Fakten über Californium

Californium ist ein synthetisches, radioaktives Element, das in der Natur nicht vorkommt. Es ist ein Actinoid: eines von 15 radioaktiven, metallischen Elementen, die am Ende des Periodensystems gefunden werden. Das reine Metall ist silbrig-weiß, formbar und so weich, dass es leicht mit einer Rasierklinge geschnitten werden kann. Californium ist mäßig chemisch reaktiv. Es trübt langsam an der Luft bei Raumtemperatur - kleine Stücke oder Folien des Metalls beginnen zu oxidieren, aber nicht heftig.

Nur die Fakten

  • Atomzahl (Anzahl der Protonen im Kern): 98
  • Atomsymbol (auf dem Periodensystem der Elemente): Cf
  • Atomgewicht (durchschnittliche Masse des Atoms): 251
  • Dichte: Unbekannt
  • Phase bei Raumtemperatur: Feststoff
  • Schmelzpunkt: 1.652 F (900 C)
  • Siedepunkt: Unbekannt
  • Anzahl der Isotope (Atome desselben Elements mit unterschiedlicher Anzahl von Neutronen): 20 Isotope, deren Halbwertszeiten mit den Massenzahlen 237 bis 256 bekannt sind.
  • Häufigste Isotope: Keine natürlich vorkommenden Isotope

Alle Californium-Isotope sind radioaktiv. Cf-251 ist mit einer Halbwertszeit von etwa 800 Jahren am stabilsten. Das Isotop Cf-252 ist ein sehr starker Neutronenstrahler, dh es hat die ungewöhnliche Eigenschaft, Neutronen abzugeben, wenn es zerbricht. Isotope, die sich so verhalten, sind laut Chemistry Explained sehr ungewöhnlich. Cf-252 wird in einer Vielzahl von Branchen verwendet: militärische Anwendungen, Metalldetektoren und als eine Möglichkeit, Metallermüdung und -stress in Flugzeugen zu erkennen.

Entdeckung

Im Jahr 1950 produzierten die amerikanischen Wissenschaftler Stanley Thompson, Kenneth Street, Albert Ghiorso und Glenn Seaborg zunächst Californium in einem Labor an der University of California, Berkeley. Es war das sechste synthetische Transuranelement ("jenseits von Uran") in der Actinidengruppe, das entdeckt wurde. Die Entdeckung geschah, als die Chemiker Curium-242 mit Alphateilchen (Heliumatome ohne Elektronen) in einem 60-Zoll-Zyklotron-Teilchenbeschleuniger bombardierten, gemäß Chemicool.com.

Jede Kernreaktion erzeugte Cf-245 - ein Isotop mit einer Halbwertszeit von etwa 45 Minuten - und ein freies Neutron. Die Wissenschaftler produzierten rund 700.000 Atome von Cf-245, gerade genug, um einen Würfel mit Seiten von nur 27 Nanometern zu machen, so Chemicool. Nach einer chemischen Analyse bestätigten die Wissenschaftler, dass ein neues Element entdeckt wurde.

Im Jahr 1958 wurde Californium in größeren Mengen (1,2 Mikrogramm) erstmals von Thompson und dem Forscher Burris Cunningham am Material Testing Reactor in Idaho über verlängerte (fünf Jahre) Neutronenbestrahlung von Plutonium-239 isoliert.

Verwendet

Cf-252, ein Californium-Isotop mit einer Halbwertszeit von 2.645 Jahren, ist eine sehr starke Neutronenquelle. Ein Mikrogramm (0,000001 Gramm) Cf-252 produziert laut Jefferson Lab 170 Millionen Neutronen pro Minute. Dieses Isotop hat eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich der Funktion als Neutronenstrahler, der Neutronen für die Inbetriebnahme von Kernreaktoren liefert. Es wird auch als Neutronenquelle verwendet, um Gold- und Silbererze durch eine als Neutronenaktivierung bekannte Technik zu detektieren. Es wird in den Neutronenfeuchtigkeitsmessern verwendet, Vorrichtungen, die Wasser und Öl-tragende Schichten in den Ölbohrlöchern, entsprechend Jefferson Lab erkennen können.

Das Isotop Cf-252 ist ein Target-Material zur Herstellung von Transcalifornium-Elementen. Zum Beispiel wurde Element 118, Ognesson, das schwerste Element, produziert, als Wissenschaftler Californium mit Calciumionen bombardierten, so Chemicool. Cf-252 wird auch zur Behandlung von Gebärmutterhalskrebs verwendet und kann helfen, den Schwefelgehalt von Erdöl zu analysieren.

Neue Forschung

Über die schwersten Elemente des Periodensystems wie Californium, Berkelium und Einsteinium gibt es noch so viel zu lernen. Thomas E. Albrecht-Schmitt, Professor für Chemie an der Florida State University und seine Arbeitsgruppe untersuchen die chemischen und physikalischen Eigenschaften dieser Elemente. Ihre Forschung darüber, wie sie sich mit anderen Elementen verbinden, ist das Umschreiben von Lehrbüchern.

Eines der ersten Probleme bei der Erforschung von Californium ist jedoch, ein Stück davon zu bekommen. Nach Jahren der Verhandlungen mit dem US-Energieministerium erhielt Albrecht-Schmitt 5 Milligramm Californium durch eine Stiftung an die Universität. Diese 5 mg haben sich durch mehrere Experimente ausgedehnt, was zu der Entdeckung führte, dass Californium die Fähigkeit besitzt, sich mit anderen Materialien zu verbinden und diese zu trennen, so eine Studie, die in Science Daily veröffentlicht wurde.

Eine Studie von Albrecht-Schmitt, die in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, zeigte, dass Californium ein Übergangselement ist, was bedeutet, dass es hilft, einen Teil des Periodensystems mit dem nächsten zu verknüpfen. Genauer gesagt, Californium teilt Eigenschaften mit den drei vorherigen Actinidenelementen in der Tabelle - Americium, Curium und Berkelium - sowie die drei Actiniden, die danach kommen - Einsteinium, Fermium und Mendelevium.

Die Actinoide bestehen aus 15 radioaktiven, metallischen Elementen, von Actinium (Ac, Ordnungszahl 89) bis Lawrencium (Lr, Ordnungszahl 103) im Periodensystem. Die schwereren Mitglieder sind extrem instabil und kommen nicht natürlich vor.

"Wir haben entdeckt, dass Californium einen Platz in der Reihe der Actinoidelemente (Ac bis Lr) einnimmt, in der sich die Chemie im Vergleich zu den früheren Actinoiden grundlegend ändert", sagte Albrecht-Schmitt gegenüber Live Science.

"Beginnend bei Californium und Verstärkung durch Einsteinium, Fermium und Mendelevium und schließlich Maximierung bei Nobelium, beginnt die Oxidationsstufe 2+ die Chemie dieser Elemente zu dominieren", erklärte er. "Für Californium durch Mendelevium ist der 2+ -Zustand metastabil, und dies schafft chemische und physikalische Eigenschaften, die durch den Ladungstransfer von den Liganden zu den Metallen erheblich beeinflusst werden."

"Physiker nennen dies Valenzinstabilität", und es entstehen unerwartete elektronische Eigenschaften wie Bindungsänderungen, die Übergangsmetallen ähnlicher sind als Lanthanoide. "

Albrecht-Schmitt wies darauf hin, dass diese Forschung aus zwei Gründen wichtig ist: "Erstens ist Californium das schwerste Element, für das chemische und physikalische Eigenschaften gemessen werden können", erklärt er. "Seine elektronischen Eigenschaften werden wesentlich durch seine inneren Elektronen beeinflusst, die sich bei bedeutenden Lichtgeschwindigkeitsabschnitten bewegen. Daher ist Californium ein Testbett, um zu messen, wie relativistische Effekte die Chemie verändern."

"Zweitens sind diese Eigenschaften in leichteren Aktiniden wie Plutonium weniger ausgeprägt, aber sie sind immer noch vorhanden und können in Trennverfahren genutzt werden, die verwendet werden, um verbrauchten Kernbrennstoff zu recyceln und das ökologische Erbe des Kalten Krieges zu mindern", sagte er .

Wer wusste?

  • Californium ist das schwerste Element, das in wägbaren Mengen produziert wurde.
  • Das Spektrum von Cf-254 wurde in Supernovae beobachtet.
  • Das Oak Ridge National Laboratory in Tennessee ist der einzige Hersteller von Cf-252 für die US-Regierung.
  • Californium wird als ein Transuranelement betrachtet, was "jenseits von Uran" im Periodensystem bedeutet. Uran ist Element Nummer 92, Elemente mit Ordnungszahlen über 92 sind Transurane.
  • Cf-252 wird verwendet, um einige Gebärmutterhalskrebs und Gehirntumore zu behandeln, wenn Strahlung unwirksam ist.
  • Nur wenige Verbindungen von Californium wurden hergestellt und untersucht, einschließlich Californiumoxid (CfO3), Californiumtrichlorid (CfCl3) und Californiumoxychlorid (CfOCl).

Schau das Video: Die 15 Teuersten Substanzen der Welt!

Lassen Sie Ihren Kommentar