Berkelium

ominaisuudet
[ Rn ] 5 f 9 7 s 2 97 Bk Jaksollinen järjestelmä
Yleisesti
Nimi , symboli , atominumero	Berkelium, Bk, 97
Elementtiluokka	Aktinidit
Ryhmä , jakso , lohko	Ac , 7 , f
Katso	hopeanhohtoinen valkoinen
CAS-numero	7440-40-6
Atomi
Atomimassa	247 u
Atomisäde	170 pm
Elektronikonfiguraatio	[ Rn ] 5 f 9 7 s 2
1. Ionisointienergia	6..19785 (25) eV ≈ 598 kJ / mol
2. Ionisointienergia	11.9 (4) eV ≈ 1 150 kJ / mol
3. Ionisointienergia	21.6 (4) eV ≈ 2 080 kJ / mol
4. Ionisointienergia	36.0 (4) eV ≈ 3 470 kJ / mol
5. Ionisointienergia	56.0 (1,9) eV ≈ 5 400 kJ / mol
Fyysisesti
Fyysinen tila	tiukasti
Kristallirakenne	kuusikulmainen
tiheys	14,78 g cm -3
Sulamispiste	1259 K (986 ° C)
Molaarinen tilavuus	16,84 · 10 −6 m 3 · mol −1
Kemiallisesti
Hapetustilat	+3 , +4
Normaali potentiaali	−2,00  V (Bk 3+ + 3 e - → Bk) −1,08  V (Bk 4+ + 3 e - → Bk)
Elektronegatiivisuus	1.30 ( Pauling-asteikko )
Isotoopit
isotooppi NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 242 Bk {syn.} 7,0  min ε (≈ 100%) 242 cm SF  (<3 10 −5  %) ? ? 243 Bk {syn.} 4,5  tuntia ε (≈ 100%) 243 cm α (≈ 0,15%) 239 päällä 244 Bk {syn.} 4,35  h ε (?) 244 cm α (0,006%) 240 am 245 Bk {syn.} 4,94  d ε (≈ 100%) 0,810 245 cm α (0,12%) 6.455 241 päällä 246 Bk {syn.} 1.80  d ε (≈ 100%) 1,350 246 cm α (0,1%) 6.070 242 päällä 247 Bk {syn.} 1380  a α (≈ 100%) 5.889 243 päällä SF (?) ? ? 248 Bk {syn.} > 9  a β - 0,870 248 Vrt e 0,717 248 cm a 5.803 244 päällä 249 Bk {syn.} 330  d β - (≈ 100%) 0,125 249 Vrt α (0,00145%) 5.526 245 päällä 250 Bk {syn.} 3,212  h β - (100%) 250 vrt
Katso muut isotoopit isotooppiluettelosta
Vaara- ja turvallisuustiedot
Radioaktiivinen
GHS-vaaramerkinnät luokitusta ei ole käytettävissä
Mahdollisuuksien mukaan ja tapana käytetään SI-yksiköitä . Ellei toisin mainita, annetut tiedot koskevat vakio-olosuhteita .

Berkelium on keinotekoisesti tuotettu kemiallinen alkuaine kanssa elementti symboli Bk ja atomiluku 97. jaksollisen se on ryhmä aktinidien ( 7 aikana , f-lohko ) ja on myös yksi transuraanien . Berkelium nimettiin kaupungin Berkeley , Kalifornia , jossa se havaittiin. Berkelium on radioaktiivinen metalli, jolla on hopeanvalkoinen ulkonäkö. Se luotiin ensimmäisen kerran joulukuussa 1949 kevyemmästä elementistä americium . Sitä tuotetaan pieninä määrinä ydinreaktoreissa . Sitä käytetään pääasiassa korkeampien transuraanisten alkuaineiden ja transaktinidien tuottamiseen .

historia

Glenn T.Seaborg

60 tuuman syklotroni

Kalifornian yliopisto, Berkeley

Aivan kuten americium (atominumero 95) ja kurium (96) löydettiin melkein samanaikaisesti vuosina 1944 ja 1945, alkuaineet berkelium (97) ja californium (98) löydettiin samalla tavalla vuosina 1949 ja 1950 .

Kokeen Glenn T. Seaborg , Albert Ghiorso ja Stanley G. Thompson tuottanut ensimmäisen hylsyjen 60 tuuman syklotroni on University of California at Berkeleyn 19. joulukuuta 1949 . Se oli viides löydetty Transuran. Löytö julkaistiin samaan aikaan kuin Californium.

Nimen valinta seurasi ilmeisesti yleistä alkuperää: Berkelium nimettiin paikasta, josta se löydettiin, Berkeleyn kaupungista Kaliforniassa . Nimitys seuraa siis kuten monien aktinidien ja lantanoidien kohdalla : Terbium , joka on jaksollisessa taulukossa täsmälleen Berkeliumin yläpuolella, nimettiin Ruotsin Ytterbyn kaupungin mukaan , josta se löydettiin ensimmäisen kerran: Elementille 97 ehdotetaan annettavan nimi berkelium (symboli Bk) Berkeleyn kaupungin mukaan samalla tavalla kuin käytettiin nimettäessä sen kemiallinen homologi terbium (atominumero 65), jonka nimi on peräisin Ruotsin Ytterbyn kaupungista, josta harvinaisten maametallien mineraalit löydettiin ensimmäisen kerran. Elementti 98 nimettiin Californiumiksi yliopiston ja Kalifornian osavaltion kunniaksi.

Vaikeimmat vaiheet alkuaineen valmistuksen valmistelussa osoittautuivat asianmukaisten kemiallisten erotusmenetelmien kehittämiseksi ja riittävän määrän amerikin tuottamiseksi kohdemateriaalille.

Näyte valmistettiin ensin levittämällä amerikkinitraattiliuosta ( isotoopin ²⁴¹ Am kanssa) platinakalvoon; liuos haihdutettiin ja jäännös sitten kalsinoidaan oksidi (AMO ₂ ).

Tätä näytettä pommitettiin sitten kiihdytetyillä a-hiukkasilla , joiden energia oli 35  MeV , noin 6 tunnin ajan 60 tuuman syklotronissa . Niin sanotussa (α, 2n) reaktiossa syntyy ²⁴³ Bk ja kaksi vapaata neutronia :

${\ displaystyle \ mathrm {^ {241} _ {\ 95} Käytössä \ + \ _ {2} ^ {4} Hän \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {243} Bk \ + \ 2 \ _ {0 } ^ {1} n}}$

Pommituksen jälkeen syklotronissa päällyste liuotettiin ja kuumennettiin typpihapolla , saostettiin sitten jälleen hydroksidina väkevällä ammoniakin vesiliuoksella ja sentrifugoitiin; jäännös liuotettiin jälleen typpihappoon.

Amerikan laajamittaisen erottamisen aikaansaamiseksi ammoniumperoksodisulfaatin ja ammoniumsulfaatin seos lisättiin tähän liuokseen ja kuumennettiin liuenneen amerikin saattamiseksi +6- hapettumistasolle . Hapettumattomat jäljellä amerikiumia on saostettiin kuten amerikiumia (III) fluoridi lisäämällä fluorivetyhappoa . Tällä tavoin mukana oleva kurium saostuu myös kurium (III) fluoridina ja odotettu alkuaine 97 (berkelium) berkelium (III) fluoridina . Tämä jäännös muutettiin hydroksidiksi käsittelemällä kaliumhydroksidiliuoksella , joka sitten liuotettiin perkloorihappoon sentrifugoinnin jälkeen .

Eluutiokäyrät :
Tb: n, Gd: n, Eu: n ja Bk : n kromatografinen erotus, Cm, Am.

Lisäerotus tapahtui sitruunahappo / ammoniumsitraattipuskurin läsnä ollessa heikosti happamassa väliaineessa ( pH  ≈ 3,5) ioninvaihtimien kanssa korotetussa lämpötilassa.

Kromatografinen erottaminen voi vain onnistua perusteella edellisen vertailuja kemiallinen käyttäytyminen vastaavan lantanoidit . Erotuksen yhteydessä terbium ilmestyy kolonnista ennen gadoliniumia ja europiumia . Jos berkeliumin kemiallinen käyttäytyminen on samanlainen kuin Eka-Terbiumin , kyseisen elementin 97 pitäisi siksi esiintyä ensin tässä vastaavassa asemassa vastaavasti ennen Curiumia ja Americiumia.

Kokeilun jatkaminen ei alun perin tuottanut tulosta, koska haettiin a-hiukkasia hajoamisen allekirjoitukseksi. Vain tyypillisten röntgensäteiden ja muunnoselektronien etsiminen elektronien sieppauksen tuloksena toi halutun menestyksen. Ydinreaktion tulokseksi ilmoitettiin ²⁴³ Bk, vaikka alun perin ajateltiin ²⁴⁴ Bk olevan mahdollista.

Vuonna 1958, Burris B. Cunningham ja Stanley G. Thompson eristetty ensimmäistä kertaa weighable määriä, jotka oli muodostettu pitkän aikavälin neutronisäteilytyksen ²³⁹ Pu testissä reaktorin National Reactor Testing Station in Idaho .

Isotoopit

Berkeliumissa on vain radionuklideja eikä stabiileja isotooppeja . Elementin tunnetaan yhteensä 12 isotooppia ja 5 ydinisomeeriä . Pisin elämä on ²⁴⁷ Bk ( puoliintumisaika 1380 vuotta), ²⁴⁸ Bk (9 vuotta) ja ²⁴⁹ Bk (330 päivää). Jäljellä olevien isotooppien puoliintumisaika vaihtelee millisekunneista tunteihin tai päiviin.

Jos otetaan pois esimerkiksi pisinikäisen isotoopin ²⁴⁷ Bk hajoaminen , niin pitkäikäinen ²⁴³ Am muodostuu aluksi α-hajoamisesta , joka puolestaan ​​muuttuu ²³⁹ Np : ksi uudistetun α-hajoamisen kautta . Seuraava hajoaminen johtaa sitten ²³⁹ Pu: n kautta ²³⁵ U: aan, uraani-aktinium-sarjan alkuun (4 n + 3).

${\ displaystyle \ mathrm {^ {247} _ {\ 97} Bk \ {\ xrightarrow [{1380 \ a}] {\ alpha}} \ _ {\ 95} ^ {243} päällä \ {\ xrightarrow [{7370 \ a}] {\ alpha}} \ _ {\ 93} ^ {239} Np \ {\ xrightarrow [{2,355 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 94} ^ {239} Pu \ {\ xrightarrow [{24110 \ a}] {\ alpha}} \ _ {\ 92} ^ {235} U}}$

Annetut ajat ovat puoliintumisaikoja.

→ Berkelium-isotooppien luettelo

Esiintyminen

Berkelium-isotooppeja ei esiinny luonnollisesti maapallolla, koska niiden puoliintumisaika on liian lyhyt verrattuna maan ikään.

Ensimmäisen Einsteinium- ja Fermium- löydön lisäksi ensimmäisen amerikkalaisen vetypommin, Ivy Mike -jäännöksistä 1. marraskuuta 1952 Eniwetokin atollilla löydettiin plutoniumin ja americiumin lisäksi kuriumin, berkeliumin ja kaliforniumin isotooppeja, mukaan lukien ²⁴⁹ Bk, muuntaa ja ²⁴⁹ Cf , jonka β-hajoaminen . Sotilasalaisuuden vuoksi tulokset julkaistiin vasta myöhemmin vuonna 1956.

Ydinreaktorissa Berkelium-isotooppi ²⁴⁹ Bk tuotetaan pääasiassa ; se hajoaa melkein kokonaan Californium- ^{isotoopille 249} Cf puoliintumisajalla 351 vuotta välivarastossa (ennen loppusijoitusta) . Tämä lasketaan transuraanijätteeksi, joten se ei ole toivottavaa loppusijoituksessa.

Uuttaminen ja esittely

Berkeliumia tuotetaan pommittamalla kevyempiä aktinideja neutroneilla ydinreaktorissa . Päälähde on 85  MW: n korkea-isotooppireaktori (HFIR) Oak Ridgen kansallisessa laboratoriossa Tennessee, USA: ssa, joka on perustettu transkuriumelementtien tuotantoon (Z> 96).

Berkelium-isotooppien uuttaminen

Berkeliumia muodostuu ydinreaktoreissa uraanista ( ²³⁸ U) tai plutoniumista ( ²³⁹ Pu) lukuisien peräkkäisten neutronien sieppausten ja β-hajoamisen kautta - lukuun ottamatta fissiota tai α-hajoamista.

Tärkeä vaihe tässä on (n, γ) - tai neutronien sieppausreaktio, jossa syntynyt viritetty tytärnuklidi muuttuu perustilaan lähettämällä y-kvantti . Tähän tarvittavat vapaat neutronit syntyvät muiden reaktorin ytimien fissiolla . Tässä ydin- kemiallinen prosessi, ²³⁹ Pu muodostetaan ensin (n, γ) reaktio, jota seuraa kaksi β ^- hajoaa . In hyötöreaktori , tätä menetelmää käytetään inkuboitua uutta hajoavan materiaalin.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {238} _ {\ 92} U \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 92} ^ {239} U \ {\ xrightarrow [{23.5 \ min} ] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 93} ^ {239} Np \ {\ xrightarrow [{2,3565 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 94} ^ {239} Pu}}$

Annetut ajat ovat puoliintumisaikoja.

Tätä tarkoitusta varten jälkimmäinen säteilytetään neutronilähteellä, jolla on korkea neutronivirta . Tällöin mahdolliset neutronivirrat ovat monta kertaa suuremmat kuin ydinreaktorissa. Alkaen ²³⁹ Pu, neljä peräkkäistä (n, γ) reaktiot muodostavat ²⁴³ Pu, joka hajoaa ²⁴³ Am kautta β-hajoaminen, jossa puoli-elämän 4,96 tuntia . ^{Lisäreaktion} (n, y) muodostama ²⁴⁴ Am hajoaa vuorostaan ²⁴⁴ Cm : n p-hajoamisella, jonka puoliintumisaika on 10,1 tuntia . Alkaen ²⁴⁴ cm, edelleen (n, γ) reaktioita reaktorissa tuottaa seuraavan raskaammilla isotoopeilla, pienempiä ja pienempiä määriä.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {239} _ {\ 94} Pu \ {\ xrightarrow {4 (n, \ gamma)}} \ _ {\ 94} ^ {243} Pu \ {\ xrightarrow [{4,956 \ h }] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 95} ^ {243} Käytössä \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 95} ^ {244} Päällä \ {\ xrightarrow [{10.1 \ h}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 96} ^ {244} cm} \ quad; \ quad \ mathrm {^ {244} _ {\ 96} cm \ {\ xrightarrow {5 (n, \ gamma)}} \ _ {\ 96} ^ {249} cm}}$

Tällä tavalla ²⁵⁰ cm: n muodostuminen tällä tavalla on kuitenkin hyvin epätodennäköistä, koska ²⁴⁹ cm: llä on vain lyhyt puoliintumisaika, joten neutronien lisäsieppaukset ovat epätodennäköisiä lyhyessä ajassa.

²⁴⁹ Bk on ainoa berkeliumin isotooppi, joka voidaan muodostaa tällä tavalla. Se muodostuu β-hajoamisesta ²⁴⁹ cm: stä - ensimmäinen curium-isotooppi, jolle tapahtuu β-hajoaminen (puoliintumisaika 64,15 min).

${\ displaystyle \ mathrm {^ {249} _ {\ 96} Cm \ {\ xrightarrow [{64.15 \ min}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 97} ^ {249} Bk \ {\ xrightarrow [{330 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 98} ^ {249} Vrt}}$

Neutronien sieppauksella muodostuu ²⁵⁰ Bk ²⁴⁹ Bk: sta , mutta tämä hajoaa jo puoliintumisajalla 3,212 tuntia β-hajoamisen kautta ²⁵⁰ Cf: iin.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {249} _ {\ 97} Bk \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 97} ^ {250} Bk \ {\ xrightarrow [{3,212 \ h} ] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 98} ^ {250} Vrt}}$

Pitkäikäisintä isotooppia, ²⁴⁷ Bk, ei siksi voida tuottaa ydinreaktoreissa, joten usein on tyydyttävä helpommin käytettävissä olevaan ²⁴⁹ Bk: seen. Berkeliumia on saatavana maailmanlaajuisesti vain hyvin pieninä määrinä, minkä vuoksi sen hinta on erittäin korkea. Tämä on noin 185 Yhdysvaltain dollaria mikrogrammaa kohden ²⁴⁹ Bk.

Isotooppi ²⁴⁸ Bk tuotettiin vuonna 1956 kuriuminuklidien seoksesta pommittamalla 25 MeV a-hiukkasilla. Sen olemassaolo ja sen puoliintumisaika 23 ± 5 tuntia määritettiin β-hajoamistuotteella ²⁴⁸ Vrt.

²⁴⁷ Bk tuotettiin vuonna 1965 ²⁴⁴ cm: stä pommittamalla sitä a-hiukkasilla. Mahdollisesti luotua isotooppia ²⁴⁸ Bk ei voitu havaita.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {244} _ {\ 96} Cm \ {\ xrightarrow [{}] {(\ alpha, n)}} \ _ {\ 98} ^ {247} Cf \ {\ xrightarrow [{ 3.11 \ h}] {\ epsilon}} \ _ {\ 97} ^ {247} Bk}}$

${\ displaystyle \ mathrm {^ {244} _ {\ 96} Cm \ {\ xrightarrow [{}] {(\ alpha, p)}} \ _ {\ 97} ^ {247} Bk}}$

Berkelium-isotooppi ²⁴² Bk luotiin vuonna 1979 pommittamalla ²³⁵ U ¹¹ B: llä, ²³⁸ U ¹⁰ B: llä ja ²³² Th ¹⁴ N: lla ja ¹⁵ N: lla . Se muuntuu ²⁴² cm : ksi sieppaamalla elektroneja puoliintumisajalla 7,0 ± 1,3 minuuttia . Alun perin epäillyn isotoopin ²⁴¹ Bk etsiminen epäonnistui.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {235} _ {\ 92} U \ + \ _ {\ 5} ^ {11} B \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {242} Bk \ + \ 4 \ _ { 0} ^ {1} n \ quad; \ quad _ {\ 90} ^ {232} Th \ + \ _ {\ 7} ^ {14} N \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {242} Bk \ + \ 4 \ _ {0} ^ {1} n}}$

${\ displaystyle \ mathrm {^ {238} _ {\ 92} U \ + \ _ {\ 5} ^ {10} B \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {242} Bk \ + \ 6 \ _ { 0} ^ {1} n \ quad; \ quad _ {\ 90} ^ {232} Th \ + \ _ {\ 7} ^ {15} N \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {242} Bk \ + \ 5 \ _ {0} ^ {1} n}}$

Alkeisberkeliumin kuvaus

Ensimmäinen näytteet berkelium metalli oli valmistettu päässä tantaali vuonna 1969 vähentämällä BKF ₃ 1000 ° C: ssa litium- reaktiossa laitteet.

${\ displaystyle {\ ce {BkF3 + 3 Li -> Bk + 3 LiF}}}$

Alkuaineanalyysi berkelium voidaan valmistaa myös BKF ₄ litiumin tai vähentämällä BKO ₂ kanssa lantaanin tai toriumia .

${\ displaystyle {\ ce {3 BkO2 + 4 La -> 3 Bk + 2 La2O3}}}$

ominaisuudet

1,7 mikrogrammaa berkeliumia
(koko noin 100 μm)

Kun jaksollisen , Berkelium atomi numero 97 on sarjassa aktinidien, sen edeltäjä on Curium , seuraava elementti on Californium . Sen analoginen että lantanidi sarjassa on terbium .

Pallojen kaksinkertainen kuusikulmainen tiivis pakkaus kerrossekvenssillä ABAC a-Bk
: n kiderakenteessa (A: vihreä; B: sininen; C: punainen).

Fyysiset ominaisuudet

Berkelium on radioaktiivinen metalli, jolla on hopeanvalkoinen ulkonäkö ja sulamispiste 986 ° C.

Muutos α-Bk esiintyvät alle standardi olosuhteissa kiteytyy kuusiokulmiokiderakenteita järjestelmä on tilaa ryhmä P 6 ₃ / MMC (space ryhmä ei. 194) kanssa hilaparametrien  = 341,6 ± 0,3  pm ja c  = 1106,9 ± 12:07 sekä neljä kaava yksikköä kohti yksikköä solu , metallia säde 170  nm, ja jonka tiheys on 14,78 g / cm ³ . Kiderakenne koostuu kahden kuusikulmainen lähellä pakkaus pallojen (ts HCP), jossa kerroksen sekvenssin ABAC ja on siksi isotyyppiset rakenteen α-La . Malli: huoneryhmä / 194

Korkeammissa lämpötiloissa a-Bk muuttuu β-Bk: ksi. Β-muutos kiteytyy kidekuution järjestelmä tilaryhmässä  Fm 3 m (nro 225), jossa hilaparametrin  = 499,7 ± 12:04, metallia säde 177 nm, ja jonka tiheys on 13,25 g / cm ³ . Kiteinen rakenne koostuu kuutiomaisesta lähinnä pallojen pakkaamisesta pinontasekvenssillä ABC, joka vastaa kasvokeskeistä kuutiohilaa (fcc).Malli: huoneryhmä / 225

Entalpia on liuos on berkelium metallin suolahappoa vakio-olosuhteissa on -600,2 ± 5,1 kJ mol ^-1 . Tämän perusteella arvon, standardi entalpia muodostumisen (Δ _f H ⁰ ) on laskettu ensimmäisen kerran alkaen Bk ³⁺ _(aq) ja -601 ± 5 kJ mol ^-1 ja standardi mahdollinen Bk ³⁺  / Bk ⁰ ja - 2,01 ± 0, 03 V.

70 K ja huoneenlämpötilassa, Berkelium käyttäytyy kuin Curie-Weiss paramagnet tehokas magneettinen momentti 9,69 Bohrin magnetons (μ _B ) ja Curie-piste on 101 K. Kun on jäähdytetty noin 34 K, Berkelium kokee siirtymistä anti -ferromagneettinen tila. Tämä magneettinen momentti lähes vastaa teoreettista arvoa 9,72 μ _B .

Kemialliset ominaisuudet

Kuten kaikki aktinidit, Berkelium on hyvin reaktiivinen. Se ei kuitenkaan reagoi nopeasti hapen kanssa huoneenlämpötilassa, mahdollisesti johtuen suojaavan oksidikerroksen muodostumisesta. Se kuitenkin reagoi sulojen metallien, vedyn, halogeenien, kalkogeenien ja pentelidien kanssa muodostaen erilaisia ​​binaarisia yhdisteitä.

Kolmiarvoinen hapetustila on stabiilin vesiliuoksessa , mutta tunnetaan myös neliarvoisia ja kaksiarvoisia yhdisteitä. Vesiliuoksilla, joissa on Bk ³⁺ -ioneja, on keltainen-vihreä väri, Bk ⁴⁺ -ionien kanssa ne ovat suolahappoliuoksessa beigenvärisiä ja rikkihappoliuoksessa oranssinkeltaiset. Samanlainen ongelma voi olla havaita sen lantanidi analogisen terbium .

Bk ³⁺ -ioneilla on kaksi terävää fluoresenssihuippua aallonpituudella 652 nm (punainen valo) ja 742 nm (tummanpunainen - lähellä infrapuna) johtuen f-elektronikuoren sisäisistä siirtymistä.

Pilkkominen

Toisin kuin naapurielementit kurium ja kalifornium, berkelium soveltuu teoriassa vain erittäin huonosti ydinpolttoaineeksi reaktorissa. Hyvin alhaisen saatavuuden ja siihen liittyvän korkean hinnan lisäksi komplikaatio on, että halvemmilla, tasaisella massa- isotoopeilla on vain lyhyt puoliintumisaika. Ainoa mahdollinen parillinen isotooppi, ²⁴⁸ Bk perustilassa, on hyvin vaikea tuottaa, ja sen poikkileikkauksista ei ole riittävästi tietoa .

^{Periaatteessa 249} Bk pystyy ylläpitämään ketjureaktiota ja soveltuu siksi pikareaktoriin tai atomipommiin. Lyhyt 330 päivän puoliintumisaika yhdessä monimutkaisen uuttamisen ja suuren kysynnän kanssa estävät vastaavat yritykset. Taamalla kriittinen massa on 192 kg, veden kanssa heijastimen vielä 179 kg, moninkertainen maailman vuotuinen tuotanto.

²⁴⁷ Bk voi ylläpitää ketjureaktiota sekä lämpöreaktorissa että nopeassa reaktorissa, ja sillä on 1380 vuotena riittävän pitkä puoliintumisaika toimiakseen sekä ydinpolttoaineena että halkeamiskelpoisena materiaalina atomipommia . Sitä ei kuitenkaan voida inkuboida reaktorissa, ja sen valmistaminen on siksi vielä monimutkaisempaa ja kalliimpaa kuin muiden mainittujen isotooppien. Tähän liittyy vielä alhaisempi käytettävyys, jota vaaditun vähintään 35,2 kg: n massan (kriittinen massa teräsheijastimella) perusteella voidaan pitää poissulkemisperusteena.

käyttää

Berkeliuminäyte Tennessyn synteesiin (liuoksessa)

Berkelium-isotooppien käyttö tapahtuu pääasiassa tieteellisessä perustutkimuksessa. ²⁴⁹ Bk on yleinen nuklidi vielä raskaampien transuraanisten alkuaineiden ja transaktinoidien , kuten lawrenciumin , rutherfordiumin ja boriumin, synteesiin . Se toimii myös lähteenä isotoopille ²⁴⁹ Cf, joka mahdollistaa Kalifornian kemian tutkimisen. Sillä on etusija radioaktiivisempaan ²⁵² Cf: hen nähden, jota muuten tuotetaan neutronipommituksella suurvuoksisotooptireaktorissa (HFIR).

22 milligramman ²⁴⁹ Bk: n näyte tehtiin 250 päivän säteilytyksellä vuonna 2009 ja puhdistettiin sitten 90 päivän prosessilla Oak Ridgessä. Tämä näyte johti ensimmäisen 6 atomia elementin Tenness on Yhdistyneessä Institute for Nuclear Research (JINR), Dubna , Venäjä, altistumisen jälkeen kalsiumionien U400 syklotronin varten 150 päivä. Tämä synteesi oli huipentuma Venäjän ja Amerikan yhteistyölle JINR: n ja Lawrence Livermoren kansallisen laboratorion välillä elementtien 113-118 synteesissä, joka alkoi vuonna 1989.

linkkejä

→ Luokka: Berkeliumyhdiste

Vaikka isotoopilla ²⁴⁷ Bk on pisin puoliintumisaika, isotoopilla ²⁴⁹ Bk on helpommin saavutettavissa ja sitä käytetään pääasiassa kemiallisten ominaisuuksien määrittämiseen.

Oksidit

Berkelium on oksideja ja hapetustiloissa +3 (Bk ₂ O ₃ ) ja +4 (BKO ₂ ).

Berkelium (IV) oksidia (BKO ₂ ) on ruskeana kiinteänä aineena ja kiteytyy kidekuution järjestelmä on fluoriittirakennetta on avaruusryhmässä Fm 3 m (tila ryhmä ei. 225) kanssa koordinoinnin numerot Cf [8], O [4 ]. Hilaparametri on 533,4 ± 0,5  pm .Malli: huoneryhmä / 225

Berkelium (III) oksidi (Bk ₂ O ₃ ) on valmistettu BKO ₂ pelkistämällä vedyllä:

${\ displaystyle {\ ce {2 BkO2 + H2 -> Bk2O3 + H2O}}}$

Se on kellanvihreä kiinteä aine, jonka sulamispiste on 1920 ° C. Se muodostaa  kehokeskeisen kuutioisen kristallihilan, jonka a = 1088,0 ± 0,5 pm.

Halogenidit

Halideilla tiedetään olevan +3 ja +4 hapettumistilat. Vakain taso +3 tunnetaan kaikille yhdisteille fluorista jodiin ja se on stabiili myös vesiliuoksessa. Neliarvoinen taso voidaan stabiloida vain kiinteässä faasissa.

Berkelium (IV) fluoridi (BKF ₄ ) on keltainen-vihreä ioni yhdiste ja kiteytyy monokliinisen kiderakenteen järjestelmä ja on isotyypin kanssa uraani (IV) fluoridi .

Berkelium (III) fluoridi (BKF ₃ ) on kellanvihreä kiinteä aine, ja on kaksi kiteistä rakenteita, jotka ovat lämpötilasta riippuva (muutos lämpötila: 350-600 ° C). Ortorombinen rakenne ( YF ₃ -tyyppi ) löytyy matalista lämpötiloista . Korkeammissa lämpötiloissa se muodostaa trigonaalisen järjestelmän ( LaF ₃ -tyyppi ).

Berkelium (III) kloridi (BkCl ₃ ) on vihreä kiinteä aine, jonka sulamispiste on 603 ° C ja kiteytyy kuusiokulmiokiderakenteita järjestelmä . Sen kiderakenne on isotyyppiä uraani (III) kloridi (UCL ₃ ). Heksahydraattina (BkCl ₃  · 6 H ₂ O) on monokliininen kiderakenne.

Berkelium (III) bromidi (BkBr ₃ ) on kellanvihreä kiinteä aine ja kiteytettiin matalassa lämpötilassa pUBR ₃ tyyppi , korkeammissa lämpötiloissa AICI ₃ tyyppinen .

Berkelium (III) jodidin (BKI ₃ ) on keltaista kiinteää ainetta ja kiteytyy kuusikulmainen järjestelmä ( bii ₃ tyyppi ).

Oksyhalideilla BkOCl, BkOBr ja BkOI on tetragonaalinen rakenne, joka on PbFCl-tyyppinen.

Kalkogenidit ja pentelidit

Berkelium (III) sulfidi (Bk ₂ S ₃ ) valmistettiin joko käsittelemällä berkelium (III) oksidi, jossa on seosta, rikkivetyä ja rikkihiiltä 1130 ° C: ssa, tai suoraan saattamalla metallinen berkelium rikin kanssa. Tämä johti ruskeanmustiin kiteisiin, joiden kuutiosymmetria ja hilavakio a  = 844 pm.

Pentelids on Berkelium ( ²⁴⁹ Bk) ja BKX tyyppi on esitetty elementtien typpeä , fosforia , arseenia ja antimonia . Niitä tuotetaan reaktiolla joko berkelium (III) hydridiä (BKH ₃ ) tai metallinen berkelium näiden elementtien korotetussa lämpötilassa suurtyhjössä kvartsi ampulleissa. Ne kiteytyvät NaCl-hilassa hilavakioiden kanssa 495,1 pm BkN: lle, 566,9 pm BkP: lle, 582,9 pm BkA: lle ja 619,1 pm BkSb: lle.

Muut epäorgaaniset yhdisteet

Berkelium (III) - ja berkelium (IV) -hydroksidi ovat molemmat stabiileja suspensiona 1 M natriumhydroksidiliuoksessa ja ne tutkittiin spektroskopisesti. Berkelium (III) -fosfaatti (BkPO ₄ ) esitettiin kiinteänä aineena, joka osoittaa voimakasta fluoresenssia argonlaserilla (514,5 nm oleva linja) viritettynä.

Muut berkeliumin suolat tunnetaan, esim. B. Bk ₂ O ₂ S, (BKNO ₃ ) ₃  · 4 H ₂ O, BkCl ₃  · 6 H ₂ O, Bk ₂ (SO ₄ ) ₃  · 12 H ₂ O ja Bk ₂ (C ₂ O ₄ ) ₃  · 4 H ₂ O. lämpöhajoamisen argonatmosfäärissä n. 600 ° C (hapettumisen välttämiseksi on BKO ₂ ) Bk ₂ (SO ₄ ) ₃  12 H ₂ O johtaa kehon keskitetty ortorombisen kiteitä Berkelium (III) - oxysulfate (Bk ₂ O ₂ SO ₄ ). Tämä liitäntä on lämpöstabiili vähintään 1000 ° C: seen suojakaasun alla.

Berkeliumhydridit valmistetaan saattamalla metalli reagoimaan vetykaasun kanssa yli 250 ° C: n lämpötilassa. Ne muodostavat ei-stökiömetrisiä koostumuksia nimelliskaavalla BkH2 _{+ x} (0 <x <1). Vaikka trihydrideillä on kuusikulmainen symmetria, dihydridi kiteytyy fcc- rakenteeseen hilavakion a  = 523 pm kanssa.

Organometalliset yhdisteet

Berkelium muodostaa trigonaalinen (η ⁵ -C ₅ H ₅ ) ₃ Bk kompleksin kolme syklopentadienyylirengasta , joka voidaan syntetisoida saattamalla berkelium (III) kloridi sulalla Be (C ₅ H ₅ ) ₂ noin 70 ° C: ssa Se on keltainen väri ja ortorombisen symmetrian kanssa hilavakiot = 1411 pm, b = 1755 pm ja c = 963 pm ja laskettu tiheys 2,47 g / cm ³ . Kompleksi on stabiili vähintään 250 ° C: seen asti ja sublimoituu noin 350 ° C: ssa. Korkea radioaktiivisuus aiheuttaa kuitenkin yhteyksien nopean tuhoutumisen muutamassa viikossa. A C ₅ H ₅ rengas (η ⁵ -C ₅ H ₅ ), ₃ Bk voidaan korvata kloorilla, dimeerinen [Bk (C ₅ H ₅ ) ₂ : lla] _{2 on} muodostettu. Optinen absorptiospektri tämä yhdiste on hyvin samankaltainen (η ⁵ -C ₅ H ₅ ) ₃ Bk.

turvallisuusohjeet

CLP-asetuksen mukaisia luokituksia ei ole saatavilla, koska ne sisältävät vain kemiallisen vaaran ja niillä on täysin toissijainen asema verrattuna radioaktiivisuuteen liittyviin vaaroihin. Jälkimmäistä sovelletaan myös vain, jos kyseessä olevan aineen määrä on merkityksellinen.

kirjallisuus

• David E. Hobart ja Joseph R. Peterson: Berkelium ; julkaisussa: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (toim.): Actinide and Transactinide Elements , Chemistry of Spray , Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1 , sivut 1444-1498 ( doi: 10.1007 / 1-4020-3598-5_10 ).
• Gmelinin epäorgaanisen kemian käsikirja , järjestelmä nro 71, transuraani: osa A 1 I, s. 38-40; Osa A 1 II, s. 19, 326-336; Osa B1, s. 72-76.
• Bk ^{3+: n} liuoksen absorptiospektri ja berkeliumdioksidin, seskvioksidin, trikloridin, oksikloridin ja trifluoridin , Ph.D. Opinnäytetyö, Joseph Richard Peterson, lokakuu 1967, USA: n atomienergiakomission asiakirjanumero UCRL-17875 (1967).
• JR Peterson, DE Hobart: Berkeliumin kemia ; julkaisussa: Harry Julius Emeleus (Toim.): Advances in epäorgaaninen kemia ja radiokemia , osa 28, Academic Press, 1984, ISBN 0-12-023628-1 , s.29-64 ( doi: 10.1016 / S0898-8838 (08) 60204-4 , rajoitettu esikatselu Google- teoshaulla ).
• GT Seaborg (Toim.): Elementtien 97 ja 98 löytämisen 25. vuosipäivän kunniaksi järjestetyn symposiumin kokoukset , 20. tammikuuta 1975; Raportti LBL-4366, heinäkuu 1976.

nettilinkit

Wikisanakirja: Berkelium  - selitykset merkityksille, sanan alkuperälle, synonyymeille, käännöksille

• Sisäänpääsy Berkeliumiin. Julkaisussa: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, käyty 3. tammikuuta 2015.
• Amanda Yarnell: Berkelium , Chemical & Engineering News, 2003.

Yksittäiset todisteet

Tämä artikkeli lisättiin tässä versiossa loistavien artikkelien luetteloon 15. toukokuuta 2011 .