Fakta o Kalifornii

Kalifornie je syntetický, radioaktivní prvek, který se v přírodě nenachází. Je to aktinid: jeden z 15 radioaktivních kovových prvků, které se nacházejí ve spodní části periodické tabulky. Čistý kov je stříbřitě bílý, poddajný a tak měkký, že jej lze snadno krájet žiletkou. Kalifornie je středně chemicky reaktivní. Při pokojové teplotě pomalu zašpiní vzduch - malé kousky nebo fólie z kovu začnou oxidovat, ale ne násilně.

Jen fakta

• Atomové číslo (počet protonů v jádru): 98
• Atomový symbol (v periodické tabulce prvků): Cf
• Atomová hmotnost (průměrná hmotnost atomu): 251
• Hustota: Neznámá
• Fáze při pokojové teplotě: pevná látka
• Teplota tání: 1 652 ° F (900 ° C)
• Bod varu: neznámý
• Počet izotopů (atomy stejného prvku s různým počtem neutronů): 20 izotopů, jejichž poločasy jsou známy s hmotnostními čísly 237 až 256.
• Nejběžnější izotopy: Žádné přirozeně se vyskytující izotopy

Všechny izotopy kaliforia jsou radioaktivní. Cf-251 je nejstabilnější s poločasem přibližně 800 let. Izotop Cf-252 je velmi silný emitor neutronů, což znamená, že má neobvyklou vlastnost uvolňovat neutrony, když se rozpadne. Izotopy, které se chovají tímto způsobem, jsou podle neobvyklé chemie velmi neobvyklé. Cf-252 se používá v různých průmyslových odvětvích: vojenské aplikace, detektory kovů a jako způsob detekce únavy a napětí kovů v letadlech.

Objev

V roce 1950 poprvé američtí vědci Stanley Thompson, Kenneth Street, Albert Ghiorso a Glenn Seaborg produkovali kalifornii v laboratoři na kalifornské univerzitě v Berkeley. Byl objeven šestý syntetický transuranový („za“) uranový prvek ve skupině aktinidů. K objevu došlo, když chemici bombardovali kurium-242 alfa částicemi (atomy helia bez elektronů) v 60-palcovém urychlovači cyklotronových částic podle Chemicool.com.

Každá jaderná reakce vytvořila Cf-245 - izotop s poločasem rozpadu asi 45 minut - a volný neutron. Podle Chemicoolu vědci vyrobili asi 700 000 atomů Cf-245, což je dost na to, aby se vytvořila krychle se stranami měřícími pouze 27 nanometrů. Po chemické analýze vědci potvrdili, že byl objeven nový prvek.

V roce 1958 bylo kalifornie poprvé izolováno ve větším množství (1,2 mikrogramu) Thompsonem a výzkumníkem Burrisem Cunninghamem v materiálovém zkušebním reaktoru v Idaha prostřednictvím prodlouženého (pětiletého) ozařování plutonia 239.

Použití

Cf-252, kalifornský izotop s poločasem 2,645 let, je velmi silným zdrojem neutronů. Jeden mikrogram (0,000001 gramů) Cf-252 produkuje 170 milionů neutronů za minutu, podle Jefferson Lab. Tento izotop má mnoho použití, včetně působení jako neutronový emitor, poskytující neutrony pro spouštění jaderných reaktorů. Používá se také jako zdroj neutronů k detekci zlatých a stříbrných rud technikou známou jako aktivace neutronů. Používá se v neutronových vlhkoměrech, zařízeních, která mohou detekovat vodu a ropné vrstvy v ropných vrtech, podle Jefferson Lab.

Izotop Cf-252 je cílovým materiálem pro výrobu prvků transcalifornia. Například prvek 118, oganesson, nejtěžší prvek, byl vyroben, když vědci bombardovali kaliforium ionty vápníku, podle Chemicoolu. Cf-252 se také používá k léčbě rakoviny děložního čípku a může pomoci analyzovat obsah síry v ropě.

Nový výzkum

Stále se toho tolik dozví o nejtěžších prvcích v periodické tabulce, jako je kalifornie, berkelium a einsteinium. Thomas E. Albrecht-Schmitt, profesor chemie na Floridské státní univerzitě a jeho výzkumná skupina studují chemické a fyzikální vlastnosti těchto prvků. Jejich výzkum toho, jak se spojují s jinými prvky, přepisuje učebnice.

Jedním z prvních problémů při studiu kalifornie je však její část. Po letech vyjednávání s americkým ministerstvem energetiky dostal Albrecht-Schmitt darováním univerzity 5 miligramů kaliforia. Těchto 5 mg prošlo několika experimenty, což vedlo k objevu, že kalifornie má schopnost vázat se na jiné materiály a oddělit je, podle studie tiskové zprávy v časopisu Science Daily.

Jedno ze studií Albrechta-Schmitta, zveřejněné v časopise Nature Communications, odhalilo, že kalifornie je přechodný prvek, což znamená, že pomáhá propojit jednu část periodické tabulky s další. Konkrétně kalifornie sdílí vlastnosti se třemi předchozími aktinidovými prvky v tabulce - americium, kurium a berkelium - a také se třemi aktinidy, které po něm přicházejí - einsteinium, fermium a mendelevium.

Actinidy se skládají z 15 radioaktivních kovových prvků, od aktinia (Ac, atomové číslo 89) po Lawrencium (Lr, atomové číslo 103) v periodické tabulce. Těžší členové jsou extrémně nestabilní a nevyskytují se přirozeně.

"Zjistili jsme, že kalifornie představuje místo v řadě aktinidových prvků (Ac to Lr), kde se chemie zásadně mění s ohledem na dřívější aktinidy," řekl Albrecht-Schmitt. .

"Počínaje kaliforiem a posilováním prostřednictvím einsteinia, feria a mendelevia a konečně maximalizací u nobelia začíná oxidační stav 2+ dominovat chemii těchto prvků," vysvětlil. "Pro kalifornii přes mendelevium je stav 2+ metastabilní, a tím se vytvářejí chemické a fyzikální vlastnosti, které jsou významně ovlivněny přenosem náboje z ligandů na kovy."

„Fyzici nazývají tuto„ valenční nestabilitu “a vede k řadě neočekávaných elektronických funkcí, jako jsou změny vazby, které jsou podobnější přechodným kovům než k lanthanidům.“

Albrecht-Schmitt poznamenal, že tento výzkum je důležitý ze dvou důvodů: „Za prvé, kalifornie je nejtěžší prvek, pro který lze měřit objemové chemické a fyzikální vlastnosti,“ vysvětluje. "Jeho elektronické vlastnosti jsou významně ovlivněny vnitřními elektrony pohybujícími se ve významných frakcích rychlosti světla. Kalifornie je tedy testovacím místem pro měření toho, jak relativistické účinky mění chemii."

"Za druhé, zatímco tyto vlastnosti jsou méně výrazné u lehčích aktinidů, jako je plutonium, stále jsou přítomny a lze je využít na separační procesy, které se používají k recyklaci použitého jaderného paliva a pomáhají zmírňovat environmentální dědictví studené války," řekl..

Kdo ví?

• Kalifornie je nejtěžší prvek, který byl vyroben ve vážitelných množstvích.
• Spektrum Cf-254 bylo pozorováno u supernov.
• Oak Ridge National Laboratory v Tennessee je jediným výrobcem Cf-252 pro vládu USA.
• Kalifornie je v periodické tabulce považována za transuranový prvek, což znamená „za uranem“. Uran je prvek číslo 92, takže prvky s atomovými čísly vyššími než 92 jsou transuranové prvky.
• Cf-252 se používá k léčbě některých rakovin děložního čípku a mozku, když je záření neúčinné.
• Bylo vyrobeno a studováno pouze několik sloučenin kaliforia, včetně oxidu kaliforného (CfO3), chloridu kaliforného (CfCl3) a oxychloridu kaliforného (CfOCl).