Калифо́рний — искусственный радиоактивный химический элемент, актиноид , обозначаемый Cf , имеющий атомный номер 98 в периодической системе Менделеева . Известны радиоизотопы с массовыми числами 237—256. Стабильных изотопов не имеет .

Данный элемент был впервые синтезирован в 1950 году в Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (тогда Лаборатория радиации Калифорнийского университета) путём бомбардировки кюрия альфа-частицами (ионами гелия-4). Актиноид, шестой трансурановый элемент, который был когда-либо синтезирован, и имеет вторую по величине атомную массу среди всех элементов, которые были произведены в таких количествах, чтобы их можно было разглядеть невооружённым глазом (после эйнштейния ). Элемент был назван в честь штата Калифорния и университета из этого штата.

История

Получен искусственно в 1950 году американскими физиками С. Томпсоном, К. Стритом, А. Гиорсо и Г. Сиборгом в Калифорнийском университете в Беркли при облучении ²⁴² Cm ускоренными α-частицами .

Первые твёрдые соединения калифорния — ²⁴⁹ Cf ₂ O ₃ и ²⁴⁹ CfOCl получены в 1958 году .

Происхождение названия

Назван в честь Калифорнийского университета в Беркли, где и был получен. Как писали авторы, этим названием они хотели указать, что открыть новый элемент им было так же трудно, как век назад пионерам Америки достичь Калифорнии .

Получение

Калифорний производят в двух местах: НИИАР в Димитровграде (Россия), Ок-Риджской национальной лаборатории в США. ^{[ источник не указан 66 дней ]}

Для производства одного грамма калифорния плутоний или кюрий подвергают длительному нейтронному облучению в ядерном реакторе , от 8 месяцев до 1,5 лет. Затем из получившихся продуктов облучения химическим путём выделяют калифорний. ^{[ источник не указан 66 дней ]}

Металлический калифорний получают путём восстановления фторида калифорния CfF ₃ литием :

${\displaystyle {\ce {CfF3 + 3 Li -> Cf + 3 LiF}}}$

или оксида калифорния Cf ₂ O ₃ кальцием :

${\displaystyle {\ce {Cf2O3 + 3 Ca -> 2 Cf + 3 CaO}}}$ .

От других актиноидов калифорний отделяют экстракционными и хроматографическими методами.

Физические и химические свойства

Калифорний представляет собой серебристо-белый металл с температурой плавления 900 ± 30° C и предполагаемой температурой кипения 1470 °C . Чистый металл податлив и легко режется ножом. Металлический калифорний начинает испаряться при температуре выше 300 °C под вакуумом . Образует сплавы с лантаноидными металлами, но о них мало что известно .

Калифорний — чрезвычайно летучий металл. Существует в двух полиморфных модификациях. Ниже 600 °C устойчива α-модификация с гексагональной решёткой (параметры а = 0,339 нм, с = 1,101 нм), выше 600 °C — β-модификация с кубической гранецентрированной решёткой. Температура плавления металла 900 °C, температура кипения 1470 °C. .

По химическим свойствам калифорний подобен остальным актиноидам . Синтезированы галогениды калифорния CfX ₃ и оксигалогениды CfOX. Для получения диоксида калифорния CfO ₂ оксид Cf ₂ O ₃ окисляют при нагревании кислородом под давлением 10 МПа. В растворах Cf ⁴⁺ получают, действуя на соединения Cf ³⁺ сильными окислителями. Синтезирован твёрдый дииодид калифорния CfI ₂ . Из водных растворов Cf ³⁺ может быть восстановлен до Cf ²⁺ электрохимическим способом.

Изотопы

Известно 17 изотопов калифорния, наиболее стабильными из которых являются ²⁵¹ Cf с периодом полураспада T _1/2 = 900 лет, ²⁴⁹ Cf ( T _1/2 = 351 год), ²⁵⁰ Cf ( T _1/2 = 13,08 года) и ²⁵² Cf ( T _1/2 = 2,645 года) . Последний изотоп имеет высокий коэффициент размножения нейтронов (выше 3) и критическую массу около 5 кг (для металлического шара). Грамм ²⁵² Cf испускает около 3⋅10 ¹² нейтронов в секунду .

Применение

Наибольшее применение нашёл изотоп ²⁵² Cf. Он используется как мощный источник нейтронов в нейтронно-активационном анализе , в лучевой терапии опухолей . Кроме того, изотоп ²⁵² Cf используется в экспериментах по изучению спонтанного деления ядер . Калифорний является чрезвычайно дорогим металлом. Цена 1 грамма изотопа ²⁵² Cf составляет около 27 млн долларов США, и она вполне оправдана, так как ежегодно получают 40—60 миллиграммов .

Продукты распада ядер калифорния-252 ( ²⁵² Cf) с энергией порядка 80—100 МэВ используют для бомбардировки и ионизации пробы в спектрометрии (см. Плазменная десорбционная ионизация ). При делении ядра ²⁵² Cf возникают движущиеся в противоположных направлениях частицы. Одна из частиц попадает в триггерный детектор и сигнализирует о начале отсчёта времени. Другая частица попадает на матрицу пробы, выбивая ионы, которые направляются во времяпролётный масс-спектрометр .

Изотоп ²⁴⁹ Cf применяют в научных исследованиях. При работе с ним не требуется защита от нейтронного излучения . Калифорний является самым дорогим металлом в мире.

Физиологическое действие

Радионуклид ²⁵² Cf высокорадиотоксичен. ПДК в воде открытых водоёмов 1,33⋅10 ⁻⁴ Бк /л.

При поступлении в организм только 0,05 % калифорния попадает в кровь, из этого количества около 65 % попадает в скелет, где он адсорбируется в костной ткани, 25 % — в печень, а остальные 10 % накапливаются в других органах или выводятся из организма .

Излучение калифорния нарушает выработку эритроцитов. Калифорний-249 и калифорний-251 испускают гамма-излучение .

Примечания

Литература

• Калифорний / Киселёв Ю. М. // Исландия — Канцеляризмы. — М. : Большая российская энциклопедия, 2008. — С. 521. — ( Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов ; 2004—2017, т. 12). — ISBN 978-5-85270-343-9 .
• Cunningham, B. B. Californium // The Encyclopedia of the Chemical Elements. — Reinhold Book Corporation, 1968.
• Haire, Richard G. Californium // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (англ.) / Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. — 3rd. — Springer Science+Business Media , 2006. — ISBN 978-1-4020-3555-5 .
• (неопр.) / Jakubke, Hans-Dieter; Jeschkeit, Hans. — Walter de Gruyter , 1994. — ISBN 978-3-11-011451-5 .

Ссылки

• от 10 октября 2004 на Wayback Machine