Что делают из калифорния

Что делают из калифорния

Калифорний
← Берклий | Эйнштейний →

Внешний вид простого вещества Радиоактивный металл серебристо-белого цвета Свойства атома Название, символ, номер Калифо́рний / Californium (Cf), 98 Атомная масса
(молярная масса) 251,0796 а. е. м. (г/моль) Электронная конфигурация [Rn] 5f 10 7s 2 Радиус атома 295 пм Химические свойства Электроотрицательность 1,3 (шкала Полинга) Электродный потенциал Cf ← Cf 3+ : −1,93 В
Cf ← Cf 2+ : −2,1 В Степени окисления +2, +3, +4 Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) 15,1 г/см³ Температура плавления 1173,15 К (900 [1] °С, 1652 °F) Температура кипения оценочно 1743 K (1470 °C) Молярная теплоёмкость 29 [2] Дж/(K·моль) Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки гексагональная Параметры решётки a = 3,38, c = 11,03 [3] Отношение c/a 3,26 Номер CAS 7440-71-3 5f 10 7s 2

Калифорний — 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 [4] .

Элемент был впервые синтезирован в 1950 году в Национальной лаборатории Лоуренса 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.

Содержание

История [ править | править код ]

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 [4] .

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

Происхождение названия [ править | править код ]

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 [ править | править код ]

Калифорний производят в двух местах: НИИАР в Димитровграде (Россия), Окриджской 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:

Cf + 3 LiF>>>"> CfF 3 + 3 Li ⟶ Cf + 3 LiF <displaystyle <ce Cf + 3 LiF>>> Cf + 3 LiF>>>"/>

2 Cf + 3 CaO>>>"> Cf 2 O 3 + 3 Ca ⟶ 2 Cf + 3 CaO <displaystyle <ce 2 Cf + 3 CaO>>> 2 Cf + 3 CaO>>>"/> .

Физические и химические свойства [ править | править код ]

Калифорний представляет собой серебристо-белый актинидный металл [5] с температурой плавления 900 ± 30° C и предполагаемой температурой кипения 1470 °C [6] . Чистый металл податлив и легко режется лезвием. Металлический калифорний начинает испаряться при температуре выше 300 °C под вакуумом [7] . Образует сплавы с лантаноидными металлами, но о них мало что известно [7] .

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 1227 °C. [ источник не указан 132 дня ]

По химическим свойствам калифорний подобен актиноидам [4] . Синтезированы галогениды калифорния — CfX3 (X — атом галогена), оксигалогениды — CfOX. Для получения диоксида калифорния CfO2 оксид Cf2O3 окисляют при нагревании кислородом под давлением 10 МПа. В растворах Cf 4+ получают, действуя на соединения Cf 3+ сильными окислителями. Синтезирован твёрдый дииодид калифорния CfI2. Из водных растворов Cf 3+ восстанавливается до Cf 2+ электрохимически.

Читайте также:  Блины на кефире с ветчиной и сыром

Изотопы [ править | править код ]

Известно 17 изотопов калифорния, наиболее стабильными из которых являются 251 Cf с периодом полураспада T1/2 = 900 лет, 249 Cf (T1/2 = 351 год), 250 Cf (T1/2 = 13,08 года) и 252 Cf (T1/2 = 2,645 года) [8] . Последний изотоп имеет высокий коэффициент размножения нейтронов (выше 3) и критическую массу около 5 кг [9] (для металлического шара). Грамм 252 Cf испускает около 3⋅10 12 нейтронов в секунду [10] . 251 Cf упоминается в книге Чингиза Абдуллаева «Символы распада» как элемент миниатюрной ядерной бомбы — «ядерного чемоданчика». Встречающиеся иногда оценки критической массы, составляющие порядка 10 г, относятся к водным растворам солей калифорния.

Применение [ править | править код ]

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 4 млн долларов США, и она вполне оправдана, так как ежегодно получают 40—60 миллиграммов [11]

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 [12] .

Изотоп 249 Cf применяют в научных исследованиях. При работе с ним не требуется защита от нейтронного излучения [4] .

Физиологическое действие [ править | править код ]

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

Калифорний – это химический элемент, полученный искусственным путем. В металлическом виде он мало отличается от большинства драгоценных и менее ценных металлов и обладает белым цветом и сильным серебристым блеском. На этом их сходство заканчивается, дальше – одни различия.

Калифорний вряд ли можно увидеть, ведь его количество — это не килограммы и не граммы, это — атомы. Этот химический элемент впервые появился на свет в невидимой для глаз форме и даже не в обычных лабораторных ретортах, а в реакторах, где происходит распад радиоактивных веществ под влиянием нейтронов.

На фотографии — количество получаемого калифорний-252 в мире за несколько лет и для сравнения человеческий волос, толщина которого составляет — 0,05 мм.

История калифорния-252

Калифорний относится к радиоактивным металлам. Он был получен в 1950 году группой ученых, возглавляемых Гленном Сиборгом, в университете города Беркли (штат Калифорния). Новый химический элемент возник вследствие целенаправленной ядерной реакции — бомбардировки 242-го изотопа кюрия альфа-частицами. Количество калифорния в тот момент составляло всего несколько атомов. Металл в более материальной — твердой форме был получен чуть позже, в 1958 году и имел вид химических соединений.

Название нового элемента ученые связали с именем места, где он «родился». Они также шутили, что его получение было сопряжено с такими трудностями, которые можно сравнить с возможностью первооткрывателей Америки достичь побережья штата Калифорния.

Свойства калифорния-252

Калифорний состоит из 17 радиоактивных изотопов. Наиболее долгоживущим считается 251 изотоп, имеющий период полураспада 900 лет. Самым коротким жизненным сроком — 2,645 года характеризуется 252 изотоп. Характерной особенностью этой разновидности металла является необычайно малая критическая масса. Уже при весе в 5 килограмм (для металлического шара) в нем начинается цепная реакция.

Читайте также:  Что приготовить из творога и клубники

Калифорний-252 наиболее изученный изотоп. Он имеет плотность 15,1 г/куб.см. Температура его плавления составляет 900 °С, а кипения – 1227 °С. Изотоп-252 обладает невообразимым зарядом энергии, высвобождающейся при делении атомов. Всего лишь один грамм этого элемента за секунду способен выпустить 2,4 биллиарда нейтронов, а невидимые невооруженным глазом 0,000001 грамма изотопа за тот же период времени «выдают» больше 2 миллионов нейтронов.

Представить силу энергии этого изотопа поможет лишь следующее сравнение: мощность одного грамма калифорния-252 равняется мощности ядерного реактора среднего размера или мощности 200 килограммов радия, если бы такое количество существовало на планете.

Изотоп-252 обладает высокой токсичностью. Его предельное количество в помещении составляет 0,0000041 Бк/л., а в водоемах – 0,000133 Бк/л.

Добыча и получение калифорния-252

Известно, что калифорний не является природным веществом. Изотоп-252 производится в лабораториях Соединенных Штатов – в городе Оук Ридж, и в промышленном центре России. Его добывают из продуктов, получаемых вследствие облучения радиоактивного плутония либо кюрия мельчайшими частицами – нейтронами.

Этот производственный процесс происходит в ядерных реакторах за защитной оболочкой, которая предохраняет персонал от опасного облучения.

Преобразование исходного радиоактивного металла (плутония, кюрия) в калифорний состоит из нескольких этапов. На этом пути каждый из них распадаясь, превращается в промежуточное вещество – активный изотоп другого металла, который также распадается и «рождает» новый изотоп. Вся линейка распадов выглядит следующим образом: Плутоний-Америций-Кюрий-Берклий-Калифорний. Здесь калифорний-252 является конечным результатом цепочки. Это вещество невозможно превратить в более тяжелый изотоп, так как его ядро слабо откликается на воздействие нейтронами.

На пути преобразования плутония в калифорний из 100% ядер распадается 99,7%. Лишь 0,3% ядер удерживается от распада и проходит до конца весь этап. На получение одного грамма калифорния-252 затрачивается 10 килограммов плутония-239. Выделение изотопа происходит методом экстракции, экстракционной хроматографии либо вследствие ионного обмена. Чтобы придать ему металлический вид, производится восстановительная реакция.

Ежегодное количество добываемого калифорния-252 составляет 40-80 микрограмм, что соответствует 40-80 миллионным долям грамма. По состоянию на 1975 год суммарное производство и продажа изотопа составила 63 миллиграмма. Сегодня ядерные физики работают над тем, чтобы вывести годовой выпуск этого «концентрата» энергии на миллиграммовый уровень.

По оценкам специалистов мировой запас калифорния составляет не более 5 граммов. Масштабы производства и способы получения напрямую влияют на его стоимость. Калифорний-252 – самый дорогой в мире промышленный металл. Стоимость его одного грамма в разные годы варьировала от 6,5 до 27 миллионов долларов.

Самый ценный и дорогой из известных в мире металлов — калифорний-252

Применение калифорния-252

Несмотря на столь высокую цену, существует множество отраслей, где калифорний-252 является активным участником рабочего процесса. Виной тому – впечатляющие свойства изотопа.

Прежде всего, он незаменимый элемент для многих исследований в области деления ядер и изучения космического пространства – дальних планет и звезд, и более близкой «соседки» Луны.

Калифорний-252, обладающий способностью излучать поток нейтронов, применяется при поиске и добыче полезных ископаемых. Такой миниатюрный источник позволяет обнаруживать серебро и золото. Он также является помощником в определении глубинных слоев, несущих воду и нефть. Способности изотопа используются в работе нейтронных датчиков, определяющих степень влажности.

Нейтронная радиография помогает проверять целостность и обнаруживать повреждения в ядерных реакторах, деталях авиационно-космической техники, и в других системах и изделиях. С этой целью ученые разработали нейтронную камеру, где в качестве источника излучения выступает калифорний-252. Подобные портативные приборы незаменимы в поисках особо упакованных наркотиков, которые не могут быть обнаружены рентгеновскими лучами. Излучающие свойства 252 изотопа применяются в металлургической, нефтеперерабатывающей, угольной и химической промышленности.

Читайте также:  Чем можно очистить диван от пятен

Еще одной сферой применения для этого металла является медицина. Здесь он выступает в роли целителя, уничтожающего своими лучами нездоровые ткани организма. Крупица калифорния, расположенная в кончике тоненькой иглы, при введении в ткани разрушает все атипичные клетки. Ввиду низкой скорости пробега нейтронов здоровые участки тела не подвергаются облучению. Нейтронная радиохирургия – это современный и уже опробованный метод лечения онкологических недугов.

Сегодня калифорний-252 исключительно редкий металл. Но у него большое будущее. Каждый работающий реактор способен со временем накапливать сырье, которое может стать исходным для его производства. Это и плутоний, и кюрий, и другие более легкие изотопы калифорния, которые в конечном итоге превращаются в калифорний-252.

Калифорний является радиоактивным металлом, актиноидом. Калифорний – шестой трансурановый элемент, который был обнаружен и произведен Томпсоном и Сиборгом в 1950 году, бомбардируя микрограмм 242Cm ионами гелия в 60-дюймовом циклотроне.

Изотоп 249Cf вытекает из бета-распада 249Bk в то время как более тяжелые изотопы получают интенсивным нейтронным облучением в результате реакций. Существование изотопов 249Cf, 250Cf, 251Cf и 252Cf делает возможным изоляцию калифорния в весомых количествах, так что его свойства могут быть исследованы при наличии макроскопических количеств.

Калифорний-252 – очень сильный излучателя нейтронов. Один его микрограмм излучает 170 000 000 нейтронов в минуту, которые уже представляют биологическую опасность. При работе с калифорнием, работники должны чётко придерживаться правил безопасности.

Поскольку калифорний является очень эффективным источником нейтронов, ученные уже нашли много новых сфер, где можно его применить. Ему уже нашли применение в производстве нейтронных датчиков влажности и в системах определения воды и нефтеносных слоев. Он также используется в качестве портативного источника нейтронов для обнаружения металлов, таких как золото или серебро. По состоянию на май 1975 года, было произведено и продано более 63 мг элемента. Было высказано предположение, что калифорний также может быть получен при взрывах некоторых звезд, называемых сверхновыми, всё дело в том, что радиоактивный распад 254Cf (55 дней полураспада) соглашается с характеристиками кривых блеска таких взрывов, наблюдаемых в телескопы. Калифорний также используется при лечении рака и в некоторых аппаратах визуализации (лицензирование рентген).

Калифорний в среде

Калифорний в природе не встречается на Земле. Калифорний можно встретить за пределами ядерных объектов и научно-исследовательские лаборатории, поскольку он используется в медицинской диагностике и лечении.

Последствия для здоровья

Калифорний-252 – очень сильный излучатель нейтронов. Он известен тем, что он очень радиоактивен. Вот некоторые из опасностей для здоровья, которые должны быть приняты во внимание:

  • Развитие ядерных технологий сопровождается мельчайшими выбросами радиоактивности в атмосферу, почву, океаны, моря, и в грунтовые воды, тем самым заражая животный и растительный мир. Эти элементы могут пересекать виды и концентрироваться в пищевой цепи, подвергая других животных и человека пагубному воздействию.
  • Наибольшей угрозой от этого элемента является повреждение генофонда всех живых видов. Генетические повреждения всегда являются кумулятивными для жизней и поколений людей и животных.
  • Даже воздействие низких доз являются канцерогенными после длительного воздействия. Если хотя бы один ребенок в утробе матери будет иметь дефекты в генах, то последующие дети могут страдать от рака, от повреждений иммунной системы, лейкозов, выкидышей, деформаций.
Ссылка на основную публикацию
Чеснок похожие на лук порей
Лук или чеснок? Рокамболь, он же слоновий чеснок, он же причесночный лук, в России так и называют – лук-чеснок Рокамболь....
Чем можно подкрасить самогон
Сегодня буду рассказывать, чем подкрасить самогон , чтобы получались напитки различных цветов. Например закрасить самогон в изумрудный цвет абсента, либо...
Чем можно покрасить крем чиз
Когда доходит дело до декорирования домашней выпечки, особенно торта, возникает масса вопросов, как сделать это красиво, какие техники стоит использовать,...
Чесночные гренки из черного хлеба рецепт
Привет, мои любимые гурманы! Пишу я этот пост в крайнем возмущении: вы видели, сколько стоят закуски в ресторанах? Как вы...
Adblock detector