Sıra nömrəsi 98 olan kalifornium aktinoidlər ailəsinə aiddir. O, berklium və eynşteniyum arasında yerləşir. Lantanoidlər ailəsində, quruluş analoqu disproziumdur.

Fiziki xassələri

Kaliforniyum, Ərimə temperaturu 900 ± 30 °C və qaynama temperaturu təxminən 1745 °C olan radioaktiv, gümüşü-ağ rəngli aktinoid metaldır. Saf halda yumşaq olduğundan, bıcaq ilə rahatca kəsilir. Vakuum mühitində 300°C-də buxarlanır. 51 K'nin (−220 °C) altında kaliforniyum metalı ferromaqnit və ya ferrimaqnitdir (maqnit kimi xassə göstərir), 48 ve 66 K arasında antiferromaqnitdir ve 160 K'nin (−110 °C) üstündə (xarici maqnit sahəsi ona maqnitlik xassəsi qazandırır). Kalifornium lantanoid metalları ilə xəlitə(ərinti) əmələ gətirə bilir .

1 atmosfer təzyiqdə iki kristal quruluş əmələ gətirir: iki-hegsagonal sıx qəfəs (hsp və ya dhcp) quruluşlu alfa (α) və səthi mərkəzli kubik (ymk və ya fcc) quruluşlu beta (β)

Bir çift hegzagonal sıkı paket (dhcp) birim hücresi, ortak bir hegzagonal yüzeyi paylaşan iki hegzagonal sıkı paket yapı içerir. Katman dizisi de ABACABAC şeklindedir.α formu 900 °C-nin altında və 15,10 g/cm³ səğlıqda görünür, β formu da 900 °C-nin üstündə və 8.74 g/cm³ sığlıqda görülür. 48  basınçta, atomun dekolizasyonu sonucunda β formu dönüşür. Daha az kütləli transplotunium —amerisium, kürium ve berklium—, 5f elektronlarından istifadə etməsi üçün daha az təzyiqə ehtiyac duyur.

Bir elementin bulk modulu onun bərabər paylanmış təzyiq altında müqavimətini göstərir. Kaliforniumun bulk modulu 50 ± 5 GPa-dır. Bu rəqəmin üç lantanoid metalına yaxın olmasına baxmayaraq alminium(70 GPa) kimi metallardan kiçikdir.

Kimyəvi xassələri və birləşmələri

Kalifornium 4, 3 və 2 valentli olur. Bu ədədlər kaliforniumun digər atomları ilə əmələ gətirə biləcəyi kimyəvi rabitələrin sayını göstərir. Kimyəvi quruluşu oksidləşmə ədədi +3 olan aktinoid metalları və onun quruluş analoqu olan disproziumla oxşardır . otaq temperaturunda hava ilə təması zamanı yavaşca oksidləşir, şərait nəmli olarsa çox sürətlə qaralır.

Kalifornium hidrogen, azot və xalkogenlərlə temperaturda reaksiyaya girir. Quru hidrogen və mineral turşuların məhlulları ilə reaksiyası sürətli gedir.

Kalifornium yalnız Cf³⁺ ionu halında suda həll olur. +3 ionunu məhlulda reduksiya etmə və oksidləşdirmə cəhtləri uğursuz alınmışdır. Suda həll ola bilən xlorid, nitrat, perxlorat və sulfat əmələ gətirir.

Kaliforniumun 20 radioizotopu var.Ən davamlı izotop olan kalifornium-251-in yarımparçalanma periodu 898 il, kalifornium-249-un 351 il, kalifornium-250-nin 13,08 il, və kalifornium-252-nin 2,645 ildirr. Digər izotopların yarımparçalanma periodları cəmi 1-ildən qısadır ki, bunalrın çoxunun yarımparçalanma periodu 20 dəqiqədən azdır. Kaliforniumun izotoplarının kütlə ədədləri 237 ilə 256 arasındadır.

Kalifornium-249 berklium-249-un beta parçalanması ilə sintez edilir və digər kalifornium izotoplarının çoxu berkliyumun nüvə reaktorunda neytron radiasiyasına məruz edilməklə sintez edilir. Kaliforniyum-251 en uzun ömürlü izotop olmasına baxmayaraq, alınma miqdarı %10-dir.

Kalifornium-252 çox güclü neytron mənbəyidir.Bu səbəbdən təhlükəli dərəcədə radioaktivdir. Yarım parçalanma periodu 60,5 gün olan kalifornium-254 izotopu spontan barçalanır. Digər kalifornium izotopları alfa şüalanma yolu ilə parçalanır və kürium (₉₆Cm) atomuna çevrilir.

Kalifornium ilk dəfə 9 fevral 1950-ci ildə Kaliforniya Berkli universitetində Stanley G. Thompson,Kenneth Street, Jr, Albert Ghiorso və Glenn T. Seaborg tərəfindən sintez edilmişdir.. Qrup yeni elementin kəşfini 17 mart 1950-ci ildə dünya mediyasına təqdim etdi. Kaliforniumun əldə edilməsi üçün bir mikroqram kürium-242 (24296Cm) hədəfi, Berkeley, Kaliforniyadakı 1.500 mm yarıçaplı siklotronda 35 MeV enerjili alfa zərrəcikləri (42He) ilə bombardman edildi . Bunun nəticəsinə kaliforniyum-245 (24598Cf) və bir də sərbəst neytron (n) əldə edildi.

${\displaystyle \mathrm {^{242}_{\ 96}Cm\ +\ _{2}^{4}He\ \longrightarrow \ _{\ 98}^{245}Cf\ +\ _{0}^{1}n} }$  

Bu təcrübədə 5000 kalifornium atomu sintez edilmişdivə bu atomların yarımparçalanma periodu 44 dəqiqə idi. Kəşf edildiyi yerin və universitetin şərəfinə kalifornium adlandırıldı. Bu elementin adı 95, 96, 97 elemntləri üçün alışılmış adlandırma üsulunu pozurdu. . Altıncı dövrdə yerləşən yevropiyum(95 ci )adını kəşf edildiyi qitənin şərəfinə aldı, bundan sonra 95 ci amerisium adlandırıldı. 96-cı olan kürium Pyer və Mariya Kürilərin şərəfinə məhs belə adlandırılmışdı. Terbiyum isə kəşf edildiyi şəhərin adını aldı, 97-ci də oxşar olraq berkli şəhərinin şərəfinə berkliyum adlandırıldı. Ancaq disproziyum tapılması çətin mənasını verən adla adlandırıldı.Buna görə alimlər belə adlardan istifadə etməyə son qoydular.

Kütləsi ölçülə biləcək qədər kalifornium elementi ilk dəfə Idaho Beynəlxalq Labaratoriyasındakı Məhsul test reaktorunda plotunium elementinin radiasiyaya məruz qalması ilə alındı və bu miqdarın kəşfi 1954-cü ildə dünya mediasına təqdim edildi.

Kaliforniyum-252 izotopunun yüksək fizyon miqdarı bu nümunələrdə tapıldı. Məqsədli şəkildə kaliufornium üzərində ilk təcrübələr 1958-ci ildə aparıldı. Kaliforniyum-248 dən -252 yə qədər olan bütün izotoplar da bir nüvə reaktorunda 5 il radiasiyaya məruz qalan plotunium-239 nümunəsindən alındı.</ref> İki il sonra 1960-cı ildə Kaliforniya Üniversiteti Lawrence Radyasyon Laboratoriyasından Burris Cunningham ve James Wallman, kaliforniyumu buxar və xlorid turşusu ilə işləyərək ilk kaliforniyum birləşmələri olan kaliforniyum trixlorid, kaliforniyum oksixlorid və kaliforniyum oksidi sintez etdilər. 1960-cı illərdə Oak Ridge, Tennesseedə yerləşən Oak Ridge Beynəlxalq Laboratoriyasındaki (ORNL) Yüksək Ağılı İzotop Reaktorunda (HFIR) külli miqdarda kalifornium istehsalına başlanıldı.

1970-ci illərin əvvəllərində Amerika Birləşmiş Ştatları mikroqramı 10 dollar olmaq üzrə kalifornium-252 izotoponun satışına başladı və 1970-ci ildən 1990-cı ilə qədər hər il təqribən 150 mg kaliforniyum-252 ixrac edildi. Kaliforniyum metalı ilk dəfə 1974-cü ildə Haire və Baybarz tarafından kalifornium(III) oksidin lantan metalı ilə qarşılıqlı təsiri nəticəsində sintez edildi.

Kalifornium yer üzərində yayılmayan elemntdir. Yalnız təbiətdə bir çox nüvə sintezlərinin baş verməsi səbəbindən, uran filizlərində kaliforniumun bir neçə dəqiqə var olması ehtimalı mövcuddur. Mineral araşdırmalar və tibbi müalicə zamanı kalifornium istifadə edən qurumların yaxınlığında kiçik miqdarda kaliforniuma rast gəlinə bilər. Kalifornium olduqca həlledilməz görünsədə məhlul içərisindəki qatı hissəciklərə yapışa bilir; qatı hissəciklərin qatılığı isə onu əhatələyən suyun qatılığından 500 dəfə çox ola bilər.

1980-ci illərdə havada sınaqdan keçirilən nüvə silahları kaliforniumun miqdarını(yer üzərində) bir qədər artırdı.Bir nüvə silahının sınağından sonra havada, kütlə ədədləri 249, 252, 253, 254 olan kalifornium izotopları aşkarlandı. Kalifornium böyük miqdarda istehsal edilmədiyindən, ABŞ-nin enerji nazirliyinin əsas radioaktiv nüvələr siyahısına daxil deyil.1956-cı ildə nəşr olunan bir məqalədə, bəzi supernovaların spektrində, böyük ehtimalla kalifornium-254-ün parçalnması zamanı əmələ gələn elektromaqnit emissiyası nəzərə alınmışdır.

Kalifornium nüvə reaktorlarında və zərrəcik sürətləndiricilərdə sintez edilir. Kaliforniyum-250, berkelyum-249-un (24997Bk) neytron ilə bombardman edilməsindən sonra sintez edilir. Berkliyum-249 neytron qəbul etdikdəs(n,γ) berkliyum-250-yə (25097Bk) çevrilir, və bu nuklid ani olaraq β parçalanma keçirir (β⁻) və kalifornium-250-yə (25098Cf)çevrilir.Reaksiya aşağıdakı şəkildə göstərilə bilər:

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

Verilən vaxt yarımparçalanma periodunu təmsil edir.

Kalifornium-250-nin neytronla bombardman edilməsi zamanı kalifornium-251 və 252 izotopları əmələ gələ bilər.

Amerisium, küriyum və plutoniumun uzun müddətli neytron radiasiyasına məruz qoymaqla milligramlarla kalifornium-252 və mikrogramlarla kalifornium-249 sintez edilə bilər. 2006-cı ildən bəri kütlə ədədi 244-dən 248-ə qədər olan kürium izotoplarının xüsusi reaktorlarda neytron radiasiyasına məruz bıraxmaqla nisbətən böyük miqdarda kalifornium-252 və daha az miqdarda kütlə ədədi 249-dan 255-ə qədər izotoplar sintez edilməkdədir.

Mikroqramlar ölçüsündə kalifornium-252 ABŞ nuklear düzənləmə komissiyası tərəfindən ixrac edilməkdədir . Biri ABŞ-daki Oak Ridge Beynəlxalq Laboratoriyası digəri isə Dimitrovgrad, Rusiya-dakı Atom Reaktorları Araşdırma İnstutu olmaq üzərə kaliforniumun sintez edildiyi iki qurum mövcuddur. 2003-dən bəri bu iki qurumda uyğun olaraq 0,25 və 0,025 qram kalifornium-252 sintez edilmişdir. Kalifornium kiçik miqdarlarda satılsada böyük gəlir mənbəyidir. Kalifornium-249-un mikroqramı 160 ABŞ dolları ikən kalifornium-252-nin mikrogramı 60 dollardır. ABŞ Enerji Nazirliyi Cf Satış Programı çərçivəsində kalifornium-252-nin ilk illərdəki (1970-ci illər) satış qiyməti mikrograma 10 dollar idi. Qiymət 1987, 1989, 1994, 1998 və 1999 tarixlərində uyğun olraq 27, 50, 55, 56 və 60 dollar olmaq üzrə yüksəldi.

Nuklear fizyon ya da alfa parçalnma olmadığı bir müddətdə uran-238-in toplam 15 dəfə neytron qəbul etməsi nəticəsində yarı ömürlü üç kalifornium izotopu sintez edilir. Uran-238 ile başlayan sintez zəncirinin son halqası kaliforniyum-253-dür.

Hər bir mikroqramından dəqiqədə 139 milyon neytron saçan kalifornium bir çox tətpiq sahəsinə malikdir. Bu xüsusiyətinə görə kalifornium bəzi reaktorlar üçün neytron mənbəyidir. Həmçinin bəzi nümunələrdə az olan elementlərin araşdırılması üçün də istifadə edilə bilər . 1990-cı ildən bəri berilium-plotuniom neytron mənbələrinin yerini ölçüsü,istiliyi az olan kalifornium tutdu.|group="not"}} Kalifornium neytronlarından tibbdə də geniş istifadə edilir. Georgia Texnalogiya İnstutu-nun 1969-cu ildə Savannah River Santrali-dən 119 µg kaliforniyum-252 almasından bu yana təhsil lahiyələrində isitifadə edilir Kömür və sement sahələrində də tətpiq olunur. petrol kuyularındaki su ve petrol tabakalarının tayininde kaliforniyum-252'yi kullanır. Taşınabilir nötron kaynağı olduğundan altın ve gümüş madenlerindeki yerinde analiz aşamasında ve yeraltı suyu hareketlerinin tespitinde kullanılmaktadır.

Kaliforniyum-252'nin 1982'deki kullanım şekli dağılımı şu şekildedir; reaktör başlatıcı (%48,3), yakıt çubuğu taraması (%25,3) ve aktivasyon analizi (%19,4). 1994'de de nötron radyografisi %77,4, yakıt çubuğu taraması %12,1 ve reaktör başlatıcı %6,9 şeklinde oldu.

Kaliforniyum-251 çok küçük bir krtik kütleye (yaklaşık 5 kg), yüksek öldürücülüğe ve göreli düşük peryotlu çevre için zehirli radyasyon yayma kapasitesine sahiptir. Kaliforniyumun düşük kritik kütleye sahip olması, elementin kullanımı ile ilgili abartılı iddiaları da beraberinde getirmektedir. dergisinin Temmuz 1961 tarihli sayısında yer alan "Facts and Fallacies of World War III" ı makalede bu durum şu şekilde sunulmuştur; "kaliforniyum atom bombasının bir tabanca mermisinden daha büyük olması gerekmez. Temas anında 10 ton TNT gücüyle patlayacak mermiler ateşleyen bir altıpatlar yapabilirsiniz. Ekim 2006'da 'daki 'nde, araştırmacılar kaliforniyum-249'u kalsium-48 ile bombardıman ederek (118. ) keşfettiklerini duyurdular. Ununoktiyum şimdiye dek sentezlenen en ağır elementtir. Bu deneydeki hedef yaklaşık 10 mg kaliforniyum-249 içeriyordu.Calibration, dozimetri ve yarı ömür çalışmaları kaliforniyumun diğer uygulamalarına örnektir. --> Kaliforniyum başka uranyum ötesi elementlerin keşiflerinde de kullanılmıştı; örneğin 103. (daha sonra olarak isimlendirildi) 1961'de kaliforniyumun bor çekirdeği ile bombardımanı sonucunda sentezlenmişti.

Skeletdə toplanan kalifornium radiasiya yayaraq qırmızı qan hüceyrələrinin sintezində çətinlik yaradır. Yüksək radioaktivliyi və yer üzərində az miqdarda yayılması səbəbindən hər hansı bir orqanda xüsusi həyati rol oynamır.

Kalifornium bədənə az miqdarda olsa da,yemək və içkilərdən, həmçinin kalifornium yayılmış havadan tənəffüs yolu ilə daxil ola bilər.Bədənə daxil olandan sonra, yalnız 0,05% qana qarışır. Təqribən 65% skeletdə,25% qaraciyərdə toplanır,sonda qalan midraı isə ya digər orqanlarda paylanır ya da sidiklə bədəndən xaric edilir. Skelet və qaraciyərdə toplanan kaliforniumun yarı miqdarı uyğun olraq 50 və 20 ilə bədəndən təmizlənir. Skeletdəki kalifornium sümüklərə yayılmazdan əvvəl sümüküstlüyündə yığılır.

Sümüklərdə və qaraciyərdə yığılan kalifornium xərçəng xəstəliyinə səbəb ola bilər.

Kateqoriya:Aktinoidlər