کالیفرنیم

کالیفرنیوم یک عنصر شیمیایی رادیواکتیو با نماد Cf و عدد اتمی ۹۸ است. این عنصر برای اولین بار در سال ۱۹۵۰ در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (سپس آزمایشگاه پرتو دانشگاه کالیفرنیا) با بمباران کوریم با ذرات آلفا (یونهای هلیوم-۴) ساخته شد. این عنصر یک اکتینید است، ششمین عنصر فرااورانیم است که باید سنتز شود و دارای دومین جرم اتمی پس از اینشتینیم در بین تمام عناصر تولید شده در مقادیر کافی برای دیدن با چشم غیرمسلح است. این عنصر به نام دانشگاه و ایالت کالیفرنیا نامگذاری شده.

دو ساختار بلوری برای کالیفرنیوم تحت فشار عادی وجود دارد: یکی بالاتر و دیگری زیر  شکل سوم با فشار زیاد حاصل می‌شود. کالیفرنیوم به آرامی در دمای اتاق هوا کدر می‌شود. ترکیبات کالیفرنیوم در سطح اکسیداسیون +۳ موجود است. بیست ایزوتوپ کالیفرنیوم شناخته شده‌است، که کالیفرنیوم -۲۵۱ پایدارترین آنهاست که دارای نیمه عمر ۸۹۸ سال است. این نیمه عمر کوتاه به معنی این است که این عنصر در مقادیر قابل توجهی در پوسته زمین یافت نمی‌شود.  کالیفرنیوم -۲۵۲، با نیمه عمر حدود ۲.۶۴۵ سال، رایج‌ترین ایزوتوپ مورد استفاده است و در آزمایشگاه ملی اوک ریج در ایالات متحده و پژوهشگاه رآکتورهای اتمی در روسیه تولید می‌شود.

کالیفرنیوم یکی از معدود عناصر فرااورانیم است که کاربردهای عملی دارد. بیشتر این کاربردها از خاصیت ایزوتوپ‌های خاص این عنصر برای انتشار نوترونها استفاده می‌کنند. به عنوان مثال، کالیفرنیوم می‌تواند برای کمک به راه اندازی راکتورهای هسته ای مورد استفاده قرار گیرد، و هنگام مطالعه مواد با استفاده از پراش نوترون و طیف‌سنجی نوترون به عنوان منبع نوترون استفاده می‌شود. کالیفرنیوم همچنین می‌تواند در سنتز هسته ای عناصر دارای جرم بالاتر مورد استفاده قرار گیرد. اوگانسون (با عدد اتمی ۱۱۸) با بمباران اتم‌های کالیفرنیوم-۲۴۹ با یون‌های کلسیم-۴۸ سنتز شد. استفاده‌کنندگان کالیفرنیوم باید نگرانی‌های رادیولوژی و توانایی این عنصر را در ایجاد اختلال در تشکیل گلبول‌های قرمز با تجمع بیولوژیکی در بافت اسکلتی در نظر بگیرند.

تاریخچه 
کالیفرنیوم برای اولین بار در آزمایشگاه تابش دانشگاه کالیفرنیا در برکلی، توسط محققان فیزیک استنلی جی تامپسون ، کنت استریت جونیور، آلبرت غیورسو و گلن تی سیبورگ در تاریخ ۹ فوریه سال ۱۹۵۰ ساخته شد. این ششمین عنصر ترانس اورانیوم بود که کشف شد. این تیم کشف خود را در ۱۷ مارس ۱۹۵۰ اعلام کرد.

برای تولید کالیفرنیوم، یک هدف به اندازه میکروگرم از کوریم -۲۴۲ () با ۳۵ ذره MeV-alpha () بمباران شد در سیکلوترون با قطر ۶۰ اینچ (۱٫۵۲ متر) در برکلی، که کالیفرنیوم ۲۴5 () به علاوه یک نوترون آزاد تولید کرد.

 +  →  + 

برای شناسایی و جداسازی عنصر، روشهای تبادل یونی و جذب استفاده شد. در این آزمایش فقط حدود ۵۰۰۰ اتم کالیفرنیوم تولید شد و این اتم‌ها نیمه عمر ۴۴ دقیقه داشتند.

ویژگی‌ها 
کالیفرنیوم در حقیقت یک فلز آکتینید نقره‌ای مایل به سفید با نقطه ذوب  و نقطه جوش  می‌باشد. فلز ناب و خالص کالیفرنیوم قابل‌انعطاف است و به سادگی با تیغ بریده می‌شود. این فلز در خارج از محیط نگهداری و ایزوله و با دمای بالای  شروع به تبخیر می‌نماید. در دمای  فرومغناطیس و فری‌مغناطیس است (چیزی شبیه به آهنربا). در دمای  تا  ضدفرومغناطیس است (حالت متوسط) و در نهایت در دمای بالاتر از  پارامغناطیس می‌شود (زمینه‌ها و عوامل مغناطیسی خارجی می‌توانند آن را مغناطیسی کنند).

در محیط 
آثار کالیفرنیوم را می‌توان در نزدیکی تأسیساتی یافت که از این عنصر در کاوش مواد معدنی و در معالجه پزشکی استفاده می‌کنند. این عنصر در آب قابل حل نیست، اما به خوبی به خاک معمولی می‌چسبد؛ و غلظت آن در خاک می‌تواند ۵۰۰ برابر بیشتر از آب اطراف ذرات خاک باشد.

نتیجه آزمایش هسته ای جوی قبل از سال ۱۹۸۰ مقدار کمی کالیفرنیوم به محیط زیست وارد کرد. ایزوتوپ‌های کالیفرنیوم با تعداد جرم ۲۴۹، ۲۵۲، ۲۵۳ و ۲۵۴ در گرد و غبار رادیواکتیو جمع شده از هوا پس از انفجار هسته ای مشاهده شده‌است. کالیفرنیوم از آنجا که در مقادیر زیادی تولید نشده‌است، یک رادیونوکلئید عمده در وزارت انرژی ایالات متحده نیست.

زمانی تصور می‌شد کالیفرنیوم در ابرنواخترها تولید می‌شود، زیرا پوسیدگی آنها با نیمه عمر ۶۰ روزه 254Cf مطابقت دارد. با این حال، مطالعات بعدی نتوانستند طیف‌های کالیفرنیوم را نشان دهند، و اکنون تصور می‌شود که منحنی‌های سبک ابرنواختر از فروپاشی نیکل -۵۶ پیروی کنند.

عناصر ترانس اورانیک از آمریسیم به فرمیوم، از جمله کالیفرنیوم، به‌طور طبیعی در رآکتور شکافت هسته ای طبیعی در Oklo رخ داده‌اند، اما دیگر چنین نمی‌کنند.

کاربردها 
فعالیت‌های هسته‌ای

یادداشت

منابع

پیوند به بیرون 
 کالیفرنیا در جدول دوره ای فیلم‌ها (دانشگاه ناتینگهام)
 NuclearWeaponArchive.org - کالیفرنیا
 بانک اطلاعات مواد خطرناک - کالیفرنیا ، رادیواکتیو

 
آکتینیدها
عناصر شیمیایی
عناصر مصنوعی
ویکی‌سازی رباتیک