Берклий
-
История и открытие
- Берклий был открыт в 1949 году в Калифорнийском университете в Беркли.
- Назван в честь города Беркли, где была расположена лаборатория.
- Пятый открытый трансурановый элемент после нептуния, плутония, кюрия и америция.
-
Физические свойства
- Мягкий серебристо-белый радиоактивный металл.
- Плотность 14,78 г/см³, температура плавления 986 °C.
- Ионы берклия (III) демонстрируют флуоресценцию при 652 нм и 742 нм.
- При температуре от 70 К до комнатной ведет себя как парамагнитный материал.
-
Химические свойства
- Растворяется в водных неорганических кислотах, выделяя водород.
- Наиболее стабильная степень окисления +3, но известны и другие.
- Водные растворы ионов Bk3+ имеют зеленый цвет, Bk4+ — желтый.
- Вступает в реакцию с расплавленными металлами, водородом, галогенами и халькогенами.
-
Изотопы и их свойства
- Охарактеризованы 19 изотопов и 6 ядерных изомеров.
- Изотоп 249Bk легко синтезируется, испускает мягкие β-частицы.
- Изотоп 247Bk является альфа-излучателем.
-
Происхождение и применение
- Берклий сосредоточен в районах испытаний ядерного оружия и ядерных инцидентов.
- Используется в научных исследованиях для синтеза более тяжелых элементов.
- Практического применения нет, кроме научных исследований.
-
История названия берклия
- Берклий назван в честь города Беркли, аналогично тербию.
- Название калифорния связано с местом открытия, а не с лантаноидом.
-
Синтез берклия
- Берклий получают бомбардировкой нейтронами урана или плутония.
- Плутоний облучается в высокопоточном изотопном реакторе.
- 249Bk является наиболее доступным изотопом берклия.
-
Разделение берклия
- Берклий легко принимает степень окисления +4.
- Используются различные окислители и экстрагенты для отделения берклия от других актиноидов.
-
Подготовка сыпучего металла
- В 1952 году начата программа по получению макроскопических количеств берклия.
- Основные источники излучения: 85-мегаваттный реактор в Ок-Ридже и петлевой реактор в НИИАР.
-
Получение металлического берклия
- Первый образец металлического берклия получен в 1971 году.
- Металлический берклий также может быть получен восстановлением оксида берклия.
-
Оксиды берклия
- Оксид берклия(IV) (BkO2) — твердое вещество коричневого цвета
- Оксид берклия(III) (Bk2O3) — желто-зеленое твердое вещество с температурой плавления 1920 °C
- Оксид берклия(II) (BkO) — хрупкое твердое вещество серого цвета
-
Галогениды берклия
- В галогенидах берклий принимает степени окисления +3 и +4
- Фторид берклия(IV) (BkF4) — желто-зеленое ионное твердое вещество
- Фторид берклия(III) (BkF3) — желто-зеленое твердое вещество с двумя кристаллическими структурами
- Хлорид берклия(III) (BkCl3) — зеленое твердое вещество с температурой плавления 600 °C
- Бромид берклия(III) имеет две формы с координацией 6 и 8
-
Другие неорганические соединения
- Пниктиды берклия-249 типа BkX содержат элементы азота, фосфора, мышьяка и сурьмы
- Сульфид берклия(III) (Bk2S3) получают обработкой оксида берклия смесью паров сероводорода и сероуглерода
- Гидроксиды берклия (III) и берклия (IV) стабильны в растворах гидроксида натрия
- Фосфат берклия(III) (BkPO4) демонстрирует сильную флуоресценцию
- Гидриды берклия получают взаимодействием металла с газообразным водородом
- Известны оксисульфид (Bk2O2S), гидратированный нитрат (Bk(NO3)3·4H2O), хлорид (BkCl3·6H2O), сульфат (Bk2(SO4)3·12H2O) и оксалат (Bk2(C2O4)3·4H2O)
-
Органоберцелиевые соединения
- Берклий образует тригональный металлоценовый комплекс (η5–C5H5)3Bk
- Комплекс устойчив к нагреванию до 250 °C и сублимируется при 350 °C
- Одно циклопентадиенильное кольцо может быть замещено хлором
-
Приложения
- Берклий-249 используется для получения трансурановых элементов и сверхтяжелых элементов
- Берклий-249 полезен как источник изотопа калифорний-249
- В 2009 году в ОИЯИ был синтезирован теннессин
-
Ядерный топливный цикл
- Берклий-249 имеет умеренно большое поперечное сечение захвата нейтронов, но низкое поперечное сечение деления
- Берклий-247 может поддерживать цепную реакцию в реакторах на тепловых и быстрых нейтронах
-
Проблемы со здоровьем
- Берклий-249 относительно безвреден для человека, но опасен из-за альфа-излучения
- Берклий-249 накапливается в костях, легких, яичках и яичниках, что может способствовать развитию рака
- Максимально допустимое количество берклия-249 в человеческом скелете составляет 0,4 нанограмма