Берклий

Берклий
←Кюрий|Калифорний→
97 Tb ↑ Bk ↓ (Upu) Периодическая система элементов 97Bk
Внешний вид простого вещества
Радиоактивный металл серебристо-белого цвета
Свойства атома
Название, символ, номер	Бе́рклий / Berkelium (Bk), 97
Атомная масса (молярная масса)	247,0703а. е. м.(г/моль)
Электронная конфигурация	[Rn] 5f97s2
Радиус атома	297пм
Химические свойства
Электроотрицательность	1,3 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Bk←Bk4+-1,05 В Bk←Bk3+-2,01 В Bk←Bk2+-1,6 В
Степени окисления	+3, +4
Энергия ионизации (первый электрон)	598 (6,20)кДж/моль(эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность(прин. у.)	α-форма: 14,78 г/см³ β-форма: 13,25 г/см³
Температура плавления	1050 °С
Температура кипения	2630 °С
Кристаллическая решёткапростого вещества
Структура решётки	двойная гексагональная (α-форма)
Параметры решётки	a = 3,416 Å; c = 11,069 Å; z = 2
Отношениеc/a	3,24
Номер CAS	7440-40-6

97	Берклий
Bk (247)
5f97s2

Бе́рклий(Bk,лат.Berkelium) — искусственно полученныйрадиоактивныйтрансурановыйхимический элементгруппыактиноидовсатомным номером97. Берклий не имеет стабильныхизотопов,наиболее долгоживущийнуклид²⁴⁷Bk имеетпериод полураспада1380 лет.

История

60-дюймовый циклотрон

Получен в1949г. ученымиНациональной лаборатории им. Лоуренсав г.Беркли(Калифорния,США;прежнее название — Радиационная лаборатория)С. Томпсоном,Г. Сиборгом,А. Гиорсопри бомбардировке мишени изамериция-241ускоренными на 60-дюймовомциклотронеα-частицами:

$\mathrm {{}_{95}^{241}Am} +\mathrm {{}_{2}^{4}He} \rightarrow \mathrm {{}_{97}^{243}Bk} +\mathrm {2{}_{0}^{1}n}$

Пятилетняя задержка после синтезаКюриябыла связана с отсутствием материала для исходной мишени — изотопа америция²⁴¹Am. Для химической идентификации нового элемента использовали хорошо отработанный к тому времени методионообменной хроматографии.

Происхождение названия

Берклий является химическим аналогомтербия,получившего название от небольшого селенияИттербювШвеции,рядом с которым был обнаруженминерал,содержащий среди прочихредкоземельных металлови тербий. Поэтому было решено назвать 97-й элемент по названию городаБеркли(Berkeley), в котором он был впервые получен.

Изотопы

Основная статья:Изотопы берклия

Всего известно девятьизотоповберклия, с массами от 243 до 251.

Среди них есть и сравнительно долгоживущие, например,²⁴⁷Bk (Т_1/2= 1380 лет) и²⁴⁹Bk (β-излучатель с периодом полураспада Т_1/2= 314 дней); период полураспада остальных изотопов составляет несколько часов. Все изотопы берклия образуются вядерных реакцияхв ничтожных количествах. Лишь²⁴⁹Bk удается получить в заметных количествах при облучении в реакторахурана,плутония,америция,кюрия.Способность его ядер к делению на тепловых нейтронах в несколько раз выше, чем у ядер²³⁵Uи²³⁹Pu,обычно используемых в качестве делящихся материалов.

Средняя энергия α-излучения²⁴⁵Вk,²⁴⁷Вk,²⁴⁹Вk равна соответственно 7,45⋅10⁻³;5,70; 7,94⋅10⁻⁵МэВ/(Бк·с).

Физические свойства

Простое веществоберклий — радиоактивныйметаллсеребристо-белогоцвета.Существует в виде двух модификаций:

• Двойная гексагональная плотноупакованная кубическая решётка типа α-La, (α)-форма. Параметры ячейкиa= 0,3416 нм,c= 1,1069 нм. Рассчитанная плотность равна 14,78 г/см³.
• Гранецентрированная кубическая решётка, (β)-форма. Параметр ячейкиa= 0,4997 нм. Рассчитанная плотность равна 13,25 г/см³.

Температура полиморфного перехода (α → β) составляет ~980 °C.Энтальпияперехода равна 3,66 кДж/моль.Объёмный модуль упругостиравен 20ГПа(2⋅10¹⁰Па)

Вычислены также некоторые физические константы берклия.Стандартная энтальпия образованияравна 382 ± 18 кДж/моль, энтальпия плавления равна 7,92 кДж/моль, энтальпия испарения равна 320 ± 8 кДж/моль, энтальпия сублимации равна 280 кДж/моль, кристаллическая энтропия составляет 76,2 ± 1,3 Дж(К·моль) согласно первой оценке и 78,2 ± 1,3 Дж(К·моль) согласно последним данным.

При 34 К происходит антиферромагнитный переход, в интервале температур 70—250 К является парамагнетиком.

Химические свойства

Установлено, что берклий очень реакционноспособен, по своим химическим свойствам подобентербию.В своих соединениях он имеетстепени окисления+3 (преимущественно) и +4. Существование четырёхвалентного берклия позволяет отделять этот элемент от другихактиноидовилантаноидов(продуктов деления), которые либо не имеют такой валентной формы, либо труднее в неё переводятся.

Взаимодействует скислородом(триоксиди диоксид),галогенамиисерой.Известныдвойные солииметаллоорганические соединенияберклия. Образуеткомплексные соединенияс минеральными и органическими кислотами. Наиболее устойчивы соединения берклия в растворе при степени окисления +3. При рН близких к щелочной среде Bk³⁺образует нерастворимый основной гидроксид.Оксиды,фториды, фосфаты и карбонаты берклия нерастворимы в воде. В четырёхвалентном состоянии берклий является сильным окислителем.

Получение

Изотопы берклия с массовыми числами до 248 получают из соответствующих изотопов америция или кюрия по реакции (α, n) или (α, p, n).²⁴⁹Bk образуется в ядерном реакторе при облучении нейтронами²³⁸U или²³⁹Pu.²⁵⁰Bk получают облучением²⁴⁹Bk по реакции (n, γ). Во время хранения и перед утилизацией топлива большая часть его распадается путём бета-распада до²⁴⁹Cf.Последний имеет период полураспада 351 год, который является относительно длительным по сравнению с другими изотопами, полученными в реакторе.

Все изотопы берклия имеют период полураспада слишком короткий, чтобы бытьпервичными радионуклидами.Поэтому любой изначальный берклий, то есть берклий, который присутствовал на Земле во время её формирования, к настоящему времени распался.

На Земле берклий в основном сосредоточен в определённых районах, которые использовались для испытаний ядерного оружия в атмосфере между 1945 и 1980 годами, а также на местах ядерных инцидентов, таких как Чернобыльская катастрофа, авария на АЭС Три-Майл-Айленд и крушение Б-52 на авиабазе Туле в 1968 году. Анализ обломков на полигоне Айви Майк, где происходили испытания первой водородной бомбы США (1 ноября 1952 г., атолл Эниветак), выявил высокие концентрации различных актинидов, включая берклий. По соображениям военной тайны этот результат был опубликован только в 1956 году.

Применение

Нуклид²⁴⁹Bk используется для получения изотоповкалифорния.Использовался для получениятеннесина.

Биологическая роль

При введении крысам нитрата²⁴⁹Bk радионуклид распределяется между скелетом (40 %) и печенью (18 %). Выведение из организма крыс происходит в основном с мочой 18,2 % и калом 10 %. Максимальные дозы в костной ткани, не влияющие на сокращение продолжительности жизни крыс, составляют 6,3 Гр (β-излучение) при введении 37×10⁸кБк на кг массы тела крыс.

Литература

• Большая советская энциклопедия
• Химическая энциклопедия:[рус.]:в 5 т./ под ред. И. Л. Кнунянца. —М.:Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с. —ББК54(03).
• Вейгель Ф., Кац Д., Сиборг Г. и др.Химия актиноидов. —М.:Мир, 1997. — Т. 2. — 654 с. —ISBN 5-03-001885-9.

Ссылки

• Берклий на Webelements
• Берклий в Популярной библиотеке химических элементов
• Берклий в Integral Scientist Periodic Table