Berkelium

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
CuriumBerkeliumKalifornium
Tb

Bk

-  
 
 
Bk-TableImage.png
Yleistä
Nimi Berkelium
Tunnus Bk
Järjestysluku 97
Luokka aktinoidi
Lohko f-lohko
Ryhmä -
Jakso 7
Tiheys (alfa) 14,78
(beeta) 13,25×103 kg/m3
Kovuus - (Mohsin asteikko)
Väri hopeanvalkoinen tai metallinharmaa
Löytövuosi, löytäjä 1949, Glenn T. Seaborg, Stanley G. Thompson, Albert Ghiorson ja Kenneth Street, Jr
Atomiominaisuudet
Atomipaino 247,0703 amu
Atomisäde, mitattu (laskennallinen) - pm
Kovalenttisäde - pm
Van der Waalsin säde - pm
Orbitaalirakenne [Rn] 5f97s2
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 18, 32, 27, 8, 2
Hapetusluvut (+II), +III, +IV
Kiderakenne heksagonaalinen tiivispakkaus
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste 1259 K (986 °C)
Kiehumispiste 2900 K (2627 °C)
Moolitilavuus -×10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö - kJ/mol
Sulamislämpö - kJ/mol
Höyrynpaine - Pa - K:ssa
Äänen nopeus - m/s - K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus 1,3 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti luotettavaa dataa ei saatavissa kJ/kg K
Sähkönjohtavuus - S/m
Lämmönjohtavuus - W/(m×K)
CAS-numero 7440-40-6
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Berkelium on keinotekoinen alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Bk (lat. berkelium), järjestysluku 97 ja CAS-numero 7440-40-6. Berkelium on erittäin radioaktiivinen aktinoideihin kuuluva transuraaninen alkuaine. Se on pehmeää, vaaleaa tai harmahtavaa metallia. Sen pysyvin isotooppi on 247Bk, jonka puoliintumisaika on 1 380 vuotta.

Berkelium on saanut nimensä kalifornialaisen Berkeleyn kaupungin mukaan. Glenn T. Seaborg, Stanley G. Thompson, Albert Ghiorso ja Kenneth Street, Jr valmistivat berkeliumia ensimmäisen kerran joulukuussa 1949 Kalifornian yliopistossa, Berkeleyssä.

Mitattavia määriä berkeliumia on valmistettu isotooppina 249Bk (puoliintumisaika 330 d), joka on tehnyt mahdolliseksi sen joidenkin ominaisuuksien määrittelyn.

Fysikaaliset ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Valomikroskooppikuva berkeliummetallin pinnasta

Berkeliumin tiheys 14,78 g/cm3 on curiumin (13,52 g/cm3) ja kaliforniumin (15,1 g/cm3) tiheyksien välissä, kuten myös sen sulamispiste 986 °C on alle curiumin sulamispisteen (1340 °C) mutta korkeampi kuin kaliforniumilla (900 °C). Berkelium on sangen pehmyttä ja sen kimmomoduli on eräs pienemmistä aktinoidille, noin 20 GPa. Berkelium on paramagneettista.

Berkeliumilla on ainakin kolme allotrooppista muotoa, joista α-Bk ja β-Bk ovat tavallisemmat. Jos berkeliumia kompressoidaan yli 25 GPa paineeseen, se muuttuu ortorombiseksi γ-berkeliumiksi, joka muistuttaa rakenteeltaan α-uraania.

Kemialliset ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuten kaikki aktinoidit, berkelium liukenee yleisimpiin epäorgaanisiin happoihin, vapauttaen vetykaasua ja muuttuen Bk3+ ioneiksi. Näitä ioneja sisältävät liuokset ovat usein väriltään vihreitä. Berkeliumin yleisin hapetusluku on +III, mutta myös +IV hapetusluvun yhdisteitä tunnetaan. +II hapetusluvun yhdisteiden olemassaolo on epävarmaa. Bk4+-ionit ovat keltaisia vetykloorihapossa ja oranssinkellertäviä rikkihapossa. Berkeliumin kemialliset ominaisuudet muistuttavat huomattavasti sen lantanoidi homologin, terbiumin, ominaisuuksia. Berkelium ei juurikaan reagoi ilman hapen kanssa, mahdollisesti sen pinnalle muodostuvasta oksidikerroksesta johtuen. Berkelium muodostaa binäärisiä yhdisteitä vedyn, halogeenien sekä happiryhmän ja typpiryhmän alkuaineiden kanssa.[1][2]

Isotoopit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Berkeliumin kaikki isotoopit ovat radioaktiivisia. Berkeliumin pitkäikäisin isotooppi on 247Bk (1 380 vuotta), muita pitkiä puoliintumisaikoja on isotoopeilla 248Bk (yli 9 vuotta) ja 249Bk (330 vuorokautta). Näistä 249Bk on helpointa syntetisoida. Loppujen isotooppien puoliintumisajat vaihtelevat minuuteista muutamaan päivään.[1]

Isotooppi Puoliintumisaika Hajoamistyyppi
238Bk 2,4 min EC
240Bk 4,8 min EC
241Bk 4,6 min EC
242Bk 7,0 min EC
243Bk 4,5 h EC (99,85%), α (0,15%)
244Bk 4,35 h EC (>99%), α (6·10-3%)
245Bk 4,94 d EC (>99,88%), α (0,12%)
246Bk 1,80 d EC
247Bk 1380 a α
248mBk 23,7 h β (70%), EC (30%)
248m*Bk > 9 a (ehkä > 300 a)[3] α
249Bk 330 d β (>99%), α (1,45·10-3%)
250Bk 3,217 h β
251Bk 55,6 min β

Lähde:[1](s. 1446)

 

EC = Elektronisieppaus
SF = Spontaani fissio
α = Alfahajoaminen
β+ = Beeta-plus-hajoaminen
β = Beeta-miinus-hajoaminen
IT = Isomeerinen transitio
m = Välitila tai virittynyt atomi
m* = Ei tiedetä, onko välitila tai virittynyt atomi vaiko perustila

Fissio-ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Berkeliumin käyttäytyminen fissiossa on erilaista kuin sitä lähellä olevien aktinoidien curiumin ja kaliforniumin. Siitä ei saada käyttökelpoista ydinpolttoainetta. Teoriassa 249Bk voi ylläpitää ketjureaktiota nopeassa hyötöreaktorissa. Berkeliumista ei myöskään saa helposti ydinasetta. Tämän isotoopin kriittinen massa on 192 kg, ja vaikka sitä voidaan pienentää erilaisilla neutroniheijastimilla aina 131 kg:aan saakka, niin tämäkin määrä ylittää koko maailman berkeliumin tuotannon moninkertaisesti. Isotooppi 247Bk voi ylläpitää ketjureaktiota sekä termaalisia neutroneja että nopeita neutroneja hyödyntävässä reaktorissa, mutta sen valmistaminen on monimutkaista joten tällä on vain teoreettista merkitystä. Tämän isotoopin kriittinen massa on 75,7 kg puhtaalle pallomaiselle kappaleelle, 41,2 kg 20 cm vettä sisältävän neutroniheijastimen kanssa ja 35,2 kg 30 cm paksun teräsheijastimen kanssa.[4](s. 16)

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kesti 250 päivää valmistaa tarpeeksi berkeliumia (kuvassa) ununseptiumin syntetisointia varten.[5]

Berkeliumilla ei ole käyttökohteita puhtaan tieteellisen tutkimuksen ulkopuolella.[1]

Tieteessä sitä on käytetty sitä raskaampien transuraanien syntetisoimisessa. Esimerkiksi alkuaine Z=117, ununseptiumia valmistettiin ensi kerran Dubnan ydintutkimuskeskuksessa (JINR) säteilyttämällä 249Bk-kohtiota syklotronissa 150 päivän ajan. Sitä ennen 22 mg painoisen kohtion tuottaminen kesti 250 päivää Lawrence Livermoren laboratoriossa ja vielä 90 päivää kului sen puhdistamiseen Oak Ridgen ydintutkimuslaitoksessa.[5]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c d David E. Hobart & Joseph R. Peterson (2006) Berkelium, luku 10 kirjasta Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (toim.) The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (PDF) (3. painos). Dordrecht: Springer. s. 1444–1498. (englanniksi)
  2. Stanley G. Thompson & Glenn T. Seaborg (1950) Chemical Properties of Berkelium (englanniksi)
  3. The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248 J. Milsted, A. M. Friedman, C. M. Stevens. Nuclear Physics Volume 71, Issue 2, syyskuu 1965, s. 299-304, Viitattu 16.1.2016.
  4. Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire, "Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport" (englanniksi)
  5. a b Lauren Schenkman: Finally, Element 117 Is Here! 7.4.2010. ScienceMagazine.com. Viitattu 14.1.2016. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Berkelium.
Tämä kemiaan liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.