Калифорний (Cf)

Калифорний не встречается в земной коре в естественном виде. Впервые он был синтезирован в 1950 году Гленном Т. Сиборгом и его командой в Калифорнийском университете с использованием реакции 242Cm (4He, n) 245Cf. Элемент был назван в честь штата, где он был впервые синтезирован.

Калифорний является второй половиной серии актиноидов, где его f-электроны в еще большей степени удалены или экранированы от валентных электронов, чем у более легких актиноидов. Таким образом, калифорний по поведению напоминает элементы лантаноидного ряда, проявляя в твердофазных соединениях двухвалентное, трехвалентное и четырехвалентное состояния окисления. В растворе наиболее стабильным является трехвалентное состояние; однако сообщалось о двухвалентном, четырехвалентном и возможном пятивалентном состояниях. Существование Cf(V) вызывает сомнения.

Металлический калифорний достаточно реакционноспособен. При хранении на воздухе или во влаге мелкие кусочки или фольга Cf-металла быстро покрываются оксидом, но без бурной реакции. Для получения Cf-металла оказались успешными два метода: восстановление трифторида калифорния металлическим литием при повышенной температуре и использование металлического тория или лантана для восстановления оксида калифорния (R. G. Haire, 1982). Наибольшее количество металла, полученное за один раз, составляло около 10 миллиграммов. Впоследствии было установлено, что металл трехвалентен и при комнатной температуре имеет двойную гексагонально плотноупакованную структуру. Для металлического калифорния при высокой температуре также наблюдалась гранецентрированная кубическая структура.

Несмотря на то что в каждый конкретный момент доступны лишь очень малые количества элемента, были получены некоторые сплавы и многочисленные твердофазные соединения калифорния. Соединения калифорния включают оксиды, галогениды, оксогалогениды, пниктиды, халькогениды, гидриды, теллуриды, оксисульфат и оксисульфид, и это лишь некоторые из них. Были также получены некоторые органокалифорниевые соединения.

Поскольку калифорний является очень эффективным источником нейтронов, для него ожидается множество новых применений. Он уже нашел применение в нейтронных влагомерах и в каротаже скважин (определении водо- и нефтенасыщенных пластов). Он также используется в качестве переносного источника нейтронов для обнаружения металлов, таких как золото или серебро, посредством локального активационного анализа. 252Cf теперь предлагается к продаже Национальной лабораторией Ок-Ридж по цене 10 долл./мг. По состоянию на май 1975 года было произведено и продано более 63 мг. Было высказано предположение, что калифорний может образовываться при некоторых звездных взрывах, называемых сверхновыми, поскольку радиоактивный распад 254Cf (период полураспада 55 дней) согласуется с характеристиками кривых блеска таких взрывов, наблюдаемых в телескопы. Однако это предположение оспаривается.

Дополнительная литература: Richard G. Haire (2006) Chapter 11, "The Chemistry of the Actinide and Transactinide Element," Third Edition, L. R. Morss, J. Fuger, and N. M. Edelstein, Eds, Springer Publishers.

Этот элемент рассмотрен и обновлен д-ром Дэвидом Хобартом, 2011

Калифорний впервые был получен Стэнли Г. Томпсоном, Гленном Т. Сиборгом, Кеннетом Стритом-младшим и Альбертом Гиорсо, работавшими в Калифорнийском университете в Беркли, в 1950 году. Они бомбардировали атомы кюрия-242 ионами гелия, используя устройство, известное как циклотpон. В результате были получены атомы калифорния-245, изотопа с периодом полураспада около 45 минут, и свободный нейтрон.

Калифорний, шестой открытый трансурановый элемент, был получен Томпсоном, Стритом, Гиорсо и Сиборгом в 1950 году путем бомбардировки микрограммовых количеств 242Cm ионами гелия с энергией 35 MeV в 60-дюймовом циклотроне Беркли, что привело к образованию 244Cf. Поскольку лантаноидный аналог калифорния (диспрозий) имеет устойчивое трехвалентное состояние в водном растворе, предполагалось, что калифорний также будет проявлять устойчивое трехвалентное состояние. Это точное предсказание позволило успешно разделить калифорний с другими актинидами хроматографическим методом и однозначно его идентифицировать.