Pu
248Cm syn 3,40×105 y α 244Pu
СФ
250Cm syn 9000 y СФ
α 246Pu
β 250Bk
референцеВикиподаци

ИсторијаУреди

 
60-инчни циклотрон

Киријум је током 1944. године открио Глен Т. Сиборг са својим сарадницима Ралф А. Џејмсом и Албертом Гиорсом. Они су у серији експеримената користили су 60-инчни циклотрон на Универзитету Калифорније у Берклију. Након нептунијума и плутонијума, био је то трећи трануранијски елемент откривен након 1940. године. Његова синтеза десила се много пре него што је синтетизиран елемент који се у перодном систему налази једно мјесто пре киријума, америцијум.[4][5]

За добијање новог елемента кориштени су претежно оксиди полазних елемената. У том процесу, најпре се раствор плутонијум-нитрата (и то изотопа 239Pu) наносио на фолију начињену од платине, површине око 0,5 cm2. Након тога раствор је испаравао а остатак се жарио до настанка оксида (PuO2). Након бомбардовања узорка у циклотрону, он се растварао са азотном киселином те поновно помоћу концентрованог воденог раствора амонијум хидроксида да би се исталожио у виду хидроксида. Остатак се растварао у перхлорној киселини. Даљњи ток одвајања следио је помоћу јонских измењивача. У низу експеримената настајала су два различита изотопа: 242Cm и 240Cm.

Први изотоп 242Cm добијен је у јулу/аугусту 1944. након бомбардирања узорка 239Pu алфа-честицама. При томе је у такозваној (α,n)-реакцији настајао жељени изотоп и један неутрон:

 

Несумњива идентификација новог елемента извршена је на основу карактеристичних нивоа енергије емитованих алфа-честица при распаду. Време полураспада тих алфа-распада првобитно је процењено на око 150 дана (162,8 дана[6] по актуелним подацима).

 

Други, краткоживући изотоп 240Cm, који је такође настао бомбардовањем плутонијума 239Pu алфа-честицама, откривен је тек касније у марту 1945. године:

 

Време полураспада овог изотопа најпре је процењено на 26,7 дана (док је према актуелним подацима измерено 27 дана[6]).

Због Другог светског рата који је тада трајао, откриће новог елемента није одмах објављено. За постојање овог елемента јавност је сазнала на необичан начин: у америчкој радио емисији Квиз Кидс, 11. новембра 1945. један од млађих слушалаца упитао је чувеног Глена Сиборга који је том приликом био гост, да ли је током Другог светског рата у склопу истраживања нуклеарног оружја откривен неки нови елемент. Сиборг је потврдно одговорио на питање и тиме је истовремено открио и постојање елемента са следећим најмањим атомским бројем, америцијума.[7] Ова објава десила се пре званичног извештаја поднесеног на симпозију Америчког хемијског друштва.

Откриће киријума (изотопа 242Cm и 240Cm), његово добијање и једињења касније су патентирани под називом Елемент 96 и њихове композиције, при чему се као проналазач појављује само Глен Т. Сиборг.[8] Име киријум изабрано је аналогно имену елемента гадолинијума, металу ретких земаља, који се у периодном систему елемената налази тачно изнад киријума. Одабиром имена указана је част брачном пару Пјер и Марија Кири, чији је научни рад био кључна прекретница у истраживању радиоактивности. Тиме је настављен тренд давања имена гадолинијума, који је такође добио име по познатом истраживачу ретких земаља, Јохану Гадолину.[4]

Прве мерљиве количине овог елемента сачинили су Луис Б. Вернер и Исадор Перлман 1947. у облику хидроксида. Радило се о 40 μg изотопа 242Cm који је настао бомбардовањем изотопа америцијума 241Am.[9] У елементарном облику добијен је тек 1951. реакцијом редукције киријум(III) флуорида са баријумом.[10][11]

ОсобинеУреди

У периодном систему, киријум са атомским бројем 96 налази се у групи актиноида, његов претходник је америцијум, а наредни елемент је берклијум. Његов аналог у групи лантаноида је гадолинијум.

ФизичкеУреди

Киријум је вештачки, радиоактивни метал. Доста је тврд, а по изгледу је сребренасто-бео слично као и гадолинијум, његов аналог међу лантаноидима. И под другим физичким и хемијским особинама, киријум му доста наликује. Његова тачка топљења износи 1340 °C што је знатно више него код претходних трансуранијских елемената: нептунијума (637 °C[12]), плутонијума (639 °C) и америцијума (1173 °C). У поређењу с претходним, гадолинијум се топи при 1312 °C. Тачка кључања киријум износи 3110 °C.

При стандардним условима температуре и притиска киријум постоји само у облику α-Cm алотропске модификације. Кристализује се у хексагоналном кристалном систему у просторној групи P63/mmc са параметрима решетке a = 365 pm и c = 1182 pm као и четири формулске јединице по елементарној ћелији.[13] Кристална структура састоји се из двоструког хексагоналног, кугластог густог паковања где се слојеви ређају по редоследу ABAC па је према томе изотип структуре лантана α-La.

При притиску изнад 23 GPa, α-Cm прелази у β-Cm. Бета модификација се кристализује у кубичном кристалном систему у просторној групи Fm m са параметром решетке a = 493 pm,[13] што одговара кубној површинско-центрираној решетки (fcc) односно кубној густо пакованој кугластој решетки са редоследом ABC.

Флуоресценција побуђених Cm(III) јона достатно је дуговечна, да би се искористила за ласерску спектроскопију флуоресценцијом.[14] Дуго трајање флуоресценције вероватно је узроковано великом енергетском празнином између основног стања 8S7/2 и првог побуђеног стања 6D7/2. То омогућава циљану детекцију једињења киријума, јер након одређеног времена краткотрајни процеси флуоресценције других металних јона и органских супстанци почињу бледити.[15]

ХемијскеУреди

Најстабилније оксидационо стање киријума је +3. У неким једињењима понекад се може јавити и у оксидационом стању +4.[16][17] У хемијском смислу доста је сличан америцијуму и многим лантаноидима. У разблаженим воденим растворима, јон Cm3+ је безбојан а јон Cm4+ светло жут.[18] У јаче концентрованим растворима, и јон Cm3+ је такође светло жут.[5][19][20]

Јони киријума спадају у јаке Луисове киселине, због чега најстабилније комплексе гради са јаким базама.[21] При томе грађење комплекса садржи врло низак удео ковалентне везе и углавном се заснива на Јонској вези. У својим особинама комплексирања, киријум се разликује од раније откривених актиноида попут торијума и уранијума, а и по томе веома наликује на лантаноиде.[22]

ИзотопиУреди

Киријум нема нити један стабилан изотоп већ су му сви радиоактивни. До данас је познато двадесет изотопа и седам нуклеарних изомера овог елемента између 233Cm и 252Cm.[6] Најдуже време полураспада имају 247Cm које износи 15,6 милиона година, те 248Cm са 348 хиљада година. Осим њих, изотопи са нешто дужим временима полураспада су 245Cm (8.500 година), 250Cm (8.300 година) и 246Cm (4.760 година). При томе је изотоп 250Cm донекле посебан јер се његов радиоактивни распад претежно (око 86%) састоји из спонтаног распада. Изотопи киријума који се технички најчешће користе су 242Cm са временом полураспада од 162,8 дана и 244Cm са 18,1 година.

Попречни пресеци за индукован распад путем термичких неутрона износе:[23] за 242Cm око 5 b, 243Cm 620 b, 244Cm 1,1 b, 245Cm 2100 b, 246Cm 0,16 b, 247Cm 82 b и за 248Cm 0,36 b. Ово одговара правилу, према којем се већина трансуранијских нуклида са непарним бројем неутрона „термички лако цепа”.

РеференцеУреди

  1. ^ а б Schenkel, R. (1977). „The electrical resistivity of 244Cm metal”. Solid State Communications. 23 (6): 389. Bibcode:1977SSCom..23..389S. doi:10.1016/0038-1098(77)90239-3. 
  2. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  3. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  4. ^ а б G. T. Seaborg, R. A. James, A. Ghiorso: The New Element Curium (Atomic Number 96), NNES PPR (National Nuclear Energy Series, Plutonium Project Record), vol. 14 B, The Transuranium Elements: Research Papers, Paper No. 22.2, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, 1949 (sažetak; transkript (januar 1948), PDF).
  5. ^ а б Gregg J. Lumetta; Major C. Thompson; Robert A. Penneman; P. Gary Eller (2006). „Curium”. Ур.: Lester R. Morss; Norman M. Edelstein; Jean Fuger. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (PDF). Dordrecht: Springer. стр. 1397—1443. ISBN 1-4020-3555-1. doi:10.1007/1-4020-3598-5_9. 
  6. ^ а б в G. Audi; O. Bersillon; J. Blachot; A. H. Wapstra (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A (729): 3—128. Архивирано из оригинала (pdf) на датум 20. 7. 2011. Приступљено 3. 1. 2018. 
  7. ^ Rachel Sheremeta Pepling: Americium, Chemical & Engineering News, 2003.
  8. ^ US Patent 3161462, Glenn T. Seaborg, "Element 96 and compositions thereof", issued 15. 12. 1964. 
  9. ^ L. B. Werner, I. Perlman: Isolation of Curium, NNES PPR (National Nuclear Energy Series, Plutonium Project Record), vol. 14 B, The Transuranium Elements: Research Papers, Paper No. 22.5, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, 1949.
  10. ^ J. C. Wallmann; W. W. T. Crane; B. B. Cunningham (1951). „The Preparation and Some Properties of Curium Metal”. J. Am. Chem. Soc. 73 (1): 493—494. doi:10.1021/ja01145a537. 
  11. ^ L. B. Werner; I. Perlman (1951). „First Isolation of Curium”. J. Am. Chem. Soc. 73 (11): 5215—5217. doi:10.1021/ja01155a063. 
  12. ^ WebElements Periodic Table of the Elements: Neptunium physical properties.
  13. ^ а б V. Milman; B. Winkler; C. J. Pickard (2003). „Crystal Structures of Curium Compounds: An ab initio study”. Journal of Nuclear Materials. 322 (2-3): 165—179. doi:10.1016/S0022-3115(03)00321-0. 
  14. ^ M. A. Denecke; A. Rossberg; P. J. Panak; M. Weigl; B. Schimmelpfennig; A. Geist (2005). „Characterization and Comparison of Cm(III) and Eu(III) Complexed with 2,6-Di(5,6-dipropyl-1,2,4-triazin-3-yl)pyridine Using EXAFS, TRFLS, and Quantum-Chemical Methods”. Inorg. Chem. 44: 8418—8425. doi:10.1021/ic0511726. 
  15. ^ J.-C. G. Bünzli; G. R. Choppin (1989). Lanthanide Probes in Life, Chemical and Earth Sciences: Theory and Practice. Amsterdam: Elsevier. 
  16. ^ Thomas K. Keenan (1961). „First Observation of Aqueous Tetravalent Curium”. J. Am. Chem. Soc. 83 (17): 3719—3720. doi:10.1021/ja01478a039. 
  17. ^ L. B. Asprey; F. H. Ellinger; S. Fried; W. H. Zachariasen (1955). „Evidence for Quadrivalent Curium. X-ray Data on Curium Oxides”. J. Am. Chem. Soc. 77 (6): 1707—1708. doi:10.1021/ja01611a108. 
  18. ^ Arnold F. Holleman; Nils Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 изд.). Berlin: de Gruyter. стр. 2149. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  19. ^ C. Keller (1971). The Chemistry of the Transuranium Elements. Weinheim: Verlag Chemie. стр. 544. 
  20. ^ David R. Lide, ур. (1997). CRC Handbook of Chemistry and Physics (78 изд.). Boca Raton: CRC Press. стр. 4—9. 
  21. ^ M. P. Jensen; A. H. Bond (2002). „Comparison of Covalency in the Complexes of Trivalent Actinide and Lanthanide Cations”. J. Am. Chem. Soc. 124 (33): 9870—9877. doi:10.1021/ja0178620. 
  22. ^ G. T. Seaborg (1993). „Overview of the Actinide and Lanthanide (the f) Elements”. Radiochim. Acta. 61: 115—122. doi:10.1524/ract.1993.61.34.115. 
  23. ^ G. Pfennig; H. Klewe-Nebenius; W. Seelmann-Eggebert, ур. (1998). Karlsruher Nuklidkarte (6 изд.). 

ЛитератураУреди

  • Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419. 
  • Holleman, Arnold F. and Wiberg, Nils Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102 Edition, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
  • Penneman, R. A. and Keenan T. K. The radiochemistry of americium and curium, University of California, Los Alamos, California, 1960

Спољашње везеУреди