Kalifornium

Kalifornium
[Rn] 5f10 7s2 251 Cf 98
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název, značka, číslo	Kalifornium, Cf, 98
Cizojazyčné názvy	lat. Californium
Skupina, perioda, blok	7. perioda, blok f
Chemická skupina	Aktinoidy
Vzhled	kovově stříbrné
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-71-3
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	251,080
Iontový poloměr	Cf2+: 117 pm, Cf3+: 99 pm, Cf4+: 86 pm
Elektronová konfigurace	[Rn] 5f10 7s2
Oxidační čísla	II, III, IV
Elektronegativita (Paulingova stupnice)	1,3
Ionizační energie
První	6,68 eV
Druhá	12,6 eV
Třetí	22,1 eV
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava	hexagonální
Mechanické vlastnosti
Hustota	přibližně 14 g/cm3
Skupenství	pevné
Tvrdost	3–4
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	900 °C (1 173,15 K)
Teplota varu	1470 °C (1 743,15 K)
Elektromagnetické vlastnosti
Bezpečnost
Radioaktivní
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P {{{izotopy}}}
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa).
Dy ⋏ Berkelium ≺ Cf ≻ Einsteinium

Kalifornium (chemická značka Cf, latinsky Californium) je desátý člen řady aktinoidů, šestý transuran, silně radioaktivní kovový prvek, připravovaný uměle ozařováním jader curia, který se v přírodě nevyskytuje.

Pro kalifornium za běžného tlaku existují tři krystalické formy: jedna nad a jedna pod 900 °C (1650 °F). Třetí forma existuje při vysokém tlaku. Kalifornium se na vzduchu při pokojové teplotě pokrývá vrstvou oxidu. Sloučeninám kalifornia dominuje oxidační stav +3. Nejstabilnějším z dvaceti známých izotopů kalifornia je kalifornium-251, jehož poločas rozpadu je 898 let. Tento krátký poločas znamená, že se prvek v zemské kůře nenachází ve významném množství. Kalifornium-252, s poločasem rozpadu asi 2,645 let, je pozorován emisní spektroskopií u zbytků supernov z čehož lze opatrně hypoteticky usoudit že exploze supernovy je vždy vyvolána nahromaděním kritického poměru štěpného materiálu právě ²⁵²Cf. Zároveň je nejběžnějším izotopem kalifornia vytvořeným člověkem a vyrábí se v národním parku Oak Ridge National. Laboratoř ve Spojených státech a Výzkumný ústav atomových reaktorů v Rusku.

Kalifornium je jedním z mála transuranů, které mají praktické využití. Většina z těchto aplikací využívá schopnosti určitých izotopů kalifornia k emisi neutronů. Kalifornium lze použít například k nastartování jaderných reaktorů a používá se jako zdroj neutronů při studiu materiálů pomocí neutronové difrakce a neutronové spektroskopie. Kalifornium lze také použít pro jadernou syntézu těžších prvků; oganesson byl syntetizován bombardováním izotopu kalifornia-249 ionty vápníku-48. Při práci s kaliforniem je nutno dbát na dostatečnou ochranu, protože má schopnost narušit tvorbu červených krvinek bioakumulací v kosterní tkáni.

Fyzikálně-chemické vlastnosti

Kalifornium je stříbřitě bílý aktinidový kov s bodem tání 900 ± 30 °C (1 650 ± 50 °F) a odhadovanou teplotou varu 1 745 K (1 470 °C; 2 680 °F). Čistý kov je tvárný a lze ho snadno řezat žiletkou. Ve vakuu se kalifornium začne odpařovat nad teplotou 300 °C. Pod 51 K (−222 °C; −368 °F) je buď feromagnetický nebo ferimagnetický (chová se jako magnet), mezi 48 a 66 K je antiferomagnetický (mezilehlý stav) a nad 160 K (−113 °C; −172 °F) je paramagnetický (vnější magnetické pole jej může učinit magnetickým). Vytváří slitiny s kovy lanthanoidů, ale o výsledných materiálech je známo jen málo.

Prvek má při standardním atmosférickém tlaku dvě krystalické formy: dvojitě hexagonální uzavřenou formu nazvanou alfa (α) a kubickou formu zaměřenou na označenou beta (β). Forma α existuje pod 600–800 °C s hustotou 15,10 g / cm3 a forma β existuje nad 600–800 °C s hustotou 8,74 g / cm3. Při tlaku 48 GPa se forma β mění na orthorombický krystalický systém v důsledku delokalizace atomů 5f elektronů, což je uvolňuje k vazbě.

Sypný modul materiálu je měřítkem jeho odolnosti vůči rovnoměrnému tlaku. U kalifornia je objemový modul 50 ± 5 GPa, což je podobné trojmocným kovům lanthanoidu, ale menší než užívanější kovy, jako je hliník (70 GPa).

Historie

Kalifornium bylo poprvé připraveno 17. března 1950 bombardováním izotopu curia ²⁴²Cm částicemi α v cyklotronu jaderné laboratoře kalifornské univerzity v Berkeley. Vznikl tak izotop ²⁴⁵Cf s poločasem rozpadu 44 minut. Za jeho objevitele jsou označováni Glenn T. Seaborg, Stanley G. Thompson a Albert Ghiorso, kteří jej pojmenovali podle federálního státu USA, Kalifornie, v němž bylo poprvé syntetizováno.

 242
96 Cm +  4
2 He →  245
98 Cf +  1
0 n

Izotopy

Je známo 20 izotopů kalifornia, z nichž jsou nejstabilnější ²⁵¹Cf s poločasem přeměny 898 let, ²⁴⁹Cf s poločasem 351 let a ²⁵⁰Cf s poločasem 13 let. Všechny zbývající radioaktivní izotopy mají poločas přeměny menší než 3 roky.

Využití

Praktické využití nachází kalifornium především jako silný zdroj neutronů.

• Kalifornium slouží pro nastartování řetězové reakce v jaderném reaktoru při jeho prvním uvádění do provozu.
• V lékařství je kalifornium používáno pro ozařování rakovinných nádorů.
• Při kontrole vad materiálů je kalifornium zdrojem stabilního neutronového toku, který po průchodu testovaným materiálem (součásti letadel, turbíny, tlakové nádoby) poskytuje informaci o možných skrytých vadách jako trhliny, zlomy, oslabená místa a podobně.

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Californium na anglické Wikipedii.

Literatura

• Cotton F. A., Wilkinson J.: Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
• N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků II. 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
• VOHLÍDAL, Jiří; ŠTULÍK, Karel; JULÁK, Alois. Chemické a analytické tabulky. 1. vyd. Praha: Grada Publishing, 1999. ISBN 80-7169-855-5. 

Související články

• Aktinoidy
• Jaderná fyzika

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu kalifornium na Wikimedia Commons
• Slovníkové heslo kalifornium ve Wikislovníku