Califòrni

Lo califòrni es l'element quimic de numèro atomic 98 e de simbòl Cf. De la familha dels actinids, es un element radioactiu qu'existís pas a l'estat natural dins l'environament. Es unicament produch dins los reactors nuclears e durant las explosions nuclearas. Sas caracteristicas fisicoquimicas son mau conegudas car las quantitats produchas son tròp feblas per permetre un estudi sistematic de sas proprietats. Sas aplicacions son tanben raras e especificas (radiografia especiala, alucatge de reactors nuclears...).

 Istòria 


La descobèrta del califòrni es la resulta de recèrcas menadas aprèp la Segonda Guèrra Mondiala suls transuranians. La primièra produccion d'atòms d'aquel element se faguèt lo 9 de febrièr de 1950 a l'University of California Radiation Laboratory de Berkeley(en) B. B. Cunningham, « Californium », dins Clifford A. Hampel, The Encyclopedia of the Chemical Elements, Reinhold Book Corporation, 1968, p. 103.. Per l'obtenir, Stanley Gerald Thompson (1912-1976), Kenneth Street Jr (1920-2006), Albert Ghiorso (1905-2010) e Glenn T. Seaborg (1912-1999) bombardèron un micrograma de curi 242 amb un fais de particulas alfà(en) K. Street Jr. S. G. Thompson e Glenn T. Seaborg, « Chemical Properties of Californium », Journal of the American Chemical Society, vol. 72, n° 10, 1950, p. 4832.. Puèi, utilizèron d'escambiadors d'ions e de tecnicas d'adsorpcion per isolar quauques milièrs d'atòms(en) S. G. Thompson, K. Street Jr., A. Ghiorso e Gleen T. Seaborg, « Element 98 », Physical Review, vol. 78, n° 3, 1950, p. 298.(en) Gleen T. Seaborg, dins J. P. Adloff (dir.), One Hundred Years after the Discovery of Radioactivity, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 1996, p. 82.. L'element novèl foguèt nomenat califòrni per rendre omenatge a l'universitat e a l'Estat de sos descobreires.

En 1954, de quantitats mai importantas de califòrni foguèron produchas en bombardant de plutòni(en) H. Diamond, L. Magnusson, J. Mech, C. Stevens, A. Friedman, M. Studier, P. Fields e J. Huizenga, « Identification of Californium Isotopes 249, 250, 251, and 252 from Pile-Irradiated Plutonium », Physical Review, vol. 94, n° 4, 1954, p. 1083.. Aquela tecnica permetèt d'obtenir d'escapols mai e mai importants. En 1960, Burris Cunningham (1912-1971) e James Wallman (1925-1965) poguèron realizar las primièras experiéncias quimicas destinadas a observar las proprietats del califòrni(en) « Element 98 Prepared », Science News Letter, vol. 78, n° 26, decembre de 1960.. La forma metallica foguèt preparada pel primièr còp en 1974(en) R. G. Haire e R. D. Baybarz, « Crystal Structure and Melting Point of Californium Metal », Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, vol. 36, n° 6, 1974, p. 1295.. Pasmens, a causa de sa manca d'interèsses economic d'aquel element, la produccion demòra febla e las proprietats del califòrni son encara mau conegudas. Per exemple, sa temperatura d'ebullicion es estimada a  °C, mas la valor precisa es pas determinada(en) Joseph Jacob Katz, Glenn Theodore Seaborg e Lester R. Morss, The Chemistry of the actinide elements, Chapman and Hall, 1986, p. 1038..

 Proprietats fisicoquimicas 

 Proprietats fisicas 

Dins las condicions normalas de temperatura e de pression, lo califòrni es un metal argentat amb un ponch de fusion egal a 900 ± 30 °C e un ponch d'ebulicion estimat a {{formatnum:1470]] °C(en) Richard G. Haire, « Californium », dins Lester R. Morss, Norman M. Edelstein e Jean Fuger, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer Science+Business Media, 2006, pp. 1522-1523.. Pasmens, quora es plaçat dins lo void, sa temperatura de fusion demenís a 300 °C. A 20 °C, sa massa volumica es de 15,1 g/cm3 e es malleable e pauc dur.

Lo califòrni a de proprietats magneticas particularas. Es ferromagnetic entre 0 e 51 K, antiferromagnetic entre 48 e 66 K e paramagnetic aprèp 160 K(en) Richard G. Haire, « Californium », dins Lester R. Morss, Norman M. Edelstein e Jean Fuger, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer Science+Business Media, 2006, p. 1525.. Forma facilament d'aliatges amb los autres lantanids(en) Richard G. Haire, « Californium », dins Lester R. Morss, Norman M. Edelstein e Jean Fuger, The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer Science+Business Media, 2006, p. 1526.. 

 Proprietats quimicas 

L'atòm de califòrni a 98 electrons e son estat fondamental es [Rn] 5f10 7s2. Sas proprietats quimicas son donc similaras a las dels autres actinids(en) Glenn T. Seaborg, « Californium », dins Elizabeth Geller (dir.), Concise Encyclopedia of Chemistry, McGraw-Hill, 2004, p. 94.. Pòt aital prene los estats d'oxidacion +II, +III e +IV. Los estats +II e +IV correspòdon respectivament a de reductors e a d'oxidants poderosas. L'estat +III, sota la forma dau cation Cf3+, es soluble dins l'aiga.

La quimia del califòrni es pauc coneguda. Lo metal pur s'oxida lentament a temperatura ambienta. Quora es calfat, pòt reagir amb lo diidrogèn, lo diazòt e los calcogèns. De reaccions rapidas amb d'acids minerals son egalament estadas observadas(en) Marydale J. O'Neil, Patricia E. Heckelman e Cherie B. Roman, The Merck Index: An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals, Merck Research Laboratories, 2006, p. 276.. En solucion aquosa, foguèron observats lo clorur, lo nitrat e lo sulfat de califòrni que son solubles e lo fluorur, l'oxalat e l'idroxid de califòrni que son insolubles. Enfin, cal nòtar l'existéncia d'un compausat covalent, lo borat de califòrni(en) Matthew J. Polinski, Edward B. Garner, Rémi Maurice, Nora Planas, Jared T. Stritzinger, T. Gannon Parker, Justin N. Cross, Thomas D. Green e Evgeny V. Alekseev, « Unusual structure, bonding and properties in a californium borate », Nature Chemistry, vol. 6, n° 5, 2014, pp. 387-392.. Segon las conoissenças actualas, lo califòrni es l'element mai pesant de la classificacion capable de formar un tal ligam quimic.

 Proprietats nuclearas 

Los isotòps 251 e 252 son los mai coneguts. Lo primièr es conegut per sa massa critica relativament febla (entre 2 e 5 kg segon las condicions) que permetriá en teoria de concebre d'armas nuclearas mai pichonas que los modèls actuals. Totun, lo còst de produccion d'una tala quantitat esproïbitiu amb las tecnologias actualas. Lo segond es conegut coma emeteire de neutrons(en) R. C. Martin, J. B. Knauer e P. A. Balo, « Production, Distribution, and Applications of Californium-252 Neutron Sources », Applied Radiation and Isotopes, vol. 53, nos 4–5,‎ 1999, pp. 785–792.. Per cada fission, emet un nombre mejan de 3,73 neutrons.

 Occuréncia e isotòpia 

Lo califòrni a 20 isotòps coneguts, mas es un element sintetic(en) G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot e O. Bersillon, « The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties », Nuclear Physics A, vol. 729,‎ 2003, pp. 3–128.(en) M. E. Wieser, « Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) », Pure and Applied Chemistry, vol. 78, n° 11,‎ 2006, pp. 2051–2066.. Se forma unicament dins los reactors nuclears o durant las explosions nuclearas via una tièra de capturas neutronicas entraïnant la transformacion d'un atòm d'urani 238. Pòt aital s'observar dins la natura a l'estat de traças dins la polsa d'explosions nuclearas(en) P. R. Fields, M. Studier, H. Diamond, J. Mech, M. Inghram, G. Pyle, C. Stevens, S. Fried et W. Manning, « Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris », Physical Review, vol. 102, n° 1,‎ 1956, pp. 180–182..

Dins los reactors, lo califòrni 252 pòt s'acumular dins lo material nuclear. Aital, l'isotòp 252, de periòde radioactiu egal a 2,6 ans es lo mai comun. Ça que la, es pas lo mai estable que los isotòps 249, 250 e 252 an de periòdes radioactius mai lòngs (respectivament 351, 13 e 900 ans). Pasmens, aqueles isotòps, en particular lo califòrni 251, son fòrça fissible e an una durada de vida febla perque capturan rapidament un autre neutron.

 Produccion e utilizacions 

Lo califòrni es mai que mai produch dins de reactors nuclears e d'accelerators de particulas(en) Robert Krebs, The History and Use of our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide, Greenwood Publishing Group, 2006, pp. 327-328.. Lo metòde principal consistís a bombardar de berkèli-249 amb de neutrons per formar de berkèli-250. Una desintegracion β− permet alara d'obtenir de califòrni-250 e, aprèp d'autras capturas neutronicas, de califòrni-251 e 252(en) David L. Heiserman, « Element 98: Californium », Exploring Chemical Elements and their Compounds, TAB Books, p. 348.. Es tanben possible de produire los isotòps 249 e 252 en bombardant d'americi, de curi o d'americi amb de neutrons(en) B. B. Cunningham, « Californium », dins Clifford A. Hampel, The Encyclopedia of the Chemical Elements, Reinhold Book Corporation, 1968, p. 105.. Enfin, dins los reactors nuclears ordinaris, un mecanisme implicant 15 capturas neutronicas permet de fabricar tres isotòps de califòrni, mas aquelas reaccions son pas desiradas.

Dins los ans 2010, dos laboratòris comercializavan de califòrni, mas las quantitats produchas cada annada son inferioras a 0,3 g(en) National Research Council, Committee on Radiation Source Use and Replacement,  Radiation Source Use and Replacement: Abbreviated Version, National Academies Press, 2008, p. 33.. Las aplicacions son raras e limitadas. Utilizan lo califòrni coma fònt de neutrons per la radiografia (amb d'instruments especials) o l'alucatge de reactors nuclears(en) I. W. Osborne-Lee e C. W. Alexander, « Californium-252: A Remarkable Versatile Radioisotope », Oak Ridge Technical Report ORNL/TM-12706, 1995, p. 12..

 Toxicologia e pollucion 

Lo califòrni es un element fòrça radioactiu que presenta de riscs importants per la santat umana. En cas d'ingestion, s'acumula dins las matèrias ossosas (65 %) e dins lo fetge (25 %). Las radiacions emesas durant la desintegracion dels atòms pòdon alara reduire la fabricacion de globuls roges e favorizar l'aparicion de cancèrs(en) B. B. Cunningham, « Californium », dins Clifford A. Hampel, The Encyclopedia of the Chemical Elements, Reinhold Book Corporation, 1968, p. 106.(en) Human Health Fact Sheet: Californium, Argonne National Laboratory, aost de 2005.. Pasmens, aqueles risques son limitats a de domenis definits de la recèrca e de l'industria nucleara. 

 Annèxas 

 Ligams intèrnes 

 Actinid.
 Element quimic.
 Radioactivitat.
 Transuranian.

 Bibliografia 

 (en) Gleen T. Seaborg, dins J. P. Adloff (dir.), One Hundred Years after the Discovery of Radioactivity, Oldenbourg Wissenschaftsverlag, 1996.

 Nòtas e referéncias 

Categoria:Actinid
Categoria:Element quimic