Берклий (Bk)
АктиноидТвердое вещество
Стандартный атомный вес
[247]Электронная конфигурация
[Rn] 7s2 5f9Температура плавления
1049.85 °C (1323 K)Температура кипения
N/AПлотность
1.400000e+4 kg/m³Степени окисления
+2, +3, +4, +5Электроотрицательность (Полинг)
1.3Энергия ионизации (1-я)
Год открытия
1949Атомный радиус
N/AДополнительно
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
Bk: 5f⁹ 7s²[Rn] 5f⁹ 7s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ 5f⁹ 7s²Модель атома
Изотопы меняют число нейтронов, массу и стабильность — но не электронную конфигурацию нейтрального атома.
Схематическая модель атома, не в масштабе.
Атомный отпечаток
Спектр испускания / поглощения
Распределение изотопов
Нет стабильных изотопов.
| Массовое число | Атомная масса (а.е.м.) | Природная распространённость | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 249 Радиоактивный | 249,0749877 ± 0,0000027 | N/A | 327.2 дней |
| 239 Радиоактивный | 239,05824 ± 0,00022 | N/A | 100 секунд |
| 253 Радиоактивный | 253,08688 ± 0,00039 | N/A | 60 минут |
| 251 Радиоактивный | 251,080762 ± 0,000012 | N/A | 55.6 минут |
| 233 Радиоактивный | 233,056652 ± 0,00025 | N/A | 40 секунд |
Фазовое состояние
Причина: на 1024.8 °C ниже точки сублимации (1049.85 °C)
Схематично, не в масштабе
Точки фазовых переходов
Энергии переходов
Энергия для возгонки 1 моля при tвозг
Плотность
При нормальных условиях
При нормальных условиях
Атомные спектры
Показано 10 из 97 Атомные спектры. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Состав спектральных линий ?
| Ион | Заряд | Всего линий | Вероятности переходов | Обозначения уровней |
|---|---|---|---|---|
| Bk I | 0 | 120 | 0 | 0 |
| Bk II | +1 | 48 | 0 | 0 |
Состав энергетических уровней ?
| Ion | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| Bk I | 0 | 2 |
| Bk II | +1 | 2 |
| Bk III | +2 | 2 |
| Bk IV | +3 | 2 |
| Bk V | +4 | 2 |
| Bk VI | +5 | 2 |
| Bk VII | +6 | 2 |
| Bk VIII | +7 | 2 |
| Bk IX | +8 | 2 |
| Bk X | +9 | 2 |
Данные о кристаллической структуре недоступны
Ионные радиусы
| Заряд | Координация | Спин | Радиус |
|---|---|---|---|
| +3 | 6 | N/A | 96 пм |
| +3 | 9 | N/A | 113.7 пм |
| +4 | 6 | N/A | 83 пм |
| +4 | 8 | N/A | 93 пм |
Соединения
Изотопы (5)
| Массовое число | Атомная масса (а.е.м.) | Природная распространённость | Период полураспада | Режим распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 249 Радиоактивный | 249,0749877 ± 0,0000027 | N/A | 327.2 дней | β- ≈100%α =0.00145±0.8%SF =47e-9±0.2% | |
| 239 Радиоактивный | 239,05824 ± 0,00022 | N/A | 100 секунд | β+ ≈100%α<0.01% SF<0.01% | |
| 253 Радиоактивный | 253,08688 ± 0,00039 | N/A | 60 минут | β- ? | |
| 251 Радиоактивный | 251,080762 ± 0,000012 | N/A | 55.6 минут | β- =100% | |
| 233 Радиоактивный | 233,056652 ± 0,00025 | N/A | 40 секунд | 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
| Температура плавления | 1259.15 K |
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Детализация кристаллических радиусов (4)
| Заряд | CN | Спин | rcrystal (pm) | Источник |
|---|---|---|---|---|
| 3 | VI | 110 | from r^3 vs V plots, | |
| 4 | VI | 97 | from r^3 vs V plots, | |
| 4 | VIII | 107 | from r^3 vs V plots, | |
| 3 | IX | — | 127.7 |
Режимы распада изотопов (46)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 233 | A | 82% |
| 233 | B+ | — |
| 234 | A | 80% |
| 234 | B+ | 20% |
| 235 | B+ | — |
| 235 | A | — |
| 236 | B+ | 100% |
| 236 | A | — |
| 236 | B+SF | 0% |
| 237 | B+ | — |
Дополнительные данные
Estimated Crustal Abundance
The estimated element abundance in the earth's crust.
Not Applicable
Источники (1)
- [5] Berkelium https://education.jlab.org/itselemental/ele097.html
Estimated Oceanic Abundance
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Not Applicable
Источники (1)
- [5] Berkelium https://education.jlab.org/itselemental/ele097.html
Источники
(9)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
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.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
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/
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.
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
This section provides all form of data related to element Berkelium.
The element property data was retrieved from publications.
