Berkelium

nieruchomości
[ Rn ] 5 f 9 7 s 2 97 Bk Układ okresowy
Ogólnie
Nazwa , symbol , liczba atomowa	Berkelium, Bk, 97
Kategoria elementu	Aktynowce
Grupa , kropka , blok	Ac , 7 , k
Popatrz	srebrzystobiały
numer CAS	7440-40-6
Atomowy
Masa atomowa	247 u
Promień atomowy	170 po południu
Konfiguracja elektronów	[ Rn ] 5 f 9 7 s 2
1. Energia jonizacji	6th.19785 (25) eV ≈ 598 kJ / mol
2. Energia jonizacji	11.9 (4) eV ≈ 1 150 kJ / mol
3. Energia jonizacji	21.6 (4) eV ≈ 2 080 kJ / mol
4. Energia jonizacji	36.0 (4) eV ≈ 3 470 kJ / mol
5. Energia jonizacji	56.0 (1,9) eV ≈ 5 400 kJ / mol
Fizycznie
Stan fizyczny	mocno
Struktura krystaliczna	sześciokątny
gęstość	14,78 g cm- 3
Temperatura topnienia	1259 K (986 ° C)
Objętość molowa	16,84 · 10 −6 m 3 · mol −1
Chemicznie
Stany utleniania	+3 , +4
Potencjał normalny	-2,00  V (Bk 3+ + 3 e - → Bk) −1,08  V (Bk 4+ + 3 e - → Bk)
Elektroujemność	1,30 (w skali Paulinga )
Izotopy
izotop NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) Z P 242 Bk {syn.} 7,0  min ε (≈ 100%) 242 cm SF  (<3 10–5  %) ? ? 243 Bk {syn.} 4,5  godz ε (≈ 100%) 243 cm α (≈ 0,15%) 239 On 244 Bk {syn.} 4.35  godz ε (?) 244 cm α (0,006%) 240 rano 245 Bk {syn.} 4.94  d ε (≈ 100%) 0.810 245 cm α (0,12%) 6.455 241 On 246 Bk {syn.} 1.80  d ε (≈ 100%) 1350 246 cm α (0,1%) 6.070 242 On 247 Bk {syn.} 1380  a α (≈ 100%) 5.889 243 On SF (?) ? ? 248 Bk {syn.} > 9  a β - 0.870 248 Por. Tamże ε 0,717 248 cm α 5,803 244 On 249 Bk {syn.} 330  d β - (≈ 100%) 0,125 249 Por. Tamże α (0,00145%) 5.526 245 On 250 Bk {syn.} 3.212  godz β - (100%) 250 por
W przypadku innych izotopów patrz lista izotopów
Informacje o zagrożeniach i bezpieczeństwie
Radioaktywny
Oznakowanie zagrożeń GHS brak dostępnej klasyfikacji
W miarę możliwości i zwyczajów stosuje się jednostki SI . O ile nie zaznaczono inaczej, podane dane dotyczą warunków standardowych .

Berkel to sztucznie wytworzony pierwiastek chemiczny o symbolu Bk i liczbie atomowej 97. W układzie okresowym pierwiastków znajduje się w grupie aktynowców ( 7. okres , blok f ) i jest również jednym z pierwiastków transuranowych . Berkelium zostało nazwane na cześć miasta Berkeley w Kalifornii , gdzie zostało odkryte. Berkel to radioaktywny metal o srebrzystobiałym wyglądzie. Po raz pierwszy powstał w grudniu 1949 r. Z lżejszego pierwiastka ameryku . Jest produkowany w małych ilościach w reaktorach jądrowych . Służy głównie do generowania wyższych pierwiastków transuranowych i transaktynidów .

historia

Glenn T. Seaborg

60-calowy cyklotron

Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley

Tak jak ameryk (liczba atomowa 95) i kur (96) zostały odkryte niemal jednocześnie w 1944 i 1945 r., Podobnie pierwiastki berkelium (97) i kaliforn (98) odkryto w 1949 i 1950 r .

Eksperymentatorzy Glenn Seaborg , Albert Ghiorso i Stanley G. Thompson wyprodukowane pierwsze rdzenie w 60-calowy cyklotronu w tym University of California w Berkeley w dniu 19 grudnia 1949 r . Był to piąty odkryty Transuran. Odkrycie zostało opublikowane w tym samym czasie, co odkrycie Californium.

Wybór nazwy oczywiście wynikał ze wspólnego pochodzenia: Berkelium zostało nazwane od miejsca, w którym zostało znalezione, miasta Berkeley w Kalifornii . Nazewnictwo jest więc takie, jak w przypadku wielu aktynowców i lantanowców : Terbium , które znajduje się dokładnie nad Berkelium w układzie okresowym , zostało nazwane na cześć szwedzkiego miasta Ytterby , gdzie zostało odkryte po raz pierwszy: sugeruje się, że pierwiastek 97 otrzyma nazwę berkelium (symbol Bk) od miasta Berkeley w sposób podobny do używanego przy określaniu jego chemicznego homologu terb (liczba atomowa 65), którego nazwa pochodzi od miasta Ytterby w Szwecji, gdzie po raz pierwszy znaleziono minerały ziem rzadkich. Element 98 został nazwany Californium na cześć Uniwersytetu i stanu Kalifornia.

Najtrudniejszymi etapami przygotowań do produkcji pierwiastka okazało się opracowanie odpowiednich metod separacji chemicznej oraz produkcja wystarczających ilości ameryku na docelowy materiał.

Próbkę przygotowano najpierw przez nałożenie roztworu azotanu ameryku (z izotopem ²⁴¹ Am) na folię platynową; roztwór odparowano, a pozostałość następnie kalcynowano do tlenku (AmO ₂ ).

Próbkę tę następnie bombardowano przyspieszonymi cząstkami α o energii 35  MeV przez około 6 godzin w 60-calowym cyklotronie . W tak zwanej reakcji (α, 2n) powstaje ²⁴³ Bk i dwa wolne neutrony :

${\ Displaystyle \ mathrm {^ {241} _ {\ 95} On \ + \ _ {2} ^ {4} On \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {243} Bk \ + \ 2 \ _ {0 } ^ {1} n}}$

Po bombardowaniu w cyklotronie powłokę rozpuszczono i ogrzewano kwasem azotowym , a następnie ponownie wytrącono jako wodorotlenek stężonym wodnym roztworem amoniaku i odwirowano; pozostałość ponownie rozpuszczono w kwasie azotowym.

W celu uzyskania rozległego oddzielenia ameryku do tego roztworu dodano mieszaninę nadtlenodisiarczanu amonu i siarczanu amonu i ogrzewano, aby doprowadzić rozpuszczony ameryk do poziomu utlenienia +6. Nieutleniony pozostały ameryk wytrącono jako fluorek ameryku (III) przez dodanie kwasu fluorowodorowego . W ten sposób towarzyszący kurium wytrąca się również jako fluorek kuru (III), a oczekiwany pierwiastek 97 (berkel) jako fluorek berkelu (III) . Tę pozostałość przekształcono w wodorotlenek działając roztworem wodorotlenku potasu , który następnie rozpuszczono w kwasie nadchlorowym po odwirowaniu .

Krzywe elucji :
rozdział chromatograficzny Tb, Gd, Eu i Bk, Cm, Am.

Dalszy rozdział odbywał się w obecności buforu kwas cytrynowy / cytrynian amonu w słabo kwaśnym środowisku ( pH  ≈ 3,5) z wymieniaczami jonowymi w podwyższonej temperaturze.

Rozdział chromatograficzny mógł się powieść tylko na podstawie wcześniejszych porównań z chemicznym zachowaniem odpowiednich lantanoidów . W przypadku oddzielenia terb wyłania się z kolumny przed gadolinem i europem . Jeżeli zachowanie chemiczne Berkelium jest podobne do zachowania Eka-Terbium , przedmiotowy pierwiastek 97 powinien zatem pojawić się jako pierwszy w tej analogicznej pozycji, odpowiednio przed Curium i Americium.

Dalszy przebieg eksperymentu początkowo nie przyniósł rezultatu, ponieważ poszukiwano cząstki α jako sygnatury rozpadu. Dopiero poszukiwanie charakterystycznych promieni rentgenowskich i elektronów konwersyjnych w wyniku wychwytu elektronów przyniosło pożądany sukces. Wynik reakcji jądrowej podano jako ²⁴³ Bk, chociaż początkowo sądzono , że ²⁴⁴ Bk jest możliwe.

W 1958 roku Burris B. Cunningham i Stanley G. Thompson po raz pierwszy wyizolowali ważące ilości, które zostały wygenerowane przez długotrwałe napromieniowanie neutronami ²³⁹ Pu w reaktorze testowym w National Reactor Testing Station w Idaho .

Izotopy

Berkel zawiera tylko radionuklidy i nie ma stabilnych izotopów . W sumie znanych jest 12 izotopów i 5 izomerów rdzenia pierwiastka. Najdłużej żyją ²⁴⁷ Bk ( okres półtrwania 1380 lat), ²⁴⁸ Bk (9 lat) i ²⁴⁹ Bk (330 dni). Okresy półtrwania pozostałych izotopów wahają się od milisekund do godzin lub dni.

Jeśli na przykład weźmie się pod uwagę rozpad najdłużej żyjącego izotopu ²⁴⁷ Bk, to długowieczny ²⁴³ Am jest początkowo tworzony przez rozpad α , który z kolei zmienia się w ²³⁹ Np w wyniku ponownego rozpadu α . Dalszy rozpad prowadzi następnie przez ²³⁹ Pu do ²³⁵ U, początek szeregu uranowo-aktynowego (4 n + 3).

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

Podane czasy to okresy półtrwania.

→ Lista izotopów Berkelium

Występowanie

Izotopy berkelu nie występują naturalnie na Ziemi, ponieważ ich okres półtrwania jest zbyt krótki w porównaniu z wiekiem Ziemi.

Oprócz pierwszego odkrycia Einsteinium i Fermium w pozostałościach pierwszej amerykańskiej bomby wodorowej, Ivy Mike , 1 listopada 1952 r. Na atolu Eniwetok , oprócz plutonu i ameryku, znaleziono także izotopy kuru, berkelium i kalifornu, w tym ²⁴⁹ Bk, konwertuje do ²⁴⁹ Cf przez rozpad β . Ze względu na tajemnicę wojskową wyniki zostały opublikowane dopiero później w 1956 roku.

W reaktorach jądrowych wytwarzany jest głównie izotop Berkelium ²⁴⁹ Bk; rozpada się on prawie całkowicie do ^izotopu kalifornu ²⁴⁹ Cf z okresem półtrwania 351 lat podczas tymczasowego przechowywania (przed ostatecznym unieszkodliwieniem) . To liczy się jako odpady transurane i jest zatem niepożądane w ostatecznej utylizacji.

Wydobycie i prezentacja

Berkel jest wytwarzany przez bombardowanie lżejszych aktynowców neutronami w reaktorze jądrowym . Głównym źródłem jest reaktor izotopowy o wysokiej mocy 85  MW (HFIR) w Oak Ridge National Laboratory w Tennessee w USA, który jest przeznaczony do produkcji pierwiastków transkurium (Z> 96).

Ekstrakcja izotopów Berkelium

Berkel powstaje w reaktorach jądrowych z uranu ( ²³⁸ U) lub plutonu ( ²³⁹ Pu) w wyniku licznych kolejnych wychwytów neutronów i rozpadów β - z wykluczeniem rozszczepienia lub rozpadów α.

Ważnym krokiem jest tutaj reakcja wychwytu (n, γ) - lub neutronów, w której wygenerowany wzbudzony nuklid potomny przechodzi w stan podstawowy , emitując kwant γ . Potrzebne do tego wolne neutrony powstają w wyniku rozszczepienia innych jąder w reaktorze. W tym nuklearnego procesie chemicznym ²³⁹ Pu najpierw wytwarza się przez (n, y), a następnie reakcji z dwóch beta ^- zaniki . W reaktorach rodzicielskich proces ten służy do inkubacji nowego materiału rozszczepialnego.

${\ Displaystyle \ mathrm {^ {238} _ {\ 92} U \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 92} ^ {239} U \ {\ xrightarrow [{23,5 \ min} ] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 93} ^ {239} Np \ {\ xrightarrow [{2,3565 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 94} ^ {239} Pu}}$

Podane czasy to okresy półtrwania.

W tym celu ten ostatni jest napromieniowany źródłem neutronów, które ma wysoki strumień neutronów . Możliwe tutaj strumienie neutronów są wielokrotnie wyższe niż w reaktorze jądrowym. Od ²³⁹ Pu cztery kolejne reakcje (n, γ) tworzą ²⁴³ Pu, który rozkłada się do ²⁴³ µm poprzez rozpad β z okresem półtrwania 4,96 godziny . ²⁴⁴ Am utworzone w dalszej (n, γ) reakcji rozpada się z kolei do ²⁴⁴ Cm przez rozpad β z okresem półtrwania 10,1 godziny . Od ²⁴⁴ cm dalsze (n, γ) reakcje w reaktorze wytwarzają kolejne cięższe izotopy w coraz mniejszych ilościach.

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

Jednak powstanie ²⁵⁰ Cm w ten sposób jest bardzo mało prawdopodobne, ponieważ ²⁴⁹ Cm ma tylko krótki okres półtrwania, więc dalsze wychwytywanie neutronów jest mało prawdopodobne w krótkim czasie.

²⁴⁹ Bk jest jedynym izotopem Berkelium, który może powstać w ten sposób. Powstaje w wyniku rozpadu β z ²⁴⁹ cm - pierwszego izotopu kuru, który ulega rozpadowi β (okres półtrwania 64,15 min).

${\ Displaystyle \ mathrm {^ {249} _ {\ 96} Cm \ {\ xrightarrow [{64,15 \ min}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 97} ^ {249} Bk \ {\ xrightarrow [{330 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 98} ^ {249} Cf}}$

Przez wychwyt neutronów, ²⁵⁰ Bk jest utworzony z ²⁴⁹ Bk , ale to już zanika z okresem półtrwania wynoszącym 3.212 godzin przez P-rozpadu do ²⁵⁰ Por

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

Najdłużej żyjący izotop, ²⁴⁷ Bk, nie może zatem być produkowany w reaktorach jądrowych, więc często trzeba zadowolić się bardziej dostępnym ²⁴⁹ Bk. Berkelium jest obecnie dostępne na całym świecie tylko w bardzo małych ilościach, dlatego ma bardzo wysoką cenę. To około 185 dolarów za mikrogram ²⁴⁹ Bk.

Izotop ²⁴⁸ Bk został wyprodukowany w 1956 roku z mieszaniny nuklidów kurium przez bombardowanie cząstkami 25 MeV α. Jego istnienie z okresem półtrwania 23 ± 5 godzin zostało określone przez produkt rozpadu β ²⁴⁸ Cf.

²⁴⁷ Bk został wyprodukowany w 1965 roku z ²⁴⁴ cm bombardując go cząstkami α. Nie można było wykryć prawdopodobnie utworzonego izotopu ²⁴⁸ Bk.

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

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

Izotop Berkelium ²⁴² Bk powstał w 1979 r. Przez zbombardowanie ²³⁵ U przy użyciu odpowiednio ¹¹ B, ²³⁸ U ¹⁰ B i ²³² Th przy użyciu odpowiednio ¹⁴ N i ¹⁵ N. Przekształca się do ²⁴² cm w wyniku wychwytu elektronów z okresem półtrwania 7,0 ± 1,3 minuty . Poszukiwanie podejrzanego początkowo izotopu ²⁴¹ Bk zakończyło się niepowodzeniem.

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

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

Przedstawienie elementarnego Berkelium

Pierwsze próbki berkelium metalicznego wyprodukowano z tantalu w 1969 r. Poprzez redukcję BkF ₃ w 1000 ° C za pomocą litu w sprzęcie reakcyjnym .

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

Elementarny berkel można również wytwarzać z BkF ₄ z litem lub przez redukcję BkO _{2 za} pomocą lantanu lub toru .

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

nieruchomości

1,7 mikrograma Berkelium
(rozmiar ok. 100 μm)

W układzie okresowym Berkelium o liczbie atomowej 97 znajduje się w szeregu aktynowców, jego poprzednikiem jest Curium , następnym pierwiastkiem jest Kaliforn . Jego analogiem w serii lantanowców jest terb .

Podwójne heksagonalne ścisłe upakowanie sfer z sekwencją warstw ABAC w strukturze krystalicznej α-Bk
(A: zielony; B: niebieski; C: czerwony).

Właściwości fizyczne

Berkel to radioaktywny metal o srebrzystobiałym wyglądzie i temperaturze topnienia 986 ° C.

Zachodząca w warunkach normalnych modyfikacja α-Bk krystalizuje w heksagonalnym układzie kryształów w grupie przestrzennej P 6 ₃ / mmc (grupa przestrzenna nr 194) o parametrach sieci a  = 341,6 ± 0,3  pm a także c  = 1106,9 ± 0,7 pm jako cztery jednostki formuły na komórkę elementarną , metalowy promień 170  nm i gęstość 14,78 g / cm ³ . Struktura krystaliczna składa się z podwójnego heksagonalnego ścisłego upakowania kulek (tj. Hcp) z sekwencją warstw ABAC i dlatego jest izotypowa względem struktury α-La .Szablon: grupa pokoi / 194

W wyższych temperaturach α-Bk zmienia się w β-Bk. Β-modyfikacji krystalizuje w układ regularny w grupie przestrzennej  Fm 3 m (nr 225) z kraty parametr  = 499,7 ± 0,4 pM, promień metalu 177 nm, gęstość 13.25 g / cm ³ . Struktura kryształu składa się z sześciennego najbliższego upakowania sfer z sekwencją ułożenia ABC, która odpowiada sześciennej sieci centralnej (fcc).Szablon: grupa pokoi / 225

Entalpia od rozwiązania z Berkelium metalu w kwasie solnym , w warunkach standardowych jest -600,2 ± 5,1 kJ mol ^-1 . Na podstawie tej wartości po raz pierwszy obliczono standardową entalpię tworzenia (Δ _f H ⁰ ) od Bk ³⁺ _(aq) do −601 ± 5 kJ mol ⁻¹ oraz potencjał standardowy Bk ³⁺  / Bk ⁰ do - 2,01 ± 0, 03 V.

Pomiędzy 70 K a temperaturą pokojową Berkelium zachowuje się jak paramagnet Curie-Weissa ze skutecznym momentem magnetycznym 9,69 Bohra magnetonów (µ _B ) i temperaturą Curie 101 K. Podczas chłodzenia do około 34 K, Berkelium doświadcza przejścia w anty -stan ferromagnetyczny . Ten moment magnetyczny prawie odpowiada teoretycznej wartości 9,72 ľ _B .

Właściwości chemiczne

Jak wszystkie aktynowce, Berkelium jest bardzo reaktywny. Jednak nie reaguje szybko z tlenem w temperaturze pokojowej, prawdopodobnie z powodu tworzenia ochronnej warstwy tlenku. Jednak reaguje ze stopionymi metalami, wodorem, halogenami, chalkogenami i pentelidami, tworząc różne związki binarne.

Trójwartościowy stopień utlenienia jest najbardziej stabilny w roztworze wodnym , ale znane są również związki czterowartościowe i dwuwartościowe. Wodne roztwory z jonami Bk ³⁺ mają żółto-zieloną barwę, w przypadku jonów Bk ⁴⁺ są beżowe w roztworze kwasu solnego i pomarańczowo-żółte w roztworze kwasu siarkowego. Podobne zachowanie można zaobserwować w przypadku terbu będącego analogiem lantanowca .

Jony Bk ³⁺ wykazują dwa ostre piki fluorescencji przy 652 nm (światło czerwone) i 742 nm (ciemnoczerwone - bliska podczerwień) z powodu wewnętrznych przejść w powłoce f-elektronowej.

Łupliwość

W przeciwieństwie do sąsiednich pierwiastków, kurium i kalifornu, berkel teoretycznie tylko bardzo słabo nadaje się jako paliwo jądrowe w reaktorze. Oprócz bardzo małej dostępności i związanej z nią wysokiej ceny, dodatkową komplikacją jest to, że tańsze izotopy o parzystej liczbie masowej mają tylko krótki okres półtrwania. Jedyny możliwy izotop o numerze parzystym, ²⁴⁸ Bk w stanie podstawowym, jest bardzo trudny do wygenerowania, a dane o jego przekrojach są niewystarczające .

^{Zasadniczo 249} Bk jest w stanie utrzymać reakcję łańcuchową i dlatego nadaje się do szybkiego reaktora lub bomby atomowej. Krótki okres półtrwania wynoszący 330 dni wraz ze skomplikowaną ekstrakcją i dużym zapotrzebowaniem udaremniają odpowiednie próby. Nieodzwierciedlona masa krytyczna wynosi 192 kg, przy czym reflektor wody wciąż 179 kg, stwardnienie rocznej produkcji światowej.

²⁴⁷ Bk może wytrzymać reakcję łańcuchową zarówno w reaktorze termicznym, jak i szybkim, a po 1380 latach ma wystarczająco długi okres półtrwania, aby służyć zarówno jako paliwo jądrowe, jak i materiał rozszczepialny do bomby atomowej . Jednak nie można go inkubować w reaktorze, a zatem jego produkcja jest jeszcze bardziej złożona i kosztowna niż inne wymienione izotopy. Towarzyszy temu jeszcze niższa dostępność, która przy wymaganej masie co najmniej 35,2 kg (masa krytyczna ze stalowym odbłyśnikiem) może być traktowana jako kryterium wykluczające.

posługiwać się

Próbka berkelium do syntezy Tenness (w roztworze)

Izotopy Berkelium są wykorzystywane głównie w podstawowych badaniach naukowych. ²⁴⁹ Bk jest pospolitym nuklidem do syntezy nawet cięższych pierwiastków transuranowych i transaktynoidów, takich jak lawrenwap , rutherford i bor . Służy również jako źródło izotopu ²⁴⁹ Cf, który umożliwia badanie chemii Kalifornii. Ma pierwszeństwo przed bardziej radioaktywnym ²⁵² Cf, który w przeciwnym razie jest wytwarzany przez bombardowanie neutronami w reaktorze izotopowym o wysokim strumieniu (HFIR).

22 miligramową próbkę ²⁴⁹ Bk wykonano po 250-dniowym napromieniowaniu w 2009 r., A następnie oczyszczono w 90-dniowym procesie w Oak Ridge. Ta próbka dała pierwsze 6 atomów pierwiastka Tenness w United Institute for Nuclear Research (JINR), Dubna , Rosja, po ekspozycji na jony wapnia w cyklotronie U400 przez 150 dni. Synteza ta była zwieńczeniem rosyjsko-amerykańskiej współpracy JINR i Lawrence Livermore National Laboratory w zakresie syntezy pierwiastków 113-118, która rozpoczęła się w 1989 roku.

spinki do mankietów

→ Kategoria: związek berkelu

Chociaż izotop ²⁴⁷ Bk ma najdłuższy okres półtrwania, izotop ²⁴⁹ Bk jest łatwiej dostępny i służy głównie do określania właściwości chemicznych.

Tlenki

Berkel ma tlenki o stopniach utlenienia +3 (Bk ₂ O ₃ ) i +4 (BkO ₂ ).

Tlenek berkelu (IV) (BkO ₂ ) jest brązowym ciałem stałym i krystalizuje w sześciennym układzie kryształów w strukturze fluorytu w grupie przestrzennej Fm 3 m (grupa przestrzenna nr 225) o liczbach koordynacyjnych Cf [8], O [4 ]. Parametr sieci krystalicznej wynosi 533,4 ± 0,5  pm .Szablon: grupa pokoi / 225

Tlenek berkelu (III) (Bk ₂ O ₃ ) jest wytwarzany z BkO ₂ przez redukcję wodorem:

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

Jest to żółto-zielone ciało stałe o temperaturze topnienia 1920 ° C. Tworzy sześcienną sieć krystaliczną z centrum  ciała o = 1088,0 ± 0,5 µm.

Halogenki

Wiadomo, że halogenki mają stopnie utlenienia +3 i +4. Najbardziej stabilny poziom +3 jest znany dla wszystkich związków, od fluoru po jod i jest również stabilny w roztworze wodnym. Poziom czterowartościowy można ustabilizować tylko w fazie stałej.

Fluorek berkelu (IV) (BkF ₄ ) jest żółto-zielonym związkiem jonowym i krystalizuje w monoklinowym układzie krystalicznym i jest izotypem z fluorkiem uranu (IV) .

Fluorek berkelu (III) (BkF ₃ ) jest żółto-zieloną substancją stałą i ma dwie krystaliczne struktury, które są zależne od temperatury (temperatura przemiany: 350 do 600 ° C). Strukturę rombową ( typ YF ₃ ) można znaleźć w niskich temperaturach . W wyższych temperaturach tworzy układ trygonalny ( typ LaF ₃ ).

Chlorek berkelu (III) (BkCl ₃ ) jest zieloną substancją stałą o temperaturze topnienia 603 ° C i krystalizuje w heksagonalnym układzie kryształów . Jego struktura krystaliczna jest izotypowa z chlorkiem uranu (III) (UCl ₃ ). Sześciowodny (BkCl ₃  · 6 H ₂ O) ma jednoskośną strukturę krystaliczną.

Berkelium (III) bromek (BkBr ₃ ) jest żółto-zielonej substancji stałej i poddaje krystalizacji w niskiej temperaturze w pUBR ₃ typu , w wyższych temperaturach w AlCl ₃ -type .

Jodek berkelu (III) (BkI ₃ ) jest żółtą substancją stałą i krystalizuje w układzie heksagonalnym ( typ BiI ₃ ).

Oksyhalogenki BkOCl, BkOBr i BkOI mają strukturę tetragonalną typu PbFCl.

Chalkogenidy i pentelidy

Siarczek berkelu (III) (Bk ₂ S ₃ ) wytworzono przez traktowanie tlenku berkelu (III) mieszaniną siarkowodoru i disiarczku węgla w 1130 ° C lub przez bezpośrednią reakcję metalicznego berkelium z siarką. Dało to brązowo-czarne kryształy o sześciennej symetrii i stałej sieci równej a  = 844 µm.

W pentelids z tym Berkelium ( ²⁴⁹ BK) typu BKX wykazano dla elementów azotu , fosforu , arsenu i antymonu . Są one wytwarzane w reakcji wodorku berkelium (III) (BkH ₃ ) lub metalicznego berkelium z tymi pierwiastkami w podwyższonej temperaturze w wysokiej próżni w ampułkach kwarcowych. Krystalizują w sieci NaCl ze stałymi sieciowymi 495,1 µm dla BkN, 566,9 µm dla BkP, 582,9 µm dla BkAs i 619,1 µm dla BkSb.

Inne związki nieorganiczne

Wodorotlenek berkelu (III) i berkelium (IV) są stabilne jako zawiesina w 1 M roztworze wodorotlenku sodu i zostały zbadane spektroskopowo. Fosforan berkelu (III) (BkPO ₄ ) przedstawiono jako ciało stałe, które wykazuje silną fluorescencję po wzbudzeniu laserem argonowym (linia 514,5 nm).

Znane są inne sole Berkelium, np. 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 i Bk ₂ (C ₂ O ₄ ) ₃  · 4 H ₂ O.Rozkład termiczny w atmosferze argonu w temperaturze ok. 600 ° C (w celu uniknięcia utleniania do BkO ₂ ) Bk ₂ (SO ₄ ) ₃  12 H ₂ O prowadzi do rombowych kryształów Berkelium (III) w centrum ciała - oksysiarczan (Bk ₂ O ₂ SO ₄ ). To połączenie jest stabilne termicznie do co najmniej 1000 ° C w atmosferze gazu ochronnego.

Wodorki berkelu powstają w wyniku reakcji metalu z gazowym wodorem w temperaturach powyżej 250 ° C. Tworzą kompozycje niestechiometryczne o wzorze nominalnym BkH _{2 + x} (0 <x <1). Podczas gdy trójwodniki mają heksagonalną symetrię, dwuwodnik krystalizuje w strukturze fcc ze stałą sieciową a  = 523 µm.

Związki metaloorganiczne

Berkel tworzy trygonalny (η ⁵ –C ₅ H ₅ ) kompleks ₃ Bk z trzema pierścieniami cyklopentadienylowymi , który można zsyntetyzować w reakcji chlorku berkelu (III) ze stopionym Be (C ₅ H ₅ ) _{2 w} temperaturze około 70 ° C. Ma barwę żółtą i rombowej symetrię sieci krystalicznej stałych z = 1411 pm, b = 1755 pm i c = 963 pm i obliczonej gęstości 2,47 g / cm ³ . Kompleks jest stabilny do co najmniej 250 ° C i sublimuje w około 350 ° C. Jednak wysoki poziom radioaktywności powoduje szybkie zniszczenie połączeń w ciągu kilku tygodni. Pierścień C ₅ H ₅ w (η ⁵ –C ₅ H ₅ ) ₃ Bk można zastąpić chlorem, tworząc grupę dimeryczną [Bk (C ₅ H ₅ ) ₂ Cl] ₂ . Widmo absorpcji optycznej tego związku jest bardzo zbliżone do (η ⁵ –C ₅ H ₅ ) ₃ Bk.

instrukcje bezpieczeństwa

Klasyfikacje zgodne z rozporządzeniem CLP nie są dostępne, ponieważ obejmują jedynie zagrożenie chemiczne i odgrywają całkowicie podrzędną rolę w porównaniu z zagrożeniami opartymi na radioaktywności . To ostatnie ma również zastosowanie tylko wtedy, gdy istotna jest ilość danej substancji.

literatura

• David E. Hobart i Joseph R. Peterson: Berkelium ; w: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (red.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements , Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1 , str. 1444-1498 ( doi: 10.1007 / 1-4020-3598-5_10 ).
• Gmelin's Handbook of Inorganic Chemistry , System nr 71, Transuran: Część A 1 I, str. 38–40; Część A 1 II, s. 19, 326–336; Część B1, s. 72–76.
• Widmo absorpcji roztworu Bk ³⁺ i krystalografia ditlenku berkelu, Sesquioxide, Trichloride, Oxychloride i Trifluoride , Ph.D. Thesis, Joseph Richard Peterson, październik 1967, Dokument Komisji Energii Atomowej Stanów Zjednoczonych nr UCRL-17875 (1967).
• JR Peterson, DE Hobart: The Chemistry of Berkelium ; w: Harry Julius Emeleus (red.): Postępy w chemii nieorganicznej i radiochemii , tom 28, Academic Press, 1984, ISBN 0-12-023628-1 , s. 29-64 ( doi: 10.1016 / S0898-8838 (08)) 60204-4 , ograniczony podgląd w wyszukiwarce Google Book).
• GT Seaborg (red.): Materiały z sympozjum upamiętniającego 25. rocznicę odkrycia pierwiastków 97 i 98 , 20 stycznia 1975; Raport LBL-4366, lipiec 1976.

linki internetowe

Wikisłownik: Berkelium  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

• Wejście do Berkelium. W: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, ostatnia wizyta 3 stycznia 2015.
• Amanda Yarnell: Berkelium , Chemical & Engineering News, 2003.

Indywidualne dowody

Ten artykuł został dodany do listy doskonałych artykułów 15 maja 2011 w tej wersji .