Kalifornium ist ein radioaktives metallisches chemisches Element mit dem Symbol Vgl und der Atomnummer 98. Das Element wurde zuerst an der Universität Kaliforniens, Berkeley 1950 durch das Bombardieren curium mit Alphateilchen (Helium-Ionen) gemacht. Es ist ein actinide Element, das sechste transuranium Element, das zu synthetisieren ist, und hat die zweite höchste Atommasse aller Elemente, die in Beträgen erzeugt worden sind, die groß genug sind, um mit dem Auge ohne Unterstützung (nach dem Einsteinium) zu sehen. Das Element wurde nach Kalifornien und der Universität Kaliforniens genannt. Es ist das schwerste Element, um natürlich auf der Erde vorzukommen; schwerere Elemente können nur durch die Synthese erzeugt werden.

Zwei kristallene Formen bestehen für das Kalifornium unter dem normalen Druck: ein über 900 °C und ein unter 900 °C. Eine dritte Form besteht am Hochdruck. Kalifornium wird langsam in Luft bei der Raumtemperatur trübe. Zusammensetzungen des Kaliforniums werden durch eine chemische Form des Elements, benanntes Kalifornium (III) beherrscht, der an drei chemischen Obligationen teilnehmen kann. Das stabilste von zwanzig bekannten Isotopen des Kaliforniums ist Kalifornium 251, der eine Halbwertzeit von 898 Jahren hat. Diese kurze Halbwertzeit bedeutet, dass das Element in bedeutenden Mengen in der Kruste der Erde nicht gefunden wird. Kalifornium 252, mit einer Halbwertzeit von ungefähr 2.64 Jahren, ist das allgemeinste Isotop verwendet und wird am Eiche-Kamm Nationales Laboratorium in den Vereinigten Staaten und das Forschungsinstitut von Atomreaktoren in Russland erzeugt.

Kalifornium ist eines der wenigen transuranium Elemente, die praktische Anwendungen haben. Die meisten dieser Anwendungen nutzen das Eigentum von bestimmten Isotopen des Kaliforniums aus, um Neutronen auszustrahlen. Zum Beispiel kann Kalifornium verwendet werden, um zu helfen, Kernreaktoren in Gang zu bringen, und es wird als eine Quelle von Neutronen verwendet, wenn man Materialien mit der Neutronbeugung und Neutronspektroskopie studiert. Kalifornium kann auch in der Kernsynthese von höheren Massenelementen verwendet werden; ununoctium (Element 118) wurde durch das Bombardieren des Kaliforniums 249 Atome mit Kalzium 48 Ionen synthetisiert. Der Gebrauch des Kaliforniums muss radiologische Sorgen und die Fähigkeit des Elements in Betracht ziehen, die Bildung von roten Blutzellen durch bioaccumulating im Skelettgewebe zu stören.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Kalifornium ist ein silberfarbenes weißes actinide Metall mit einem Schmelzpunkt 900 ± 30 °C und ein geschätzter Siedepunkt von 1745 °C. Das reine Metall ist verformbar und wird mit einer Rasierklinge leicht geschnitten. Kalifornium-Metall fängt an, über 300 °C, wenn ausgestellt, zu einem Vakuum zu verdampfen. Unter 51 K (220 °C) ist Kalifornium-Metall entweder eisenmagnetisch oder ferrimagnetic (es handelt wie ein Magnet), zwischen 48 und 66 K es ist (ein Zwischenstaat) antimagnetisch, und über 160 K (110 °C) ist es paramagnetisch (magnetische Außenfelder können es magnetisch machen). Es bildet Legierung mit lanthanide Metallen, aber wenig ist über sie bekannt.

Das Element hat zwei kristallene Formen unter 1 Normatmosphäre des Drucks: Eine doppelt-sechseckige Ende-gepackte Form hat Alpha (α) synchronisiert, und eine flächenzentrierte Kubikform hat Beta (β) benannt. Die α-Form besteht unter 900 °C mit einer Dichte von 15.10 g/cm, und die β-Form besteht über 900 °C mit einer Dichte von 8.74 g/cm. An 48 GPa des Drucks bilden die β Änderungen in ein orthorhombic Kristallsystem wegen der De-Lokalisierung des Atoms 5f Elektronen, der sie zum Band befreit.

Das Hauptteil-Modul eines Materials ist ein Maß seines Widerstands gegen den gleichförmigen Druck. Das Hauptteil-Modul des Kaliforniums ist 50 ± 5 GPa, der dreiwertigen lanthanide Metallen ähnlich, aber kleiner ist als vertrautere Metalle, wie Aluminium (70 GPa).

Chemische Eigenschaften und Zusammensetzungen

Kalifornium stellt Wertigkeiten 4, 3, oder 2 aus; wenn es die Zahl von chemischen Obligationen anzeigt, kann sich ein Atom dieses Elements formen. Seine chemischen Eigenschaften werden vorausgesagt, um anderem in erster Linie 3 + Wertigkeit actinide Elemente und das Element-Dysprosium ähnlich zu sein, das der lanthanide über dem Kalifornium im Periodensystem ist. Das Element wird langsam in Luft bei der Raumtemperatur mit der Rate-Erhöhung trübe, wenn Feuchtigkeit hinzugefügt wird. Kalifornium, reagiert wenn geheizt, mit Wasserstoff, Stickstoff oder einem chalcogen (Sauerstoff-Familienelement); Reaktionen mit trockenen wässrigen und Wasserstoffmineralsäuren sind schnell.

Kalifornium ist nur Wasser auflösbar als das Kalifornium (III) cation. Versuche, das +3 Ion in der Lösung abzunehmen oder zu oxidieren, haben gescheitert. Das Element bildet ein wasserlösliches Chlorid, Nitrat, perchlorate, und Sulfat und wird als ein Fluorid, Oxalat oder Hydroxyd hinabgestürzt.

Isotope

Zwanzig Radioisotope des Kaliforniums sind charakterisiert, am stabilsten worden, Kalifornium 251 mit einer Halbwertzeit von 898 Jahren, Kalifornium 249 mit einer Halbwertzeit von 351 Jahren, Kalifornium 250 mit einer Halbwertzeit von 13.08 Jahren und Kalifornium 252 mit einer Halbwertzeit von 2.645 Jahren seiend. Alle restlichen Isotope haben Halbwertzeiten kürzer als ein Jahr, und die Mehrheit von diesen hat Halbwertzeiten kürzer als 20 Minuten. Die Isotope des Kaliforniums erstrecken sich in der Massenzahl von 237 bis 256.

Kalifornium 249 wird vom Beta-Zerfall des Berkeliums 249 gebildet, und die meisten anderen Kalifornium-Isotope werden durch das Unterwerfen des Berkeliums der intensiven Neutronradiation in einem Kernreaktoren gemacht. Obwohl Kalifornium 251 die längste Halbwertzeit hat, ist sein Produktionsertrag nur 10 % wegen seiner Tendenz, Neutronen (hohe Neutronfestnahme) und seine Tendenz zu sammeln, mit anderen Partikeln (hoher Neutronquerschnitt) aufeinander zu wirken.

Kalifornium 252 ist ein sehr starker Neutronemitter, der es äußerst radioaktiv und schädlich macht. Kalifornium 252 erlebt Alpha-Zerfall (der Verlust von zwei Protonen und zwei Neutronen) 96.9 % der Zeit, um curium-248 zu bilden, während die restlichen 3.1 % des Zerfalls spontane Spaltung sind. Ein Mikrogramm (µg) des Kaliforniums 252 strahlt 2.3 Millionen Neutronen pro Sekunde, einen Durchschnitt von 3.7 Neutronen pro spontane Spaltung aus. Die meisten anderen Isotope des Kaliforniums verfallen zu Isotopen von curium (Atomnummer 96) über den Alpha-Zerfall.

Geschichte

Kalifornium wurde zuerst an der Universität Kaliforniens, Berkeley von den Physik-Forschern Stanley G. Thompson, der Kenneth Street, II synthetisiert. Albert Ghiorso und Glenn T. Seaborg auf oder ungefähr am 9. Februar 1950. Es war das sechste transuranium zu entdeckende Element; die Mannschaft hat seine Entdeckung am 17. März 1950 bekannt gegeben.

Um Kalifornium zu erzeugen, wurde ein mikrogramm-großes Ziel von curium-242 mit 35 MeV-Alphateilchen im Zyklotron an Berkeley, Kalifornien bombardiert, das Kalifornium 245 plus ein freies Neutron erzeugt hat.

: +  +

Nur ungefähr 5,000 Atome des Kaliforniums wurden in diesem Experiment erzeugt, und diese Atome hatten eine Halbwertzeit von 44 Minuten.

Die Entdecker haben das neue Element nach Kalifornien und der Universität Kaliforniens genannt. Das war eine Brechung aus der Tagung, die für Elemente 95 bis 97 verwendet ist, der Inspiration davon gezogen hat, wie die Elemente direkt über ihnen im Periodensystem genannt wurden. Jedoch hat das Element direkt über dem Element 98 im Periodensystem, Dysprosium, einen Namen, der einfach "hart bedeutet, an zu kommen", so haben sich die Forscher dafür entschieden, die informelle Namengeben-Tagung beiseite zu legen. Sie haben hinzugefügt, dass "das Bestes, das wir tun können, darauf hinweisen soll [dass]... Forscher es vor einem Jahrhundert schwierig gefunden haben, nach Kalifornien zu kommen."

Wägbare Mengen des Kaliforniums wurden zuerst durch das Ausstrahlen von Plutonium-Zielen an den Materialien erzeugt, die Reaktor an Idaho Nationales Laboratorium Prüfen; und diese Ergebnisse wurden 1954 berichtet. Die hohe spontane Spaltungsrate des Kaliforniums 252 wurde in diesen Proben beobachtet. Das erste Experiment mit dem Kalifornium in der konzentrierten Form ist 1958 vorgekommen. Das Isotop-Kalifornium 249 zum Kalifornium 252 wurde isoliert, dass dasselbe Jahr von einer Probe von Plutonium 239, der mit Neutronen in einem Kernreaktoren seit fünf Jahren bestrahlt worden war. Zwei Jahre später, 1960, haben Burris Cunningham und James Wallman vom Strahlenlaboratorium von Lawrence der Universität Kaliforniens die ersten Kalifornium-Zusammensetzungen — Kalifornium trichloride, Kalifornium oxychloride und Kalifornium-Oxyd geschaffen — indem sie Kalifornium mit dem Dampf und der Salzsäure behandelt haben.

High Flux Isotope Reactor (HFIR) an Oak Ridge National Laboratory (ORNL) im Eiche-Kamm, Tennessee, hat angefangen, kleine Gruppen des Kaliforniums in den 1960er Jahren zu erzeugen. Vor 1995 hat der HFIR nominell 500 Milligramme des Kaliforniums jährlich erzeugt. Plutonium, das durch das Vereinigte Königreich in die Vereinigten Staaten unter dem 1958-US-vereinigten-Königreich Gegenseitige Verteidigungsabmachung geliefert ist, wurde für die Kalifornium-Produktion verwendet.

Die Atomenergie-Kommission hat Kalifornium 252 an industrielle und akademische Kunden am Anfang der 1970er Jahre für 10 $ pro Mikrogramm verkauft, und ein Durchschnitt von 150 Mg des Kaliforniums 252 wurden jedes Jahr von 1970 bis 1990 verladen. Kalifornium-Metall war zuerst 1974 von Haire und Baybarz bereit, der Kalifornium (III) Oxyd mit Lanthan-Metall reduziert hat, um Mikrogramm-Beträge des Submikrometers dicke Filme zu erhalten.

Ereignis

Sehr bestehen Minutenbeträge des Kaliforniums auf der Erde wegen Neutronfestnahme-Reaktionen und Beta-Zerfalls in sehr hoch konzentrierten Uran tragenden Ablagerungen. Spuren des Kaliforniums können nahe Möglichkeiten gefunden werden, die das Element im Mineraluntersuchen und in ärztlichen Behandlungen verwenden. Das Element ist in Wasser ziemlich unlöslich, aber es klebt gut an gewöhnlichem Boden; und Konzentrationen davon im Boden können 500mal höher sein als im Wasser, das die Boden-Partikeln umgibt.

Der radioaktive Niederschlag von der atmosphärischen Kernprüfung vor 1980 hat einen kleinen Betrag des Kaliforniums zur Umgebung beigetragen. Kalifornium-Isotope mit Massenzahlen 249, 252, 253, und 254 sind im radioaktiven Staub beobachtet worden, der von der Luft nach einer Kernexplosion gesammelt ist. Kalifornium ist nicht ein Hauptradionuklid an USA-Energieministerium-Vermächtnis-Seiten, seitdem es in großen Mengen nicht erzeugt wurde.

Wie man

einmal berichtete, war Kalifornium in Supernova-Spektren gefunden worden, aber das ist nachher als eine falsche Identifizierung betrachtet worden.

Produktion

Kalifornium wird in Kernreaktoren und Partikel-Gaspedalen erzeugt. Kalifornium 250 wird durch das Bombardieren des Berkeliums 249 mit Neutronen, das Formen des Berkeliums 250 über die Neutronfestnahme (n, γ) der abwechselnd schnell Beta-Zerfall (β) zum Kalifornium 250 in der folgenden Reaktion gemacht:

: (n, γ)  + β\

Die Beschießung des Kaliforniums 250 mit Neutronen erzeugt Kalifornium 251 und Kalifornium 252.

Das anhaltende Ausstrahlen von Americium, curium, und Plutonium mit Neutronen erzeugt Milligramm-Beträge des Kaliforniums 252 und Mikrogramm-Beträge des Kaliforniums 249. Bezüglich 2006, curium Isotope 244 bis 248 werden durch Neutronen in speziellen Reaktoren bestrahlt, um in erster Linie Kalifornium 252 mit kleineren Beträgen von Isotopen 249 bis 255 zu erzeugen.

Mikrogramm-Mengen des Kaliforniums 252 sind für den kommerziellen Gebrauch durch die amerikanische Kerndurchführungskommission verfügbar. Nur zwei Seiten erzeugen Kalifornium 252 - der Eiche-Kamm Nationales Laboratorium in den Vereinigten Staaten und das Forschungsinstitut von Atomreaktoren in Dimitrovgrad, Russland. Bezüglich 2003 erzeugen die zwei Seiten 0.25 Gramme und 0.025 Gramme des Kaliforniums 252 pro Jahr beziehungsweise.

Drei Kalifornium-Isotope mit bedeutenden Halbwertzeiten werden erzeugt, insgesamt 15 Neutronfestnahmen durch Uran 238 ohne Atomspaltung oder Alpha-Zerfall verlangend, der während des Prozesses vorkommt. Kalifornium 253 ist am Ende einer Produktionskette, die mit Uran 238 anfängt, schließt mehrere Isotope von Plutonium, Americium, curium, Berkelium und den Kalifornium-Isotopen 249 bis 253 ein (sieh Diagramm).

Anwendungen

Kalifornium 252 hat mehrere Spezialanwendungen als ein starker Neutronemitter, und jedes Mikrogramm des frischen Kaliforniums erzeugt 139 Millionen Neutronen pro Minute. Dieses Eigentum macht Kalifornium nützlich als eine Neutronanlauf-Quelle für einige Kernreaktoren und als ein tragbarer (Nichtreaktor gestützt) Neutronquelle für die Neutronaktivierungsanalyse, um Spur-Beträge von Elementen in Proben zu entdecken. Neutronen vom Kalifornium werden als eine Behandlung von bestimmten Hals- und Gehirnkrebsen verwendet, wo andere Strahlentherapie unwirksam ist. Es ist in Bildungsanwendungen seit 1969 verwendet worden, als das Institut von Georgia für die Technologie ein Darlehen von 119 µg des Kaliforniums 252 vom Savanne-Flusswerk erhalten hat. Es wird auch mit elementaren Online-Kohlenanalysatoren und Schüttgut Analysatoren in den Kohlen- und Zementindustrien verwendet.

Das Neutrondurchdringen in Materialien macht Kalifornium nützlich in Entdeckungsinstrumenten wie Kraftstoffstange-Scanner; die Neutronröntgenografie des Flugzeuges und der Waffenbestandteile, um Korrosion, schlechte Schweißstellen zu entdecken, kracht und gefangene Feuchtigkeit; und in tragbaren Metallentdeckern. Neutronfeuchtigkeit misst Gebrauch-Kalifornium 252, um Wasser- und Erdölschichten in Ölquellen als eine tragbare Neutronquelle für das Gold- und Silberuntersuchen nach der Sofortanalyse zu finden, und Grundwasser-Bewegung zu entdecken. Der Hauptgebrauch des Kaliforniums 252 1982, war in der Größenordnung vom Gebrauch, Reaktoranlauf (48.3 %), Kraftstoffstange (25.3 %) und Aktivierungsanalyse (19.4 %) scannend. Vor 1994 wurde der grösste Teil des Kaliforniums 252 in der Neutronröntgenografie (77.4 %) mit der Kraftstoffstange verwendet (12.1 %) und dem Reaktoranlauf (6.9 %) als wichtiger, aber entfernter sekundärer Gebrauch scannend.

Kalifornium 251 hat eine sehr kleine kritische Masse (ungefähr 5 Kg), hohe tödliche Wirkung, und eine relativ kurze Periode des toxischen Umweltausstrahlens. Die niedrige kritische Masse des Kaliforniums hat zu einigen übertriebenen Forderungen über den möglichen Gebrauch für das Element geführt.

Im Oktober 2006 haben Forscher bekannt gegeben, dass drei Atome von ununoctium (Element 118) am Gemeinsamen Institut für die Kernforschung in Dubna, Russland, als das Produkt der Beschießung des Kaliforniums 249 mit Kalzium 48 identifiziert worden waren, es das schwerste jemals synthetisierte Element machend. Das Ziel für dieses Experiment hat ungefähr 10 Mg des Kaliforniums 249 abgelegte auf einer Titan-Folie des 32-Cm-Gebiets enthalten. Kalifornium ist auch verwendet worden, um andere transuranium Elemente zu erzeugen; zum Beispiel wurde Element 103 (später genannt Lawrencium) zuerst 1961 durch das Bombardieren des Kaliforniums mit Bor-Kernen synthetisiert.

Vorsichtsmaßnahmen

Kalifornium, dass bioaccumulates im Skelettgewebe Radiation veröffentlicht, die die Fähigkeit des Körpers stört, rote Blutzellen zu bilden. Das Element spielt keine natürliche biologische Rolle in jedem Organismus wegen seiner intensiven Radioaktivität und niedriger Konzentration in der Umgebung.

Kalifornium kann in den Körper davon eingehen, verseuchtes Essen oder Getränke oder durch das Atmen von Luft mit aufgehobenen Partikeln des Elements aufzunehmen. Einmal im Körper werden nur 0.05 % des Kaliforniums den Blutstrom erreichen. Ungefähr 65 % dieses Kaliforniums werden im Skelett, 25 % in der Leber, und der Rest in anderen Organen oder excreted hauptsächlich im Urin abgelegt. Die Hälfte des Kaliforniums, das im Skelett und der Leber abgelegt ist, ist in 50 und 20 Jahren beziehungsweise weg. Das Kalifornium im Skelett klebt an Knochen-Oberflächen vor dem langsamen Abweichen überall im Knochen.

Das Element, ist wenn genommen, in den Körper am gefährlichsten. Außerdem kann Kalifornium 249 und Kalifornium 251 Gewebeschaden äußerlich durch die Gammastrahl-Emission verursachen. Ionisierende Strahlung, die durch das Kalifornium auf dem Knochen und in der Leber ausgestrahlt ist, kann Krebs verursachen.

Referenzen

Bibliografie

Außenverbindungen

• NuclearWeaponArchive.org - Kalifornium
• Gefährliche Substanzen Databank - Kalifornium, radioaktiver