← К таблице
Bk 97

Берклий (Bk)

Актиноид
Период: 7 Блок: s

Твердое вещество

Стандартный атомный вес

[247]

Электронная конфигурация

[Rn] 7s2 5f9

Температура плавления

1049.85 °C (1323 K)

Температура кипения

N/A

Плотность

1.400000e+4 kg/m³

Степени окисления

+2, +3, +4, +5

Электроотрицательность (Полинг)

1.3

Энергия ионизации (1-я)

Год открытия

1949

Атомный радиус

N/A

Дополнительно

Происхождение названия Назван в честь Беркли, Калифорния, города его открытия.
Страна открытия Соединенные Штаты
Первооткрыватели Г.Т. Сиборг, С.Г. Томпсон, А. Джиорсо

Берклий — синтетический трансураноидный актинид, не имеющий стабильных изотопов. Он производится в ядерных реакторах путём захвата нейтронов более лёгкими актинидами и обычно используется в исследовательских количествах от микрограмм до миллиграммов. Его химия в основном соответствует трёхвалентному актиниду, однако берклий примечателен тем, что состояние +4 сравнительно доступно в растворе и твёрдых телах. Изотоп ²⁴⁹Bk наиболее важен для химических работ, поскольку его период полураспада позволяет осуществлять разделение, транспортировку и изготовление мишеней.

Берклий не встречается в природе в земной коре. Впервые он был синтезирован в декабре 1949 года Стэнли Г. Томпсоном, Гленном Т. Сиборгом и Альбертом Гиорсо в Калифорнийском университете в Беркли с использованием ядерной реакции 241Am (4He, 2n) 243Bk в 60-дюймовом циклотроне Беркли. Элемент был назван в честь города в Калифорнии, где он был впервые синтезирован. Первый изотоп берклия, полученный в этом эксперименте, имел массовое число 243 и период полураспада 4,5 ч. 247Bk имеет период полураспада 1,4×103 лет, что делает его одним из наименее радиоактивных изотопов берклия. 249Bk имеет период полураспада 320 дней, что позволяет выделять его и изучать в макроскопическом масштабе, хотя исследования показали, что излучение, испускаемое берклием, создаёт опасность для здоровья. Например, длительное воздействие излучения берклия, как было показано, вызывает накопление берклия в скелетной системе крыс. Излучение также неблагоприятно для образования эритроцитов [620], [621], [622], [623], [624]. Известных изотопных применений у берклия, кроме научных исследований, нет; в них он служил мишенью для получения теннессина (рис. IUPAC.97.1).

Беркелий был впервые получен Стэнли Г. Томпсоном, Гленном Т. Сиборгом, Кеннетом Стритом-младшим и Альбертом Джиорсо, работавшими в Калифорнийском университете в Беркли, в декабре 1949 года. Они бомбардировали изотоп америция, америций-241, альфа-частицами с помощью устройства, называемого циклотроном. В результате образовались берклий-243 и два свободных нейтрона. Наиболее стабильный изотоп берклия, берклий-247, имеет период полураспада около 1380 лет. Он распадается в америций-243 посредством альфа-распада.

Первое наблюдаемое количество соединения берклия, хлорид берклия (BkCl3), было получено в 1962 году и имело массу около 3 миллиардных долей грамма (0,000000003 грамма). Оксихлорид берклия (BkOCl), фторид берклия (BkF3), диоксид берклия (BkO2) и триоксид берклия (BkO3) были идентифицированы и изучены методом рентгеновской дифракции.

Поскольку когда-либо было получено лишь небольшое количество берклия, какие-либо известные применения берклия и его соединений, помимо фундаментальных научных исследований, отсутствуют.

Берклий, восьмой член актинидного переходного ряда, был впервые получен в 1949 году Томпсоном, Джиорсо и Сиборгом путем бомбардировки 241Am ускоренными альфа-частицами. Это привело к появлению новой активности электронного захвата, элюирующейся на хроматографической колонке непосредственно перед кюрием. Эту активность отнесли к изотопу элемента 97 с массовым числом 243. Он был назван берклием в честь Беркли, Калифорния, города его открытия. Первоначальное изучение его химических свойств было ограничено экспериментами с индикаторными количествами вещества (ионный обмен и соосаждение), однако этого оказалось достаточно, чтобы установить стабильность Bk(III) и доступность ионов Bk(IV) в водном растворе, а также оценить электрохимический потенциал пары Bk(IV)/Bk(III).

Полное исследование элемента невозможно только методами индикаторных количеств, поэтому в 1952 году была начата кампания по длительному облучению около 8 граммов 239Pu в ядерном реакторе в Арко, Айдахо, для получения макроколичеств берклия. В 1958 году около 0,6 микрограмма 249Bk с периодом полураспада 330 дней было выделено, отделено и очищено Каннингемом и соавт., которые определили спектр поглощения в водном растворе и измерили магнитную восприимчивость Bk(III). Первое структурное определение соединения берклия было выполнено в 1962 году. По данным рентгеновской дифракции было получено четыре линии от 4 нанограмм диоксида берклия-249 и они были проиндексированы как гранецентрированная кубическая решетка. Первые образцы металлического берклия в объемных количествах (> 1 микрограмма) были приготовлены в 1969 году восстановлением BkF3 парами металлического лития при 1300 K Хейром, Петерсоном и соавт. Металл Bk имеет серебристый вид, легко растворяется в разбавленных минеральных кислотах и быстро окисляется воздухом или кислородом при повышенных температурах с образованием оксида. Металл проявляет две кристаллические формы: двойную гексагональную плотноупакованную (dhcp) и гранецентрированную кубическую (fcc). Было приготовлено и изучено множество сплавов и соединений берклия, включая гидриды, оксиды, галогениды, халькогениды, пниктогениды, оксалаты, оксихлориды, органометаллические и координационные соединения, и это лишь некоторые из них. Известны степени окисления берклия Bk(0), Bk(III) и Bk(IV) в объемных образцах, имеются некоторые данные в пользу существования Bk(II), но относительно возможного существования ионов Bk(V) имеются лишь предположения.

В настоящее время известно четырнадцать изотопов берклия, синтезированных с массовыми числами от 238 до 251. Как и другие актинидные элементы, берклий имеет тенденцию накапливаться в скелетной системе. Из-за своей редкости берклий в настоящее время не имеет коммерческого применения, однако благодаря сравнительно длительному периоду полураспада и доступности в микрограммовых количествах Bk-249 широко используется в качестве мишени для синтеза более тяжелых элементов бомбардировкой заряженными частицами. Берклий является первым членом второй половины актинидного ряда, и поэтому исследования физико-химических свойств этого элемента позволяют более точно экстраполировать поведение более тяжелых элементов, изучение которых серьезно ограничено дефицитом материала, очень короткими периодами полураспада и высокой радиоактивностью.

Дополнительная литература: D. E. Hobart и J. R. Peterson (2006) "Berkelium," Chapter 10 in The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Third Edition, L. R. Morss, J. Fuger, and N. M. Edelstein, Eds, Springer Publishers.

Этот элемент рассмотрен и обновлен Дэвидом Хобартом, Лос-Аламосская национальная лаборатория, 2011

Изображения

Свойства

Физические

Радиус Ван-дер-Ваальса
244 pm
Плотность
Агрегатное состояние (НУ)
solid
Температура плавления
1049.85 °C

Химические

Электроотрицательность (Полинг)
1.3
Сродство к электрону
Энергия ионизации (1-я)
Энергия ионизации (2-я)
Энергия ионизации (3-я)
Энергия ионизации (4-я)
Энергия ионизации (5-я)
Степени окисления
+2, +3, +4, +5
Валентные электроны
3
Аллотропы
["\u03b2 form"]
Электронная конфигурация

Термодинамические

Теплота возгонки
3.938436 eV
Теплота атомизации
3.938436 eV
Энтальпия атомизации

Ядерные

Протоны
97
Нейтроны
150
Известные изотопы
22
Стабильные изотопы
0
Массовое число (наиб. стабильного)
247
Наиболее стабильный изотоп
Bk-247
Год открытия
1949

Распространённость

N/A

Кристаллическая структура

N/A

Электронная структура

Электронов на оболочке
2, 8, 18, 32, 27, 8, 2

Идентификаторы

Номер CAS
7440-40-6
Термный символ
InChI
InChI=1S/Bk
InChI Key
PWVKJRSRVJTHTR-UHFFFAOYSA-N

Электронная конфигурация Измерено

Заряд иона
Протоны 97
Электроны 97
Заряд Нейтральный
Конфигурация Bk: 5f⁹ 7s²
Электронная конфигурация
Измерено
[Rn] 5f⁹ 7s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ 5f⁹ 7s²
Орбитальная диаграмма
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
10/10
4p
6/6
5s
2/2
4d
10/10
5p
6/6
6s
2/2
4f
14/14
5d
10/10
6p
6/6
7s
2/2
5f
9/14 5↑
Всего электронов: 97 Неспаренных: 5 ?

Модель атома

Протоны 97
Нейтроны 152
Электроны 97
Массовое число 249
Стабильность Радиоактивный

Изотопы меняют число нейтронов, массу и стабильность — но не электронную конфигурацию нейтрального атома.

Схематическая модель атома, не в масштабе.

Атомный отпечаток

Спектр испускания / поглощения

0 / 0 (0 0 с интенсивностью)
Измерено
Испускание Видимый: 380–750 нм

Распределение изотопов

Нет стабильных изотопов.

Массовое числоАтомная масса (а.е.м.)Природная распространённостьПериод полураспада
249 Радиоактивный249,0749877 ± 0,0000027N/A327.2 дней
239 Радиоактивный239,05824 ± 0,00022N/A100 секунд
253 Радиоактивный253,08688 ± 0,00039N/A60 минут
251 Радиоактивный251,080762 ± 0,000012N/A55.6 минут
233 Радиоактивный233,056652 ± 0,00025N/A40 секунд
Измерено

Фазовое состояние

1 атм / 101,325 кПа
Твёрдое 25 °C (298.15 K)

Причина: на 1024.8 °C ниже точки сублимации (1049.85 °C)

Точка сублимации 1049.85 °C
0 K Текущая температура: 25 °C 6000 K
Шкала фаз

Схематично, не в масштабе

Твёрдое
Газообразное
Сублимация
25°C
Твёрдое
Жидкое
Газообразное
Текущая

Точки фазовых переходов

Точка сублимации Литература
1049.85 °C
Текущая фаза Расчёт
Твёрдое

Энергии переходов

Теплота возгонки Литература
3.938436 eV

Энергия для возгонки 1 моля при tвозг

Плотность

Справочная плотность Литература
1.400000e+4 kg/m³

При нормальных условиях

Текущая плотность Расчёт
1.400000e+4 kg/m³

При нормальных условиях

Атомные спектры

Показано 10 из 97 Атомные спектры. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).

Состав спектральных линий ?

ИонЗарядВсего линийВероятности переходовОбозначения уровней
Bk I 012000
Bk II +14800
NIST спектральные линии →

Состав энергетических уровней ?

IonЗарядУровни
Bk I 02
Bk II +12
Bk III +22
Bk IV +32
Bk V +42
Bk VI +52
Bk VII +62
Bk VIII +72
Bk IX +82
Bk X +92
NIST энергетические уровни →
97 Bk 247

Berkelium — Визуализатор атомных орбиталей

[Rn]7s25f9
Уровни энергии 2 8 18 32 27 8 2
Степени окисления +2, +3, +4, +5
HOMO 5f n=5 · l=3 · m=-3
Berkelium — превью визуализатора атомных орбиталей
Three.js загружается только по запросу
97 Bk 247

Berkelium — Визуализатор кристаллической структуры

Данные о кристаллической структуре недоступны

Ионные радиусы

ЗарядКоординацияСпинРадиус
+36N/A96 пм
+39N/A113.7 пм
+46N/A83 пм
+48N/A93 пм

Соединения

Bk
247.070 а.е.м.
Bk
249.075 а.е.м.
Bk
247.070 а.е.м.
Bk
250.078 а.е.м.
Bk
246.069 а.е.м.
Bk
245.066 а.е.м.

Изотопы (5)

Массовое числоАтомная масса (а.е.м.)Природная распространённостьПериод полураспадаРежим распада
249 Радиоактивный249,0749877 ± 0,0000027N/A327.2 дней
β- ≈100%α =0.00145±0.8%SF =47e-9±0.2%
239 Радиоактивный239,05824 ± 0,00022N/A100 секунд
β+ ≈100%α<0.01% SF<0.01%
253 Радиоактивный253,08688 ± 0,00039N/A60 минут
β- ?
251 Радиоактивный251,080762 ± 0,000012N/A55.6 минут
β- =100%
233 Радиоактивный233,056652 ± 0,00025N/A40 секунд
α ≈82%β+ ?
249 Радиоактивный
Атомная масса (а.е.м.) 249,0749877 ± 0,0000027
Природная распространённость N/A
Период полураспада 327.2 дней
Режим распада
β- ≈100%α =0.00145±0.8% +1
239 Радиоактивный
Атомная масса (а.е.м.) 239,05824 ± 0,00022
Природная распространённость N/A
Период полураспада 100 секунд
Режим распада
β+ ≈100%α<0.01% +1
253 Радиоактивный
Атомная масса (а.е.м.) 253,08688 ± 0,00039
Природная распространённость N/A
Период полураспада 60 минут
Режим распада
β- ?
251 Радиоактивный
Атомная масса (а.е.м.) 251,080762 ± 0,000012
Природная распространённость N/A
Период полураспада 55.6 минут
Режим распада
β- =100%
233 Радиоактивный
Атомная масса (а.е.м.) 233,056652 ± 0,00025
Природная распространённость N/A
Период полураспада 40 секунд
Режим распада
α ≈82%β+ ?

Расширенные свойства

Ковалентные радиусы (расш.)

Ковалентный радиус (Пюккё)
 
Ковалентный радиус (Пюккё, двойная связь)
 

Радиусы Ван-дер-Ваальса

Alvarez
 
UFF
 

Шкалы нумерации

Mendeleev
Pettifor
Glawe

Шкалы электроотрицательности

Ghosh

Поляризуемость и дисперсия

Дипольная поляризуемость
 
Дипольная поляризуемость (погр.)
 

Фазовые переходы и аллотропы

β form
Температура плавления1259.15 K

Категории степеней окисления

+3 main
+4 extended
+5 extended
+2 extended

Расширенные справочные данные

Детализация кристаллических радиусов (4)
ЗарядCNСпинrcrystal (pm)Источник
3VI110from r^3 vs V plots,
4VI97from r^3 vs V plots,
4VIII107from r^3 vs V plots,
3IX127.7
Режимы распада изотопов (46)
ИзотопРежимИнтенсивность
233A82%
233B+
234A80%
234B+20%
235B+
235A
236B+100%
236A
236B+SF0%
237B+

Дополнительные данные

Источники

(9)
3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Berkelium

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

Примечание к лицензии: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Berkelium

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

Примечание к лицензии: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Berkelium

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Berkelium

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Berkelium

This section provides all form of data related to element Berkelium.

9 PubChem Elements
Berkelium

The element property data was retrieved from publications.

Последнее обновление:

Данные проверены:

Содержимое проверено на основе последних научных данных.