Кюрий (Cm)

Кюрий в природе в земной коре не встречается. Впервые он был синтезирован в 1944 году Гленном Т. Сиборгом и его группой в Калифорнийском университете в Беркли с использованием реакции 239Pu (4He, n) 242Cm. Элемент был назван в честь Пьера и Марии Кюри, которые открыли радий и полоний.

Следовые количества кюрия, вероятно, существуют в природных залежах урана в результате последовательности захватов нейтронов и β-распадов, поддерживаемой очень низким потоком нейтронов, естественно присутствующих в урановых рудах. Однако присутствие природного кюрия никогда не было обнаружено. 242Cm и 244Cm доступны в количествах в несколько граммов. 248Cm был получен только в количествах порядка миллиграммов. В некоторых отношениях кюрий сходен со своим редкоземельным гомологом гадолинием, но имеет более сложную кристаллическую структуру. Металлический кюрий блестящий, пластичный, серебристого цвета, химически активный и более электроотрицательный, чем алюминий. Металлический кюрий существует в двух кристаллических формах: с двойной гексагональной плотнейшей упаковкой (dhcp) и высокотемпературной гранецентрированной кубической плотнейшей упаковкой (fcc). Металлический кюрий быстро растворяется в разбавленной кислоте с образованием растворов Cm(III). Поверхности металлического кюрия быстро окисляются на воздухе с образованием тонкой плёнки, возможно, начинающейся как CmO, затем окисление продолжается до Cm2O3 и в конечном итоге приводит к образованию стабильного CmO2. Однако следует отметить, что образование двухвалентных соединений кюрия, таких как CmO, никогда не наблюдалось в объёмной форме. Большинство соединений и растворов трёхвалентного кюрия довольно стабильны и имеют бледно-жёлтую или жёлто-зелёную окраску. Стабильность трёхвалентного состояния кюрия объясняется наполовину заполненной электронной оболочкой 5f7. Кюрий в четырёхвалентном состоянии метастабилен в концентрированных фторидных растворах, но очень стабилен в твёрдом состоянии, главным образом в виде оксидов и фторидов. Поскольку изотопы кюрия доступны в макроколичествах, был получен и охарактеризован ряд соединений кюрия, большинство из них — в трёхвалентном состоянии.

242Cm выделяет около трёх ватт тепловой энергии на грамм. Для сравнения: 238Pu выделяет половину ватта на грамм. И 242Cm, и 244Cm использовались в качестве источников энергии для космических и медицинских применений. 244Cm теперь предлагается к продаже по цене $100/mg. Кюрий, попавший в организм, накапливается в костях и поэтому является очень токсичным, поскольку его излучение разрушает механизм образования красных клеток. Максимально допустимая общая нагрузка 244Cm (растворимого) в организме человека составляет 0,3 микрокюри.

Этот элемент просмотрен и обновлён д-ром Дэвидом Хобартом, 2011

Кюрий впервые был получен Гленном Т. Сиборгом, Ральфом А. Джеймсом и Альбертом Гиорсо, работавшими в Калифорнийском университете в Беркли, в 1944 году. Они бомбардировали атомы плутония-239, изотопа плутония, альфа-частицами, ускоренными в устройстве, называемом циклотроном. В результате образовались атомы кюрия-242 и один свободный нейтрон. Кюрий-242 имеет период полураспада около 163 дней и распадается в плутоний-238 посредством альфа-распада или распадается посредством спонтанного деления. Наиболее стабильный изотоп кюрия, кюрий-247, имеет период полураспада около 15 600 000 лет. Он распадается в плутоний-243 посредством альфа-распада.

Хотя кюрий следует за америцием в периодической системе, фактически он был третьим открытым трансурановым элементом. Он был идентифицирован Сиборгом, Джеймсом и Гиорсо в 1944 году в военной металлургической лаборатории Чикагского университета в результате бомбардировки 239Pu ионами гелия в 60-дюймовом циклотроне в Беркли, Калифорния. Видимые количества (30 µg) 242Cm в форме гидроксида были впервые выделены Вернером и Перлманом из Калифорнийского университета в 1947 году. В 1950 году Крейн, Уоллман и Каннингем установили, что магнитная восприимчивость микрограммовых образцов CmF3 имеет тот же порядок величины, что и у GdF3. Это предоставило прямое экспериментальное доказательство для присвоения электронной конфигурации Cm+3. В 1951 году те же исследователи впервые приготовили кюрий в элементарной форме. В настоящее время известно четырнадцать изотопов кюрия с массовыми числами от 237 до 251. Наиболее стабильный, 247Cm, с периодом полураспада 16 миллионов лет, настолько короткоживущ по сравнению с возрастом Земли, что любой первичный кюрий должен был давно исчезнуть из природной среды.