Калифорний химический элемент

Калифорний — искусственный радиоактивный химический элемент, актиноид, обозначаемый Cf, имеющий атомный номер 98 в периодической системе Менделеева.

Считается трансурановым элементом.

Известны радиоизотопы с массовыми числами 237—256. Стабильных изотопов не имеет.

Калифорний был открыт в 1950 году американскими учёными Альбертом Гиорсо и Гленом Сиборгом в Университете Калифорнии.

Содержание страницы

Что такое калифорний химический элемент

[Californium; от назв. штата Калифорния (California) в США], Cf — это искусственно полученный радиоактивный химический элемент.

Атомный номер. 98;примерная атомная масса [251] а.е.м. относится к актиноидам.

Для калифорний характерна степень окисления +3. Впервые синтезирован и идентифицирован в 1950 амер. учеными С. Томпсоном, А. Гиорсо и Г. Сиборгом в виде изотопа ²⁴⁵Cf, к-рый образовывался в результате облучения мишени из изотопа ²⁴²Сf ускоренными альфа-частицами.

Стабильных изотопов не имеет. Известны 16 изотопов калифорний с массовыми числами от 240 до 255.

Свойства

Наиболее долгоживущие — альфа-радиоактивные изотопы ²⁵¹Cf, ²⁴⁹Cf, ²⁵⁰Cf и ²⁶²Cf с периодами полураспада соответственно около 900 лет; 352; 13,1 и 2,63 года.

Электронная конфигурация [Rn] 5f¹⁰7s²

Их получают в весовых количествах в ядерном реакторе при длительном облучений плутония нейтронами.

Металлический калифорний существует в двух модификациях:

Гранецентрированной кубической структуре с периодом решетки а₀ = 5,743 ± 0,006 А.
Гексагональной структуре плотной упаковки с периодами решетки а₀ = 3,988 1 0,004 А и с₀ = 6,887 ± 0,008 А. Т-ра плавления К. 900 ± 30° С.

Интересный факт: ²⁵²Cf является одним из самых дорогих веществ на Земле.

Его цена может достигать десятков миллионов долларов за грамм, что делает его в тысячи раз дороже золота или платины.

Степени окисления

Наиболее устойчивой и распространенной степенью окисления для калифорния является +3.
Также известны соединения, где калифорний проявляет степень окисления +2 и +4.

Получение этих состояний обычно требует специфических условий (сильные восстановители или окислители).

Cf(II) получают, например, электрохимическим восстановлением из водных растворов Cf³⁺.
Cf(IV) образуется при действии сильных окислителей на соединения Cf³⁺.

Химические свойства

Калифорний образует различные классы соединений, в основном в степени окисления +3:

Оксиды:
Оксид калифорния(III) (Cf₂O₃): Бесцветные кристаллы. Образуются при сжигании металлического калифорния или его соединений на воздухе.

Диоксид калифорния (CfO₂): Может быть получен окислением Cf₂O₃ кислородом при нагревании под давлением.

Галогениды (CfX₃): Образуются при реакции оксида калифорния(III) с галогенводородами при нагревании. Известны трифторид, трихлорид, трибромид и трииодид калифорния.

Также синтезированы оксигалогениды (CfOX), например, CfOCl.
Дииодид калифорния (CfI₂) также синтезирован.

Тетрафторид калифорния (CfF₄) образуется при окислении фторида калифорния (III) фтором при 450° C и давлении.

Комплексные соединения:

В водных растворах пятивалентный калифорний, как и другие актиноиды, склонен к комплексообразованию, гидролизу и полимеризации.

Известны фторопротактинаты, сульфопротактинаты, оксалаты, а также карбид и нитрид калифорния.

Недавно были получены металлоорганические соединения калифорния со связью калифорний-углерод, что расширяет представления о его химических возможностях.

Растворимость:

Соединения трехвалентного калифорния, такие как нитрат, сульфат, галогениды и перхлорат, растворимы в воде в виде катиона Cf³⁺.

Изучение химических свойств калифорния затруднено из-за его высокой радиоактивности и явления радиолиза, которое может разрушать молекулы под действием собственного излучения.

Изотопы

Из всех изотопов калифорния наибольшее практическое значение имеет изотоп ²⁶²Cf, к-рый в 3% случаев испытывает спонтанное деление, сопровождающееся испусканием нейтронов.

1 мг изотопа ²⁵²Cf испускает 2,2 х 109 нейтронов/сек , что позволяет создавать очень компактные и мощные источники нейтронов/

Которые найдут широкое применение в медицине, геологии, геофизике и др.

Литература

Мясоедов Б. Ф. (и др.). Аналитическая химия трансплутониевых элементов. ; Хайд Э., Перлман И., Сиборг Г. Ядерные свойства тяжелых элементов, в. 1. Трансурановые элементы. Пер. с англ.

Часто задаваемые вопросы

Для чего нужен калифорний?

Калифорний-252 — мощный источник нейтронов, так что ему нашли применение в атомной энергетике (в качестве «стартёра» для ядерных реакторов)

Где встречается в природе?

Не встречается в природе в заметных количествах.

Он является искусственным элементом, который получают в ядерных реакторах или ускорителях частиц.

Насколько опасен?

Чрезвычайно радиоактивен и токсичен. Он является альфа-излучателем, и даже мельчайшие его количества могут быть очень опасны при попадании в организм.

Все работы с калифорнием проводятся в строгих условиях, в герметичных боксах с мощной радиационной защитой.