კალიფორნიუმი

კალიფორნიუმი

98Cf

[251]

5f10 7s2

კალიფორნიუმი (ლათ. Californium; ქიმიური სიმბოლო — ${\ce {Cf}}$) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეშვიდე პერიოდის, ჯგუფგარეშე (ძველი კლასიფიკაციით მესამე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, IIIბ) ხელოვნურად მიღებული რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. განეკუთვნება აქტინოიდების ოჯახს. მისი ატომური ნომერია — 98, t_დნ — 900 °C, t_დუღ — 1470 °C, სიმკვრივე — 15.1 გ/სმ³. სტაბილური იზოტოპები არ გააჩნია. კალიფორნიუმი მიღებულია 1950 წელს ამერიკელი მეცნიერების ს. ტომპსონის, ა. გიორსოს, კ. სტრიტისა და გ. სიბორგის მიერ ${\ce {^{242}Cm (\alpha, 2n) ^{244}Cf}}$ ბირთვული რეაქციით. კალიფორნიუმის მასური რიცხვებია 242-256. მისი პირველი მყარი ნაერთები ${\ce {^{249}Cf2O3}}$ და ${\ce {^{249}CfOCl}}$ მიღებულია 1958 წელს. კალიფორნიუმის ჟანგვის ხარისხია +3 ან +2. ${\ce {^{252}Cf}}$ პრეპარატებს იყენებენ ნეიტრონების წყაროდ.

კალიფორნიუმი, ₉₈Cf

ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	მოვერცხლისფრო ლითონი
მასური რიცხვი	251
კალიფორნიუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი Dy ↑ Cf ↓ (Upb) ბერკელიუმი ← კალიფორნიუმი → აინშტაინიუმი
ატომური ნომერი (Z)	98
პერიოდი	7 პერიოდი
ბლოკი	f-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Rn] 5f10 7s2
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 18, 32, 28, 8, 2
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	მყარი სხეული
დნობის ტემპერატურა	900 °C ​(1173 K, ​​1652 °F)
დუღილის ტემპერატურა	1470 °C ​(1743 K, ​​2678 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.)	15.1 გ/სმ3
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	+2, +3, +4, +5
ელექტროდული პოტენციალი	Cf←Cf3+ –1.93 ვ Cf←Cf2+ –2.1 ვ
ელექტრო­უარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 1.3
იონიზაციის ენერგია	1: 608 კჯ/მოლ
კალიფორნიუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	სინთეზირების შედეგად
მესრის სტრუქტურა	ჰექსაგონალური
მესრის პერიოდი	11.03 Å
მოოსის მეთოდი	3–4
CAS ნომერი	7440-71-3
ისტორია
აღმომჩენია	ს. ტომპსონი, ა. გიორსო, კ. სტრიტი და გ. სიბორგი (1950)
კალიფორნიუმის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 248Cf სინთ 7002333500000000000♠333.5 დღ-ღ α (100%) 244Cm სდ (2.9×10−3%) – 249Cf სინთ 7002351000000000000♠351 წ α (100%) 245Cm სდ (5.0×10−7%) – 250Cf სინთ 7001130800000000000♠13.08 წ α (99.92%) 246Cm სდ (0.08%) – 251Cf სინთ 7002898000000000000♠898 წ α 247Cm 252Cf სინთ 7000264500000000000♠2.645 წ α (96.91%) 248Cm SF (3.09%) – 253Cf სინთ 7001178100000000000♠17.81 დღ-ღ β− (99.69%) 253Es α (0.31%) 249Cm 254Cf სინთ 7001605000000000000♠60.5 დღ-ღ SF (99.69%) – α (0.31%) 250Cm
კალიფორნიუმი ვიკისაწყობში •

კალიფორნიუმი ერთ-ერთი ყველაზე ძვირადღირებული ლითონია დედამიწაზე.

ისტორია

მიღებული ხელოვნურად 1950 წელს სიბორგის ჯგუფის მიერ კალიფორნიის უნივერსიტეტი ბერკლიში.

კალიფორნიუმის პირველი მყარი შენაერთები — ²⁴⁹Cf₂O₃ и ²⁴⁹CfOCl მიღებული იქნა 1958 წელს.

სახელწოდების წარმოშობა

სახელი მიენიჭა კალიფორნიის ბერკლის უნივერსიტეტის პატივსაცემად, სადაც იქნა მიღებული. როგორც ავტორები წერდნენ, ამ სახელწოდებით მათ უნდოდათ მიენიშნებინათ, რომ ახალი ელემენტის აღმოჩენა ისევე ძნელი იყო მათთვის, როგორც საუკუნის წინათ ამერიკის პიონერების მიერ კალიფორნიამდე მიღწევა.

მიღება

კალიფორნიუმს აწარმოებენ ორ ადგილას: დიმიტროვგრადი რუსეთის ფედერაციაში და ოკ-რიჯის ეროვნული ლაბორატორიაში აშშ.

ერთი გრამი კალიფორმიუმის მისაღებად პლუტონიუმზე ან კიურიუმზე აწარმოებენ ხანგრძლივ ნეიტრონულ დასხივებას ბირთვულ რეაქტორში, 8 თვიდან 1,5 წლამდე. შემდეგ მიღებული დასხივებული პროდუქტიდან ქიმიური გზით გამოყოფენ კალიფორნიუმს.

ლითონურ კალიფორნიუმს მიიღებენ კალიფორნიუმის ფტორიდიდან CfF₃ ლითიუმის მეშვეობით აღდგენით:

${\mathsf {CfF_{3}+3Li\rightarrow Cf+3LiF}}$

ან კალიფორნიუმის ოქსიდის Cf₂O₃ კალციუმის მეშვეობით აღდგენით:

${\mathsf {Cf_{2}O_{3}+3Ca\rightarrow 2Cf+3CaO}}$

სხვა აქტინოიდებისაგან კალიფორნიუმს გამოყოფენ ექსტრაქციის და ქრომატოგრაფიის მეთოდებით.

ფიზიკური და ქიმიური თვისებები

კალიფორნიუმი — მეტად "მფრინავი" ლითონია. არსებობს ორი პოლიმორფული მოდიფიკაციის სახით. 600 °C-ზე დაბლა მდგრადია α-მოდიფიკაცია ჰექსოგონალური მესრით (პარამეტრები а = 0,339 ნმ, с = 1,101 ნმ), 600 °C-ზე მაღლა — β-მოდიფიკაცია კუბური წახნაგცენტრირებული მესრით. ლითონის დნობის ტემპერატურა 900 °C, დუღილის ტემპერატურა 1227 °C.

ქიმიური თვისებებით კალიფორნიუმი ჰგავს ლანთანოიდებს. კალიფორნიუმის სინთეზირებული ჰალოგენიდებია — CfX₃ (X — ჰალოგენის ატომი), ოქსიჰალოგენოდებია — CfOX. კალიფორნიუმის დიოქსიდის მისაღებად CfO₂ ოქსიდს Cf₂O₃ ჟანგავენ წნევის 10 მპა. ქვეშ ჟაგბადის გახურებით. ხსნარებში Cf⁴⁺ მიიღებენ, Cf³⁺ შენაერთებზე ძლიერი მჟანგავების ზემოქმედებით. სინთეზირებულია სინთეზირებულია მყარი კალიფორნიუმის დიოდიდი CfI₂. Cf³⁺-ის წყლის ხსნარებიდან აღადგენენ ელექტროქიმიურად Cf²⁺-მდე.

იზოტოპები

ცნობილია კალიფორნიუმის 17 იზოტოპი, რომელთაგან ყველაზე სტაბილურია ²⁵¹Cf რომლის ნახევრადდაშლის პერიოდია T_1/2=900 წელი, ²⁴⁹Cf (T_1/2=351 წელი), ²⁵⁰Cf (T_1/2=13,08 წელი) და ²⁵²Cf (T_1/2=2,645 წელი). ბოლო იზოტოპს ააქვს მაღალი ნეიტრონების გამრავლების კოეფიციენტი (3-ზე მეტი) და კრიტიკული მასა მიახლოებით 5 კგ (ლითონის სფეროსათვის). 1 გრამი ²⁵²Cf უშვებს (ასხივებს) მიახლოებით 3×10¹² ნეიტრონს წამში. ²⁵¹Cf მოიხსენიება ჩინგიზ აბდულაევის წიგნში «დაშლის სიმბოლოები» როგორც მინიატურული ატომური ბომბის «ბირთვული ჩემოდანის» ელემენტი.

გამოყენება

ყველაზ ემეტი გამოყენება ჰპოვა იზოტოპმა - ²⁵²Cf. ის გამოიყენება ნეიტრონულ-აქტივაციურ ანალიზში როგორც ნეიტრონების მძლავრი წყარო, სიმსივნეების სხივურ თერაპიაში. ამას გარდა, იზოტოპი ²⁵²Cf გამოიყენება სპონტანური ბირთვის გაყოფის ექსპერიმენტებში. კალიფორნიუმი წარმოადგენს ძალიან ძვირად ღირებულ ლითონს. 1 გრამი იზოტოპ ²⁵²Cf-ის ფასია მიახლოებით 250 მლნ. აშშ დოლარი, და ეს საკმაოდ სამართლიანია, რადგანაც ყოველ წელს მიიღებენ 20–40 მილიგრამს, ხოლო საერთო მსოფლიო რეზერვი არ აღემატება 8 გრამს.

80-100 მევ ენერგიის მქონე კაიფორნიუმი-252-ის (²⁵²Cf) ბირთვის დაშლის პროდუქტები გამოიყენება სპექტომეტრიაში ნიმუშების ბომბარდირებისათვის და მათი იონიზაციისათვის (იხ. პლაზმური დესორბციული იონიზაცია). იზოტოპ ²⁵²Cf-ის ბირთვის გაყოფისას წარმოიქმნება საწინააღმდეგო მიმართულებით მოძრავი ნაწილაკები. ნაწილაკების ერთი ნაწილი ხვდება ტრიგერულ დეტექტორში და იძლევა სიგნალს დროის ათვლის დაწყების შესახებ. სხვა ნაწილაკების ნაწილი ხვდება ნიმუშის მატრიცაში, და ამოაგდებს იონებს, რომლებიც მიემართებიან დროისმფრინავ მასების - სპექტომეტრში (time of flight mass spectrometer, TOF-MS).

ფიზიოლოგიური მოქმედება

²⁵²Cf-ის რადიონუკლიდები ძალიან ტოქსიკურია. მისი ზღვრული დასაშვები კონცენტრაცია (ზდკ) ღია ყალსაცავების წყალში შეადგენს 1,33×10⁻⁴ ბკ/ლ.

რესურსები ინტერნეტში

• კალიფორნიუმი Webelements-ზე
• კალიფორნიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში დაარქივებული 2018-12-03 საიტზე Wayback Machine.

სქოლიო

პორტალი ქიმია