Калифорний

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 (в то время Лаборатория радиации Калифорнийского университета) путём бомбардировки кюрия альфа-частицами (ионами гелия-4). Актиноид, шестой синтезированный трансурановый элемент. 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 в США и университета оттуда.

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

Первые твёрдые соединения калифорния — ²⁴⁹Cf₂O₃ и ²⁴⁹CfOCl получены в 1958 году.

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.

Калифорний производят в двух местах: НИИАР в Димитровграде (Россия), Ок-Риджской национальной лаборатории в США.

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.

Металлический калифорний получают путём восстановления фторида калифорния CfF₃ литием:

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

или оксида калифорния Cf₂O₃ кальцием:

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

От других актиноидов калифорний отделяют экстракционными и хроматографическими методами.

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 CfX₃ и оксигалогениды CfOX. Для получения диоксида калифорния CfO₂ оксид Cf₂O₃ окисляют при нагревании кислородом под давлением 10 МПа. В растворах Cf⁴⁺ получают, действуя на соединения Cf³⁺ сильными окислителями. Синтезирован твёрдый дииодид калифорния CfI₂. Из водных растворов Cf³⁺ может быть восстановлен до Cf²⁺ электрохимическим способом.

Известно 17 изотопов калифорния, наиболее стабильными из которых являются ²⁵¹Cf с периодом полураспада T_1/2 = 900 лет, ²⁴⁹Cf (T_1/2 = 351 год), ²⁵⁰Cf (T_1/2 = 13,08 года) и ²⁵²Cf (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 ²⁵²Cf испускает около 3⋅10¹² нейтронов в секунду.

Наибольшее применение нашёл изотоп ²⁵²Cf. Он используется как мощный источник нейтронов в нейтронно-активационном анализе, в лучевой терапии опухолей. Кроме того, изотоп ²⁵²Cf используется в экспериментах по изучению спонтанного деления ядер.

Калифорний является чрезвычайно дорогим металлом. Цена 1 грамма изотопа ²⁵²Cf составляет около 27 млн долларов США, и она вполне оправдана, так как ежегодно получают 40—60 миллиграммов.Калифорний является самым дорогим металлом в мире.

Продукты распада ядер калифорния-252 (²⁵²Cf) с энергией порядка 80—100 МэВ используют для бомбардировки и ионизации пробы в спектрометрии (см. Плазменная десорбционная ионизация). При делении ядра ²⁵²Cf 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 ²⁴⁹Cf применяют в научных исследованиях. При работе с ним не требуется защита от нейтронного излучения.

Радионуклид ²⁵²Cf 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.

• 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.
• Concise Encyclopedia Chemistry (неопр.) / Jakubke, Hans-Dieter; Jeschkeit, Hans. — Walter de Gruyter, 1994. — ISBN 978-3-11-011451-5.

• Калифорний на Webelements Архивная копия от 10 октября 2004 на Wayback Machine

1. Калифорния
2. Изотопы калифорния
3. Эйнштейний
4. Верхняя Калифорния
5. История Калифорнии
6. Минорные актиноиды
7. Синтезированные химические элементы
8. Калифорнии
9. Аргуэльо, Хосе Дарио
10. Актиноиды
11. Сакраменто (Калифорния)
12. Лос-Анджелес
13. Соединённые Штаты Америки
14. Сан-Франциско
15. Национальная лаборатория имени Лоуренса в Беркли
16. Калифорнийский университет в Беркли
17. Испанские экспедиции к северо-западному побережью Америки
18. Голливуд
19. Портола-и-Ровира, Гаспар де
20. Короткая форма периодической системы элементов