الكاليفورنيوم

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 5 صور
الموسوعة الحرة

الكاليفورنيوم عنصر كيميائي اصطناعي ، رمزه Cf وعدده الذري 98. تم تصنيعه لأول مرة عام 1950 في مختبر لورانس بيركلي الوطني (الذي كان يُعرف آنذاك بمختبر الإشعاع بجامعة كاليفورنيا) عن طريق قذف الكوريوم بجسيمات ألفا ( أيونات الهيليوم-4 ). وهو عنصر من الأكتينيدات ، وسادس عنصر من عناصر ما بعد اليورانيوم يتم تصنيعه ، ويحتل المرتبة الثانية من حيث الكتلة الذرية بين جميع العناصر التي تم إنتاجها بكميات كافية لرؤيتها بالعين المجردة (بعد الأينشتاينيوم ) . وقد سُمي نسبةً إلى الجامعة وولاية كاليفورنيا الأمريكية .

يوجد شكلان بلوريان للكاليفورنيوم عند الضغط الجوي العادي: أحدهما فوق 900 درجة مئوية (1650 درجة فهرنهايت) والآخر تحتها . ويوجد شكل ثالث عند الضغط العالي. يتأكسد الكاليفورنيوم ببطء في الهواء عند درجة حرارة الغرفة. تهيمن حالة الأكسدة +3 على مركبات الكاليفورنيوم . يُعد الكاليفورنيوم-251 أكثر نظائر الكاليفورنيوم العشرين المعروفة استقرارًا، ويبلغ عمر النصف له 898 عامًا. هذا العمر القصير يعني أن العنصر لا يوجد بكميات كبيرة في قشرة الأرض. يُعد الكاليفورنيوم -252 ، بعمر نصف يبلغ حوالي 2.645 عامًا، النظير الأكثر شيوعًا، ويتم إنتاجه في مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) في الولايات المتحدة ومعهد أبحاث المفاعلات الذرية في روسيا.  

يُعد الكاليفورنيوم أحد العناصر القليلة من عناصر ما بعد اليورانيوم ذات الاستخدامات العملية. وتستغل معظم هذه التطبيقات حقيقة أن بعض نظائر الكاليفورنيوم تُصدر نيوترونات . فعلى سبيل المثال، يُمكن استخدام الكاليفورنيوم للمساعدة في بدء تشغيل المفاعلات النووية ، كما يُستخدم كمصدر للنيوترونات عند دراسة المواد باستخدام حيود النيوترونات ومطيافية النيوترونات . ويمكن استخدامه أيضًا في التخليق النووي للعناصر ذات الكتلة الأكبر؛ فقد تم تخليق الأوغانيسون (العنصر 118) عن طريق قذف ذرات الكاليفورنيوم-249 بأيونات الكالسيوم-48 . ويجب على مستخدمي الكاليفورنيوم مراعاة المخاوف الإشعاعية وقدرة هذا العنصر على تعطيل تكوين خلايا الدم الحمراء من خلال تراكمه الحيوي في الأنسجة العظمية.

صفات

الخصائص الفيزيائية

الكاليفورنيوم معدنٌ أبيض فضي من الأكتينيدات [ 11 ] ، تبلغ درجة انصهاره 900 ± 30 درجة مئوية (1650 ± 50 درجة فهرنهايت) ، ودرجة غليانه المقدرة 1743 كلفن (1470 درجة مئوية؛ 2680 درجة فهرنهايت) . [ 12 ] المعدن النقي قابل للطرق والتشكيل بسهولة بالسكين. يبدأ معدن الكاليفورنيوم بالتبخر عند درجة حرارة أعلى من 300 درجة مئوية (570 درجة فهرنهايت) عند تعرضه للفراغ. [ 13 ] عند درجة حرارة أقل من 51 كلفن (-222 درجة مئوية؛ -368 درجة فهرنهايت) ، يكون معدن الكاليفورنيوم إما مغناطيسيًا حديديًا أو مغناطيسيًا حديديًا مضادًا (يتصرف كمغناطيس)، وبين 48 و66 كلفن يكون مضادًا للمغناطيسية الحديدية (حالة وسيطة)، وفوق 160 كلفن (-113 درجة مئوية؛ -172 درجة فهرنهايت) يكون مغناطيسيًا مسايرًا (يمكن للمجالات المغناطيسية الخارجية أن تجعله مغناطيسيًا). [ 14 ] يشكل سبائك مع معادن اللانثانيدات ، ولكن لا يُعرف الكثير عن المواد الناتجة. [ 13 ]                  

للعنصر شكلان بلوريان عند الضغط الجوي القياسي : شكل سداسي مزدوج متراص يُسمى ألفا (α)، وشكل مكعب مركزي الوجوه يُسمى بيتا (β). [ ب ] يوجد الشكل α عند درجات حرارة أقل من 600-800  درجة مئوية بكثافة 15.10  غ/سم³ ، بينما يوجد الشكل β عند درجات حرارة أعلى من 600-800  درجة مئوية بكثافة 8.74  غ/سم³ . [ 16 ] عند ضغط 48 جيجا باسكال ، يتحول الشكل β إلى نظام بلوري معيني قائم نتيجةً لعدم تمركز إلكترونات 5f في الذرة ، مما يُحررها للارتباط. [ 17 ] [ ج ] 

معامل الحجم للمادة هو مقياس لمقاومتها للضغط المنتظم. معامل الحجم للكاليفورنيوم هو50 ± 5  جيجا باسكال ، وهو ما يشبه معادن اللانثانيدات ثلاثية التكافؤ ولكنه أصغر من معادن أكثر شيوعًا، مثل الألومنيوم (70  جيجا باسكال). [ 17 ]

الخواص الكيميائية والمركبات

مركبات الكاليفورنيوم التمثيلية [ 11 ] [ د ]
ولايةمُجَمَّعصيغةلون
+2بروميد الكاليفورنيوم (II)CfBr 2أصفر
+2يوديد الكاليفورنيوم (II)CfI 2بنفسجي داكن
+3أكسيد الكاليفورنيوم (III)Cf 2 O 3أصفر مخضر
+3فلوريد الكاليفورنيوم (III)CfF 3أخضر فاتح
+3كلوريد الكاليفورنيوم (III)CfCl 3أخضر زمردي
+3بروميد الكاليفورنيوم (III)CfBr 3أخضر مصفر
+3يوديد الكاليفورنيوم (III)CfI 3أصفر ليموني
+3بولي بورات الكاليفورنيوم (III)Cf[B 6 O 8 (OH) 5 ]أخضر فاتح
+4أكسيد الكاليفورنيوم (IV)CfO 2بني داكن
+4فلوريد الكاليفورنيوم (IV)CfF 4أخضر

يُظهر الكاليفورنيوم حالات أكسدة 4 أو 3 أو 2. وعادةً ما يُكوّن ثماني أو تسع روابط مع الذرات أو الأيونات المحيطة به. ومن المتوقع أن تكون خصائصه الكيميائية مشابهة لعناصر الأكتينيدات الأخرى ذات التكافؤ 3+ [ 19 ] وعنصر الديسبروسيوم ، وهو اللانثانيد الذي يقع فوق الكاليفورنيوم في الجدول الدوري. [ 20 ] وتُعدّ المركبات في حالة الأكسدة +4 عوامل مؤكسدة قوية، بينما تُعدّ المركبات في حالة الأكسدة +2 عوامل مُختزلة قوية . [ 11 ]

يتأكسد العنصر ببطء في الهواء عند درجة حرارة الغرفة، ويزداد معدل التأكسد عند إضافة الرطوبة. [ 16 ] يتفاعل الكاليفورنيوم عند تسخينه مع الهيدروجين أو النيتروجين أو أحد عناصر الكالكوجين (عناصر عائلة الأكسجين)؛ وتكون تفاعلاته مع الهيدروجين الجاف والأحماض المعدنية المائية سريعة. [ 16 ]

لا يذوب الكاليفورنيوم في الماء إلا على شكل كاتيون الكاليفورنيوم (III) . وقد باءت محاولات اختزال أو أكسدة أيون +3 في المحلول بالفشل. [ 20 ] يشكل هذا العنصر كلوريدًا ونترات وبيركلورات وكبريتات قابلة للذوبان في الماء ، ويترسب على شكل فلوريد أو أكسالات أو هيدروكسيد . [ 19 ] يُعد الكاليفورنيوم أثقل الأكتينيدات التي تُظهر خصائص تساهمية، كما هو الحال في بورات الكاليفورنيوم . [ 21 ]

النظائر

جميع البيانات النووية التي لم يُذكر خلاف ذلك مأخوذة من المصدر القياسي: [ 22 ]

يُعرف عشرون نظيراً للكاليفورنيوم، تتراوح أعدادها الكتلية بين 237 و256؛ وأكثرها استقراراً هي 251 Cf بنصف عمر يبلغ 898 سنة، و 249 Cf بنصف عمر يبلغ 351 سنة، و 250 Cf بنصف عمر يبلغ 13.08 سنة، و 252 Cf بنصف عمر يبلغ 2.645 سنة. أما باقي النظائر، فنصف عمرها أقل من سنة، ومعظمها بنصف عمر أقل من 20 دقيقة.

يتشكل الكاليفورنيوم -249 من خلال تحلل بيتا للبركليوم-249، وتُصنع نظائر الكاليفورنيوم الأثقل بتعريض البركليوم لإشعاع نيوتروني مكثف في مفاعل نووي . على الرغم من أن الكاليفورنيوم-251 يتمتع بأطول عمر نصف، إلا أن إنتاجه منخفض نسبيًا بسبب استهلاكه السريع نتيجة تفاعله مع نيوترون آخر ( مقطع عرضي نيوتروني مرتفع ). [ 23 ]

يُعد الكاليفورنيوم -252 نظيرًا مشعًا قويًا جدًا يُصدر النيوترونات ، مما يجعله نظيرًا مشعًا شديد الخطورة . [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] يتحلل الكاليفورنيوم -252 ، بنسبة 96.9%، إلى الكوريوم -248 عن طريق جسيمات ألفا؛ أما النسبة المتبقية البالغة 3.1% فتحدث نتيجة الانشطار التلقائي . يُصدر ميكروغرام واحد من الكاليفورنيوم -252 ما مقداره 2.3 مليون نيوترون في الثانية (حوالي 3.7 نيوترون لكل انشطار). [ 27 ] تتحلل النظائر الرئيسية الأخرى للكاليفورنيوم (248-251) أيضًا عن طريق جسيمات ألفا إلى نظائر الكوريوم ، ولكن بنسبة انشطار أقل بكثير. 

تاريخ

معدات ضخمة يقف بالقرب منها رجل.
السيكلوترون الذي يبلغ قطره 60 بوصة (1.52 متر) والذي استخدم لأول مرة في تصنيع الكاليفورنيوم 

تم تصنيع الكاليفورنيوم لأول مرة في مختبر الإشعاع بجامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، على يد باحثي الفيزياء ستانلي جيرالد طومسون ، وكينيث ستريت جونيور ، وألبرت غيورسو ، وجلين تي. سيبورغ ، في حوالي 9 فبراير 1950. [ 28 ] وكان سادس عنصر من عناصر ما بعد اليورانيوم يتم اكتشافه؛ وأعلن الفريق عن اكتشافه في 17 مارس 1950. [ 29 ] [ 30 ]

لإنتاج الكاليفورنيوم، تم قصف هدف بحجم ميكروغرام من الكوريوم-242 ( 242 Cm) ​​بجسيمات ألفا طاقة  35 ميغا إلكترون فولت ( 4 He) في السيكلوترون بقطر 60 بوصة (1.52 متر) في بيركلي، مما أنتج الكاليفورنيوم-245 ( 245 Cf) بالإضافة إلى نيوترون حر واحد ( n ). [ 28 ] [ 29 ] 

242 96 سم+ 4 2 هيليوم→ 245 98 كالسيوم+ 1 0 نون

لتحديد العنصر وفصله، استُخدمت طرق التبادل الأيوني والامتزاز. [ 29 ] [ 31 ] لم يُنتج في هذه التجربة سوى حوالي 5000 ذرة من الكاليفورنيوم، [ 32 ] وكان عمر النصف لهذه الذرات 44  دقيقة. [ 28 ]

أطلق المكتشفون على العنصر الجديد اسم الجامعة والولاية. وكان هذا خروجًا عن التسمية المتبعة للعناصر من 95 إلى 97، والتي استُلهمت من تسمية العناصر التي تعلوها مباشرةً في الجدول الدوري. [ 33 ] [ هـ ] مع ذلك، فإن العنصر الذي يعلو العنصر 98 مباشرةً في الجدول الدوري، وهو الديسبروسيوم ، يحمل اسمًا يعني "صعب المنال"، لذا قرر الباحثون التخلي عن التسمية غير الرسمية. [ 35 ] وأضافوا: "أفضل ما يمكننا فعله هو الإشارة إلى أن الباحثين قبل قرن من الزمان وجدوا صعوبة في الوصول إلى كاليفورنيا". [ 34 ]

تم إنتاج كميات قابلة للوزن من الكاليفورنيوم لأول مرة عن طريق تشعيع أهداف البلوتونيوم في مفاعل اختبار المواد التابع لمحطة اختبار المفاعلات الوطنية ، شرق ولاية أيداهو ؛ وقد نُشرت هذه النتائج في عام 1954. [ 36 ] لوحظ معدل الانشطار التلقائي المرتفع للكاليفورنيوم-252 في هذه العينات. أُجريت أول تجربة باستخدام الكاليفورنيوم في صورة مركزة في عام 1958. [ 28 ] في العام نفسه، عُزلت النظائر من 249Cf إلى 252Cf من عينة من البلوتونيوم-239 التي شُعّعت بالنيوترونات في مفاعل نووي لمدة خمس سنوات. [ 11 ] بعد ذلك بعامين، في عام 1960، قام بوريس كانينغهام وجيمس والمان من مختبر لورانس للإشعاع التابع لجامعة كاليفورنيا بإنشاء أول مركبات الكاليفورنيوم - ثلاثي كلوريد الكاليفورنيوم، وأوكسي كلوريد الكاليفورنيوم (III) ، وأكسيد الكاليفورنيوم - عن طريق معالجة الكاليفورنيوم بالبخار وحمض الهيدروكلوريك . [ 37 ]

بدأ مفاعل النظائر عالي التدفق (HFIR) في مختبر أوك ريدج الوطني (ORNL) في أوك ريدج، تينيسي، بإنتاج دفعات صغيرة من الكاليفورنيوم في ستينيات القرن العشرين. [ 38 ] وبحلول عام 1995 ، كان المفاعل ينتج ما يقارب 500 ملليغرام (0.018 أونصة) من الكاليفورنيوم سنويًا. [ 39 ] وقد استُخدم البلوتونيوم الذي زودت به المملكة المتحدة الولايات المتحدة بموجب اتفاقية الدفاع المشترك بين الولايات المتحدة والمملكة المتحدة لعام 1958 في إنتاج الكاليفورنيوم. [ 40 ] 

باعت هيئة الطاقة الذرية الكاليفورنيوم -252 لعملاء صناعيين وأكاديميين في أوائل سبعينيات القرن العشرين بسعر 10 دولارات للميكروغرام، [ 27 ] وبلغ متوسط ​​الشحنات السنوية من الكاليفورنيوم -252 حوالي 150 ملليغرامًا (0.0053 أونصة) خلال الفترة من 1970 إلى 1990. [ 41 ] [ و ] وقد تم تحضير معدن الكاليفورنيوم لأول مرة عام 1974 على يد هير وبايبارز، اللذين اختزلا أكسيد الكاليفورنيوم (III) باستخدام معدن اللانثانوم للحصول على كميات ميكروغرامية من أغشية رقيقة بسمك أقل من ميكرومتر. [ 42 ] [ 43 ] [ ز ]  

حدوث

يمكن العثور على آثار من الكاليفورنيوم بالقرب من المنشآت التي تستخدم هذا العنصر في التنقيب عن المعادن وفي العلاجات الطبية. [ 45 ] هذا العنصر غير قابل للذوبان في الماء، ولكنه يلتصق جيدًا بالتربة العادية؛ وقد تصل تركيزاته في التربة إلى 500 ضعف تركيزاته في الماء المحيط بجزيئات التربة. [ 46 ]

ساهمت المخلفات النووية الناتجة عن تجارب الأسلحة النووية الجوية قبل عام 1980 بكمية ضئيلة من الكاليفورنيوم في البيئة. [ 46 ] وقد لوحظ وجود الكاليفورنيوم-249، و-252، و-253، و-254 في الغبار المشع الذي جُمع من الهواء بعد انفجار نووي. [ 47 ] ولا يُعد الكاليفورنيوم من النظائر المشعة الرئيسية في المواقع القديمة التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية، نظرًا لعدم إنتاجه بكميات كبيرة. [ 46 ]

كان يُعتقد سابقًا أن الكاليفورنيوم يُنتج في المستعرات العظمى ، حيث يتطابق تحلله مع عمر النصف البالغ 60 يومًا للكاليفورنيوم -254 . [ 48 ] ومع ذلك، فشلت الدراسات اللاحقة في إثبات أي أطياف للكاليفورنيوم، [ 49 ] ويُعتقد الآن أن منحنيات ضوء المستعرات العظمى تتبع تحلل النيكل-56 . [ 50 ]

كان من المفترض أن تكون العناصر العابرة لليورانيوم حتى الفيرميوم ، بما في ذلك الكاليفورنيوم، موجودة في مفاعل الانشطار النووي الطبيعي في أوكلو ، ولكن أي كميات تم إنتاجها آنذاك كانت ستتحلل منذ زمن طويل. [ 51 ]

إنتاج

يُنتج الكاليفورنيوم في المفاعلات النووية ومسرعات الجسيمات . [ 52 ] يُصنع الكاليفورنيوم-250 عن طريق قذف البركليوم-249 ( 249Bk ) بالنيوترونات، مما يؤدي إلى تكوين البركليوم-250 ( 250Bk ) عبر التقاط النيوترون (n,γ)، والذي بدوره يتحلل بسرعة بواسطة جسيمات بيتا السالبة (β− ) إلى الكاليفورنيوم-250 ( 250Cf ) في التفاعل التالي: [ 53 ]

249 97 Bk(n,γ) 250 97 Bk→ 250 98 Cf+ β−

يؤدي قصف 250 Cf بالنيوترونات إلى إنتاج 251 Cf و 252 Cf. [ 53 ]

يؤدي التشعيع المطول للأمريكيوم والكوريوم والبلوتونيوم بالنيوترونات إلى إنتاج كميات بالمليغرام من الكاليفورنيوم -252 وكميات بالمايكروغرام من الكاليفورنيوم -249. [ 54 ] اعتبارًا من عام 2006، يتم تشعيع نظائر الكوريوم من 244 إلى 248 بالنيوترونات في مفاعلات خاصة لإنتاج الكاليفورنيوم-252 بشكل رئيسي مع كميات أقل من النظائر من 249 إلى 255. [ 55 ]

تتوفر كميات ضئيلة من الكاليفورنيوم -252 للاستخدام التجاري من خلال هيئة التنظيم النووي الأمريكية . [ 52 ] يُنتج الكاليفورنيوم -252 في موقعين فقط : مختبر أوك ريدج الوطني في الولايات المتحدة، ومعهد أبحاث المفاعلات الذرية في ديميتروفغراد، روسيا . واعتبارًا من عام 2003، كان الموقعان ينتجان 0.25 غرام و0.025 غرام من الكاليفورنيوم -252 سنويًا على التوالي. [ 56 ]

يتم إنتاج ثلاثة نظائر من الكاليفورنيوم ذات أعمار نصفية طويلة، مما يتطلب امتصاص 15 نيوترونًا بواسطة اليورانيوم-238 دون حدوث انشطار نووي أو تحلل ألفا خلال هذه العملية. [ 56 ] يقع الكاليفورنيوم -253 في نهاية سلسلة إنتاج تبدأ باليورانيوم-238، وتشمل عدة نظائر من البلوتونيوم والأمريكيوم والكوريوم والبركليوم ، بالإضافة إلى نظائر الكاليفورنيوم من 249 إلى 253 (انظر الرسم التوضيحي) .

مخطط انسيابي معقد يوضح النظائر المختلفة.
مخطط إنتاج الكاليفورنيوم-252 من اليورانيوم-238 عن طريق التشعيع النيوتروني

التطبيقات

هيكل مخروطي كبير على بكرة مع رجل في الأعلى ورجلين بالقرب من القاعدة.
تم بناء حاوية شحن تزن خمسين طنًا في مختبر أوك ريدج الوطني، ويمكنها نقل ما يصل إلى غرام واحد من الكاليفورنيوم -252. [ 57 ] هناك حاجة إلى حاويات نقل كبيرة ومحمية بشكل كبير لمنع تسرب المواد المشعة للغاية في حالة وقوع حوادث عادية أو افتراضية. [ 58 ]

مصدر النيوترونات

252يُستخدم الكاليفورنيوم (Cf) في العديد من التطبيقات المتخصصة كمصدر قوي للنيوترونات ؛ إذ يُنتج 139 مليون نيوترون لكل ميكروغرام في الدقيقة. [ 27 ] هذه الخاصية تجعله مفيدًا كمصدر نيوترونات ابتدائي لبعض المفاعلات النووية [ 16 ] وكمصدر نيوترونات محمول (غير مرتبط بالمفاعل) لتحليل التنشيط النيوتروني للكشف عن آثار العناصر في العينات. [ 59 ] [ ح ] تُستخدم النيوترونات المنبعثة من الكاليفورنيوم في علاج بعض أنواع سرطان عنق الرحم وسرطانعندما لا يكون العلاج الإشعاعي فعالًا. [ 16 ] وقد استُخدم في التطبيقات التعليمية منذ عام 1969 عندما حصل معهد جورجيا للتكنولوجيا على قرض بقيمة 119ميكروغرام من الكاليفورنيوم -252 من موقع سافانا ريفر . [ 61 ] كما يُستخدم أيضًا مع أجهزة تحليل العناصر في الفحم وأجهزة تحليل المواد السائبة في صناعات الفحم والأسمنت. 

يُتيح اختراق النيوترونات للمواد استخدام الكاليفورنيوم في أجهزة الكشف مثل ماسحات قضبان الوقود ؛ [ 16 ] والتصوير الإشعاعي النيوتروني لمكونات الطائرات والأسلحة للكشف عن التآكل ، واللحامات المعيبة، والشقوق، والرطوبة المحتبسة؛ [ 62 ] وفي أجهزة الكشف عن المعادن المحمولة. [ 63 ] وتستخدم مقاييس الرطوبة النيوترونية الكاليفورنيوم -252 للكشف عن طبقات الماء والبترول في آبار النفط، كمصدر نيوتروني محمول للتنقيب عن الذهب والفضة لإجراء التحليل الفوري، [ 20 ] وللكشف عن حركة المياه الجوفية. [ 64 ] وكانت الاستخدامات الرئيسية للكاليفورنيوم -252 في عام 1982 هي: بدء تشغيل المفاعلات (48.3%)، ومسح قضبان الوقود (25.3%)، وتحليل التنشيط (19.4%). [ 65 ] بحلول عام 1994، استُخدم معظم الكاليفورنيوم -252 في التصوير الإشعاعي النيوتروني (77.4%)، بينما كان مسح قضبان الوقود (12.1%) وبدء تشغيل المفاعل (6.9%) استخدامين مهمين ولكن ثانويين. [ 65 ] في عام 2021، استُخدمت النيوترونات السريعة المنبعثة من الكاليفورنيوم -252 في نقل البيانات لاسلكيًا. [ 66 ]

إنتاج العناصر فائقة الثقل

في أكتوبر/تشرين الأول 2006، أعلن باحثون عن اكتشاف ثلاث ذرات من الأوغانيسون (العنصر 118) في المعهد المشترك للأبحاث النووية في دوبنا ، روسيا ، وذلك بقذف الكاليفورنيوم -249 بالكالسيوم -48 ، مما يجعله أثقل عنصر تم إنتاجه على الإطلاق. احتوى الهدف على حوالي 10  ملغ من الكاليفورنيوم -249 مُرسبًا على رقاقة من التيتانيوم مساحتها 32 سم²  . [ 67 ] [ 68 ] [ 69 ] كما استُخدم الكاليفورنيوم لإنتاج عناصر أخرى عابرة لليورانيوم؛ فعلى سبيل المثال، تم تخليق اللورنسيوم لأول مرة عام 1961 بقذف الكاليفورنيوم بنوى البورون . [ 70 ]

أسلحة نووية افتراضية

251يتميز الكاليفورنيوم بكتلة حرجة محسوبة صغيرة جدًاتبلغ حوالي 5 كيلوغرامات (11 رطلاً) ، [ 71 ] وسمية عالية، وفترة قصيرة نسبيًا من التعرض الإشعاعي السام في البيئة. وقد أدت الكتلة الحرجة المنخفضة للكاليفورنيوم إلى بعض الادعاءات المبالغ فيها حول الاستخدامات المحتملة لهذا العنصر. [ i ]  

احتياطات

يُطلق الكاليفورنيوم، الذي يتراكم بيولوجيًا في الأنسجة الهيكلية، إشعاعًا يُعطّل قدرة الجسم على تكوين خلايا الدم الحمراء . [ 73 ] ولا يؤدي هذا العنصر أي دور بيولوجي طبيعي في أي كائن حي نظرًا لنشاطه الإشعاعي الشديد وانخفاض تركيزه في البيئة. [ 45 ]

يدخل الكاليفورنيوم إلى الجسم عن طريق تناول الأطعمة أو المشروبات الملوثة، أو عن طريق استنشاق الهواء المحمل بجزيئات من هذا العنصر. وبمجرد دخوله الجسم، لا يصل إلى مجرى الدم سوى 0.05% منه. ويترسب حوالي 65% من هذا الكاليفورنيوم في الهيكل العظمي، و25% في الكبد، والباقي في أعضاء أخرى، أو يُطرح، وخاصةً في البول. ويختفي نصف الكاليفورنيوم المترسب في الهيكل العظمي والكبد خلال 50 و20 عامًا على التوالي. ويلتصق الكاليفورنيوم الموجود في الهيكل العظمي بأسطح العظام قبل أن ينتشر ببطء داخلها. [ 46 ]

يُعدّ هذا العنصر شديد الخطورة عند دخوله الجسم. إضافةً إلى ذلك، يُمكن أن يُسبّب الكاليفورنيوم-249 والكاليفورنيوم-251 تلفًا للأنسجة خارجيًا، من خلال انبعاث أشعة غاما . كما يُمكن أن يُسبّب الإشعاع المؤين المنبعث من الكاليفورنيوم على العظام والكبد السرطان. [ 46 ]

ملحوظات

  1. ↑ تشكلت الأرض، ومدى انبعاث النيوترونات الطبيعية داخلها والذي يمكن أن ينتج الكاليفورنيوم من عناصر أكثر استقرارًا محدود للغاية.
  2. ↑ تتكون الخلية الوحدوية ذات التعبئة السداسية المزدوجة (dhcp)من بنيتين سداسيتين متراصتين تشتركان في مستوى سداسي مشترك، مما يعطي dhcp تسلسل ABACABAC. [ 15 ]
  3. ↑ تتطلب العناصر الثلاثة الأقل كتلة من عناصر ما بعد البلوتونيوم - الأمريسيوم والكوريوم والبركليوم -ضغطًا أقل بكثير لفك تمركز إلكترونات 5f الخاصة بها. [ 17 ]
  4. ↑ تشمل حالات الأكسدة الأخرى +3 الكبريتيد والميتالوسين . [ 18 ]
  5. ↑ سُمّي عنصر اليوروبيوم ، الموجود في الدورة السادسة مباشرةً فوق العنصر 95، نسبةً إلى القارة التي اكتُشف فيها، ولذلك سُمّي العنصر 95 الأمريسيوم . وسُمّي العنصر 96 الكوريوم نسبةً إلى ماري كوري وبيير كوري ، على غرار تسمية الغادولينيوم نسبةً إلى العالم والمهندس يوهان غادولين . وسُمّي التيربيوم نسبةً إلى القرية التي اكتُشف فيها، ولذلك سُمّي العنصر 97 البركليوم . [ 34 ]
  6. ↑ حلت هيئة التنظيم النووي محل هيئة الطاقة الذرية عند تطبيق قانون إعادة تنظيم الطاقة لعام 1974. وقد رفعت الهيئة سعر الكاليفورنيوم-252 عدة مرات، وبلغ 60 دولارًا للميكروغرام بحلول عام 1999؛ ولا يشمل هذا السعر تكلفة التغليف والنقل. [ 27 ]
  7. ↑ في عام 1975، ذكرت ورقة بحثية أخرى أن معدن الكاليفورنيوم المُحضر في العام السابق كان المركب السداسي Cf₂O₂S والمركب المكعب ذو المراكز الوجهية CfS. [ 44 ] تم تأكيد نتائج دراسة عام 1974 في عام 1976، واستمر العمل على معدن الكاليفورنيوم. [ 42 ]
  8. ↑ بحلول عام 1990، حل الكاليفورنيوم-252 محل مصادر النيوترونات البلوتونيوم- بيريليوم نظرًا لصغر حجمه وانخفاض الحرارة والغازات المنبعثة منه. [ 60 ]
  9. ↑ جاء في مقال بعنوان "حقائق ومغالطات الحرب العالمية الثالثة" في عدد يوليو 1961 من مجلة العلوم الشعبية : "لا يلزم أن تكون القنبلة الذرية المصنوعة من الكاليفورنيوم أكبر من رصاصة مسدس. يمكنك صنع مسدس يدوي بست طلقات لإطلاق رصاصات تنفجر عند ملامستها بقوة تعادل 10 أطنان من مادة تي إن تي." [ 72 ]

مراجع

  1. ↑ CRC 2006 ، ص. 1.14.
  2. 1 2 3 CRC 2006 ، ص. 4.56.
  3. ↑ جوزيف جاكوب كاتز؛ جلين ثيودور سيبورغ؛ ليستر ر. مورس (1986). كيمياء عناصر الأكتينيدات . تشابمان وهول. ص  1038. ISBN 9780412273704تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 يوليو 2011 .
  4. 1 2 غرينوود، نورمان ن .؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. ص 28. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN   978-0-08-037941-8.
  5. ↑ غرينوود، نورمان ن.؛ إيرنشو، آلان (1997). كيمياء العناصر ( الطبعة الثانية). باتروورث-هاينمان. ص 1265. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN   978-0-08-037941-8.
  6. ↑ كوفاتش، أتيلا؛ داو، فونغ د.؛ مارسالو، جواكيم؛ جيبسون، جون ك. (2018). " الكوريوم الخماسي التكافؤ، والبركليوم، والكاليفورنيوم في مركبات النترات: توسيع كيمياء الأكتينيدات وحالات الأكسدة" . الكيمياء غير العضوية 57 (15). الجمعية الكيميائية الأمريكية: 9453-9467 . doi : 10.1021/acs.inorgchem.8b01450 . OSTI 1631597. PMID 30040397. S2CID 51717837 .   
  7. ↑ إمسلي 1998 ، ص 50.
  8. ↑ CRC 2006 ، ص. 10.204.
  9. ↑ CRC 1991 ، ص 254.
  10. ↑ كونديڤ، إف جي؛ وانغ، إم؛ هوانغ، دبليو جي؛ نعيمي، إس؛ أودي، جي. (2021). "تقييم NUBASE2020 للخواص النووية" (ملف PDF) . الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  11. 1 2 3 4 جاكوبكي 1994 ، ص. 166.
  12. ↑ هاير 2006 ، ص 1522-1523.
  13. 1 2 هير 2006 ، ص. 1526.
  14. ↑ هير 2006 ، ص 1525.
  15. ↑ Szwacki 2010 ، ص 80.
  16. 1 2 3 4 5 6 اونيل 2006 ، ص. 276.
  17. 1 2 3 هير 2006 ، ص. 1522.
  18. ^ قطن وآخرون. 1999 ، ص. 1163.
  19. 1 2 سيبورغ 2004 .
  20. 1 2 3 CRC 2006 ، ص. 4.8.
  21. ↑ بولينسكي، ماثيو جيه؛ غارنر الثالث، إدوارد ب.؛ موريس، ريمي؛ بلاناس، نورا؛ ستريتزينغر، جاريد ت.؛ باركر، ت. غانون؛ كروس، جاستن ن.؛ غرين، توماس د.؛ أليكسييف، يفغيني ف. (1 مايو 2014). " بنية غير عادية، وروابط، وخصائص في بورات الكاليفورنيوم" . مجلة نيتشر كيمستري . 6 (5): 387-392 . Bibcode : 2014NatCh...6..387P . CiteSeerX 10.1.1.646.749 . doi : 10.1038/nchem.1896 . ISSN 1755-4330 . PMID 24755589. S2CID 104331283 .    
  22. ↑ كونديڤ، إف جي؛ وانغ، إم؛ هوانغ، دبليو جي؛ نعيمي، إس؛ أودي، جي. (2021). "تقييم NUBASE2020 للخواص النووية" (ملف PDF) . الفيزياء الصينية ج . 45 (3) 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
  23. ↑ هير 2006 ، ص 1504.
  24. ↑ هيكس، د.أ.؛ آيز، جون؛ بايل، روبرت ف. (1955). "تعدد النيوترونات من الانشطار التلقائي للكاليفورنيوم-252" . مجلة Physical Review . 97 (2): 564-565 . Bibcode : 1955PhRv...97..564H . doi : 10.1103/PhysRev.97.564 .
  25. ↑ هيكس، د.أ.؛ آيز، جون؛ بايل، روبرت ف. (1955). "نيوترونات الانشطار التلقائي للكاليفورنيوم-252 والكوريوم-244". مجلة Physical Review . 98 (5): 1521–1523 . Bibcode : 1955PhRv...98.1521H . doi : 10.1103/PhysRev.98.1521 .
  26. ↑ هيالمار، إي.؛ سلاتيس، هـ.؛ طومسون، إس. جي. (1955). "طيف طاقة النيوترونات الناتجة عن الانشطار التلقائي للكاليفورنيوم-252". مجلة Physical Review . 100 (5): 1542-1543 . Bibcode : 1955PhRv..100.1542H . doi : 10.1103/PhysRev.100.1542 .
  27. 1 2 3 4 مارتن، آر سي؛ كناور، جيه بي؛ بالو، بي إيه (1999). "إنتاج وتوزيع وتطبيقات مصادر النيوترونات من الكاليفورنيوم-252" . الإشعاع التطبيقي والنظائر . 53 ( 4-5 ): 785-92 . doi : 10.1016/S0969-8043(00)00214-1 . OSTI 15053. PMID 11003521 .  
  28. 1 2 3 4 Cunningham 1968 ، ص 103.
  29. 1 2 3 ستريت، ك. الابن؛ طومسون، إس. جي.؛ سيبورغ، غلين تي. (1950). "الخواص الكيميائية للكاليفورنيوم" (ملف PDF) . مجلة الجمعية الكيميائية الأمريكية . 72 (10): 4832. Bibcode : 1950JAChS..72R4832S . doi : 10.1021/ja01166a528 . hdl : 2027/mdp.39015086449173 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 19 يناير 2012. تم الاطلاع عليه في 20 فبراير 2011 .
  30. ↑ غلين ثيودور سيبورغ (1990). يوميات غلين ت. سيبورغ، 1946-1958: 1 يناير 1950 - 31 ديسمبر 1950. مختبر لورانس بيركلي، جامعة كاليفورنيا. ص 80.  
  31. ↑ تومسون، إس جي؛ ستريت، كيه. الابن؛ أ.، غيورسو؛ سيبورغ، غلين تي. (1950). "العنصر 98" . مجلة Physical Review . 78 (3): 298. Bibcode : 1950PhRv...78..298T . doi : 10.1103/PhysRev.78.298.2 .
  32. ↑ سيبورغ 1996 ، ص 82.
  33. ^ أسابيع وليشيستر 1968 ، ص. 849.
  34. 1 2 أسابيع وليشيستر 1968 ، ص. 848.
  35. ↑ هايسرمان 1992 ، ص 347.
  36. ↑ دايموند، هـ.؛ ماغنوسون، ل.؛ ميتش، ج.؛ ستيفنز، س.؛ فريدمان، أ.؛ ستودير، م.؛ فيلدز، ب.؛ هويزينغا، ج. (1954). "تحديد نظائر الكاليفورنيوم 249، 250، 251، و252 من البلوتونيوم المُشعَّع بواسطة المفاعل النووي". مجلة Physical Review . 94 (4): 1083. Bibcode : 1954PhRv...94.1083D . doi : 10.1103/PhysRev.94.1083 .
  37. ↑ "تحضير العنصر 98". رسالة إخبارية علمية . 78 (26). ديسمبر 1960.
  38. ↑ "مفاعل النظائر عالي التدفق" . مختبر أوك ريدج الوطني. مؤرشف من الأصل في 27 مايو 2010. تم الاطلاع عليه في 22 أغسطس 2010 .
  39. ↑ أوزبورن-لي 1995 ، ص 11.
  40. ↑ "البلوتونيوم وألدرماستون - سرد تاريخي" (ملف PDF) . وزارة الدفاع البريطانية. 4 سبتمبر 2001. ص 30. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 13 ديسمبر 2006. تم الاطلاع عليه في 15 مارس 2007 . 
  41. ↑ أوزبورن-لي 1995 ، ص 6.
  42. 1 2 هير 2006 ، ص. 1519.
  43. ↑ هاير، آر جي؛ بايبارز، آر دي (1974). "البنية البلورية ونقطة انصهار معدن الكاليفورنيوم". مجلة الكيمياء غير العضوية والنووية . 36 (6): 1295. doi : 10.1016/0022-1902(74)80067-9 .
  44. ↑ زاخارياسن، و. (1975). "حول معدن الكاليفورنيوم". مجلة الكيمياء غير العضوية والنووية . 37 (6): 1441-1442 . doi : 10.1016/0022-1902(75)80787-1 .
  45. 1 2 إمسلي 2001 ، ص. 90.
  46. 1 2 3 4 5 "صحيفة حقائق صحة الإنسان: الكاليفورنيوم" (ملف PDF) . مختبر أرغون الوطني. أغسطس 2005. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 21 يوليو 2011.
  47. ↑ فيلدز، بي آر؛ ستودير، إم؛ دايموند، إتش؛ ميك، جيه؛ إنغرام، إم؛ بايل، جي؛ ستيفنز، سي؛ فريد، إس؛ وآخرون (1956). "عناصر ما بعد البلوتونيوم في حطام التجارب النووية الحرارية". مجلة Physical Review . 102 (1): 180-182 . Bibcode : 1956PhRv..102..180F . doi : 10.1103/PhysRev.102.180 . 
  48. ↑ بادي، دبليو؛ بوربيدج، جي آر؛ هويل، إف؛ بوربيدج، إي إم؛ كريستي، آر إف؛ فاولر، دبليو إيه (أغسطس 1956). "المستعرات العظمى والكاليفورنيوم 254" (ملف PDF) . منشورات الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ . 68 (403): 296-300 . رمز Bibcode : 1956PASP...68..296B . doi : 10.1086/126941 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 10 أكتوبر 2022. تم الاطلاع عليه في 26 سبتمبر 2012 .
  49. ↑ كونواي، جي جي؛ هوليت، إي كي؛ مورو، آر جيه (1 فبراير 1962). "طيف انبعاث الكاليفورنيوم" . مجلة الجمعية البصرية الأمريكية . 52 (2): 222. Bibcode : 1962JOSA...52..222C . doi : 10.1364/josa.52.000222 . OSTI 4806792. PMID 13881026 .  
  50. ^ رويز لابوينتي1996 ، ص. 274.
  51. ↑ إمسلي، جون (2011). لبنات بناء الطبيعة: دليل من الألف إلى الياء للعناصر ( طبعة جديدة). نيويورك، نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN  978-0-19-960563-7.
  52. 1 2 كريبس 2006 ، ص 327-328.
  53. 1 2 هايسرمان 1992 ، ص 348.
  54. ↑ كونينغهام 1968 ، ص 105.
  55. ↑ هاير 2006 ، ص 1503.
  56. 1 2 NRC 2008 ، ص 33.
  57. ↑ سيبورغ 1994 ، ص 245.
  58. ↑ شولر، جيمس (2008). "عبوات نقل المواد المشعة المعتمدة من وزارة الطاقة الأمريكية" (ملف PDF) . وزارة الطاقة الأمريكية. ص 1. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 15 أكتوبر 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2011 . 
  59. ↑ مارتن، آر سي (24 سبتمبر 2000). تطبيقات وتوافر مصادر النيوترونات من الكاليفورنيوم-252 لتوصيف النفايات (ملف PDF) . مؤتمر سبكتروم 2000 الدولي لإدارة النفايات النووية والخطرة. تشاتانوغا، تينيسي. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 1 يونيو 2010. تم الاطلاع عليه في 2 مايو 2010 .
  60. ↑ سيبورغ 1990 ، ص 318.
  61. ↑ أوزبورن-لي 1995 ، ص 33.
  62. ↑ أوزبورن-لي 1995 ، ص 26-27.
  63. ↑ "هل ستكونين 'لي'؟ الفيزياء مفتاح الكشف" . مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني. 25 أكتوبر 2000. مؤرشف من الأصل في 18 فبراير 2007. تم الاطلاع عليه في 21 مارس 2007 .
  64. ↑ ديفيس، إس إن؛ طومسون، غلين إم؛ بنتلي، هارولد دبليو؛ ستايلز، غاري (2006). "مؤشرات المياه الجوفية - مراجعة موجزة". المياه الجوفية . 18 (1): 14-23 . doi : 10.1111/j.1745-6584.1980.tb03366.x .
  65. 1 2 أوزبورن-لي 1995 ، ص. 12.
  66. ↑ جويس، مالكولم جيه؛ أسبينال، مايكل دي؛ كلارك، ماكنزي؛ ديل، إدوارد؛ ناي، هاميش؛ باركر، أندرو؛ سنوج، لوكا؛ سبايرز، جو (2022). "نقل المعلومات لاسلكيًا باستخدام النيوترونات السريعة" . مجلة الأدوات والأساليب النووية في بحوث الفيزياء، القسم أ: المسرعات، المطيافات، الكواشف والمعدات المرتبطة بها . 1021 (1) 165946. رمز Bibcode : 2022NIMPA102165946J . doi : 10.1016/j.nima.2021.165946 . ISSN 0168-9002 . S2CID 240341300 .  
  67. ^ أوغانيسيان، يو. نهاية الخبر. أوتيونكوف، ف؛ لوبانوف، يو. عبدولين، ف؛ بولياكوف، أ. ساجيدك، ر. شيروكوفسكي، أنا. تسيجانوف، يو؛ وآخرون . (2006). "تخليق نظائر العنصرين 118 و 116 في التفاعلات الاندماجية كاليفورنيوم-249 و 245 سم +48 كا" . المراجعة البدنية ج . 74 (4): 044602– 044611. بيب كود : 2006PhRvC..74d4602O . دوى : 10.1103/PhysRevC.74.044602 . 
  68. ↑ ساندرسون، ك. (17 أكتوبر 2006). "اكتشاف أثقل عنصر - مرة أخرى". أخبار الطبيعة . الطبيعة. doi : 10.1038/news061016-4 . S2CID 121148847 . 
  69. ↑ شيوي، ب.؛ شتاين، ب. (17 أكتوبر 2006). "اكتشاف العنصرين 116 و118" . تحديث أخبار الفيزياء . المعهد الأمريكي للفيزياء. مؤرشف من الأصل في 26 أكتوبر 2006. تم الاطلاع عليه في 19 أكتوبر 2006 .
  70. ↑ <يرجى إضافة أسماء المؤلفين المفقودين أولاً لاستكمال البيانات الوصفية.> (أبريل 1961). "تخليق العنصر 103". نشرة الأخبار العلمية . 79 (17): 259. doi : 10.2307/3943043 . JSTOR 3943043 . 
  71. ↑ "تقييم بيانات وحدود السلامة الحرجة النووية للأكتينيدات أثناء النقل" (ملف PDF) . معهد الحماية من الإشعاع والسلامة النووية. ص 16. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 19 مايو 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 ديسمبر 2010 . 
  72. ↑ مان، مارتن (يوليو 1961). "حقائق ومغالطات الحرب العالمية الثالثة" . العلوم الشعبية . 179 (1): 92-95 ، 178-181 . ISSN 0161-7370 . "قوة تعادل 10 أطنان من مادة تي إن تي" في الصفحة 180.
  73. ↑ كونينغهام 1968 ، ص 106.

فهرس

شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بـ Californium على ويكيميديا ​​كومنز