კალიფორნიუმი

თარგი:ინფოდაფა კალიფორნიუმი კალიფორნიუმი (თარგი:Lang-la; ქიმიური სიმბოლო — $\mathrm{C}\mathrm{f}$) — 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 ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{242}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}242}\mathrm{C}\mathrm{m}(\mathrm{\alpha },2\mathrm{n}){\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{244}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}244}\mathrm{C}\mathrm{f}$ ბირთვული რეაქციით. კალიფორნიუმის მასური რიცხვებია 242-256. მისი პირველი მყარი ნაერთები ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{249}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}249}\mathrm{C}\mathrm{f}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$ და ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{249}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}249}\mathrm{C}\mathrm{f}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}$ მიღებულია 1958 წელს. კალიფორნიუმის ჟანგვის ხარისხია +3 ან +2. ${\phantom{A}}_{\phantom{}}^{\phantom{252}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}}^{\phantom{2}252}\mathrm{C}\mathrm{f}$ პრეპარატებს იყენებენ ნეიტრონების წყაროდ.

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:

$𝖢𝖿{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖫𝗂\mathsf{\to }𝖢𝖿\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖫𝗂𝖥$

ან კალიფორნიუმის ოქსიდის Cf₂O₃ კალციუმის მეშვეობით აღდგენით:

$𝖢{𝖿}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢𝖺\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖢𝖿\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢𝖺𝖮$

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 3თარგი:E 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 1,33თარგი:E ბკ/ლ.

რესურსები ინტერნეტში

• კალიფორნიუმი Webelements-ზე
• კალიფორნიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში თარგი:Webarchive