中文名稱
锎
外文名稱
Californium
化學(xué)式
Cf
分子量
252.1
熔點(diǎn)
900
沸點(diǎn)
1745
外觀
銀白色
同位素
Cf240-Cf254
相對(duì)原子質(zhì)量
162.599
1950年2月9日前后,物理學(xué)家Stanley G. Thompson、Kenneth Street, Jr.、阿伯特·吉奧索
美國加州伯克利的1.5米直徑回旋加速器將α粒子(42He)加速至35 MeV能量,射向一微克大小的鋦-242目標(biāo),以此產(chǎn)生了锎-245(24598Cf)和一顆自由中子(n)。
此次實(shí)驗(yàn)只產(chǎn)生了大約5千顆锎原子,半衰期為44分鐘。
該新元素以加州和加州大學(xué)命名。這和95至97號(hào)元素的命名方式有所不同。第95至97號(hào)元素是利用類似于對(duì)上的元素之命名方式而命名的。但是,98號(hào)元素以上的鏑(Dysprosium)的意思是"難取得",所以研究人員決定打破此前的非正式命名常規(guī)。
愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室通過對(duì)钚目標(biāo)體進(jìn)行輻射,首次產(chǎn)生了重量可觀的锎元素,并于1954年發(fā)布了研究結(jié)果。產(chǎn)生的樣本中能夠觀察到锎-252的高自發(fā)裂變率。1958年,科學(xué)家首次對(duì)濃縮锎進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在對(duì)钚-239進(jìn)行中子輻射連續(xù)5年之后,科學(xué)家在樣本中發(fā)現(xiàn)了從锎-249到锎-252的各個(gè)同位素。兩年后的1960年,勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的Burris Cunningham和James Wallman把锎置于蒸汽與鹽酸中,第一次制成了锎的化合物--三氯化锎、氯氧化锎及氧化锎。
1960年代,位于美國田納西州橡樹嶺的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室利用其高通率同位素反應(yīng)爐(HFIR)產(chǎn)生了少量的锎。到1995年為止,HFIR的實(shí)際锎年產(chǎn)量為500毫克。在《英美共同防御協(xié)約》下英國向美國提供的钚元素曾用于制造锎。
美國原子能協(xié)會(huì)在1970年代初起向工業(yè)及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)銷售锎-252同位素,每微克價(jià)格為10美元,從1970至1990年每年一共售出150微克锎-252。Haire和Baybarz于1974年用鑭金屬還原了氧化锎(III),首次制成數(shù)微克重、厚度小于1微米的锎金屬薄片。[1]
地球上有著極少量的锎,主要出現(xiàn)在含鈾量很高的鈾礦中。鈾在捕獲中子之后
1980年之前大氣層核試驗(yàn)的輻射落塵散落在環(huán)境中,其中含有少量的锎。從空氣中采得的核爆輻射落塵中曾被發(fā)現(xiàn)含有質(zhì)量數(shù)為249、252、253和254的锎同位素。
科學(xué)家曾認(rèn)為超新星會(huì)產(chǎn)生锎,因?yàn)槌滦俏镔|(zhì)的衰變符合Cf的60天半衰期。不過,之后的研究未能探測到锎譜線,人們也一般認(rèn)為超新星的光變曲線是符合鎳-56的特征的。
同位素:同位素有245Cf到254Cf。最穩(wěn)定的同位素是251Cf,半衰期是898年。
發(fā)現(xiàn):1950年3月17日,美國的湯普森(S.G.Thompson)、小斯特里特(K.Street Jr.)、喬索(A.Chiorso)和西博格(G.T.Seaporg)發(fā)現(xiàn)了锎。用回旋加速器加速的氦離子轟擊242Cm,幾乎和锫同時(shí)發(fā)現(xiàn)。
性質(zhì):熔點(diǎn)900℃。金屬锎十分容易揮發(fā),在1100~1200℃范圍中能蒸餾
锎(臺(tái)灣、香港、澳門稱锎)是一種人工合成的放射性化學(xué)元素,它的化學(xué)符號(hào)是Cf,它的原子序數(shù)是98,屬于錒系元素之一。
它最早是在1950年于加利福尼亞大學(xué)柏克萊分校通過人工方法制造出來。
锎的拼音名稱是以美國的加利福尼亞州命名。該地是加利福尼亞大學(xué)柏克萊分校的所在州份。
由氦同位素轟擊鋦可得到微量的锎。锎的同位素有從237Cf到256Cf。锎-251是最穩(wěn)定的同位素,它的半衰期有898年。
雖然锎-251是最穩(wěn)定的同位素,但是最有商業(yè)價(jià)值的卻是锎-252。锎-252大部分都是用來檢測飛機(jī)行李內(nèi)是否有爆裂物存在。
锎是一種銀白色的錒系金屬,熔點(diǎn)為900 ± 30 °C,估計(jì)的沸點(diǎn)為1745 °C。處于純金屬態(tài)時(shí),锎是具延展性的,可以用刀片輕易切開。在真空狀態(tài)下的锎金屬到了300 °C以上時(shí)便會(huì)氣化。在51K(三20 °C)以下的锎金屬具鐵磁性或亞鐵磁性,在48至66 K時(shí)具反鐵磁性,而在160 K(ㄢ10 °C)以上時(shí)具順磁性。它與鑭系元素能夠形成合金,但人們對(duì)其所知甚少。
在一個(gè)大氣壓力下,锎有兩種晶體結(jié)構(gòu):在900 °C以下為雙層六方密排結(jié)構(gòu)(稱α型),此時(shí)密度為15.10 g/cm;而另一種面心立方結(jié)構(gòu)(β型)則在900 °C以上出現(xiàn),密度為8.74 g/cm。在48GPa的壓力下,锎的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)由β型轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌N正交晶系結(jié)構(gòu)。這是由于锎原子中的5f電子在此壓力下會(huì)變成離域電子,這些自由電子夠參與鍵結(jié)的形成。
物質(zhì)的體積模量指的是該物質(zhì)抗衡均勻壓力的強(qiáng)度。锎的體積模量為50 ± 5 GPa,這與三價(jià)的鑭系金屬相似,但比一些常見的金屬低(如鋁:70 GPa)。
狀態(tài):人造放射性元素。
熔 點(diǎn)(℃):900
沸 點(diǎn)(℃):
密度(g/cc,300K):15.1
比 熱/J/gK:
蒸發(fā)熱/KJ/mol:
熔化熱/KJ/mol:
導(dǎo)電率/106/cm:
導(dǎo)熱系數(shù)/W/cmK:0.1
原子數(shù)據(jù):
原子半徑/Å:
原子體積/cm3/mol:
離子半徑/Å:0.934
共價(jià)半徑/Å:
氧化態(tài):3
電子構(gòu)型:1s2 2s2p6 3s23p63d10 4s24p64d104f14 5s25p65d105f10 6s26p6 7s2
同位素及放射線: Cf-245[44m] Cf-246[1.5d] Cf-247[3.1h] Cf-248[334d] Cf-249[351y] Cf-250[13y] Cf-251(放 α[900y]) Cf-252[2.6y] Cf-253[17.8d] Cf-254[60.5d]
外圍電子層排布:5f10 7s2
晶體數(shù)據(jù):
晶胞為六方晶胞。
晶胞參數(shù):
a = 338 pm
b = 338 pm
c = 1102.5 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
地質(zhì)數(shù)據(jù):
滯留時(shí)間/年:
豐 度
太陽(相對(duì)于 H=1×1012): 未知
海水中/p.p.m.:零
地殼/p.p.m.: 零
大氣/p.p.m.(體積):
大西洋表面:
太平洋表面:
大西洋深處:
太平洋深處:
生物數(shù)據(jù):
人體中含量
肝/p.p.m.:
器官中: 零
肌肉/p.p.m.:
血/mg dm-3 :
日攝入量/mg: 零
骨/p.p.m.:
人(70Kg)均體內(nèi)總量/mg: 零
氧化態(tài) | 化合物 | 公式 | 顏色 |
---|---|---|---|
+2 | 二溴化锎 | CfBr2 | 黃色 |
+2 | 二碘化锎 | CfI2 | 深紫色 |
+3 | 三氧化二锎 | Cf2O3 | 黃綠色 |
+3 | 三氟化锎 | CfF3 | 鮮綠色 |
+3 | 三氯化锎 | CfCl3 | 翠綠色 |
+3 | 三碘化锎 | CfI3 | 檸檬色 |
+4 | 二氧化锎 | CfO2 | 棕黑色 |
+4 | 四氟化锎 | CfF4 | 綠色 |
锎的化合價(jià)可以是4、3或2,也就是說一個(gè)锎原子能夠形成2至4個(gè)化學(xué)鍵。其化學(xué)屬性預(yù)計(jì)將會(huì)類似于別的三價(jià)錒系元素,以及在元素周期表中位于锎以上的鏑。锎在室溫下會(huì)在空氣中緩慢地失去光澤,速度隨著濕度的提高而加快。锎可以和氫、氮和任何氧族元素加熱進(jìn)行反應(yīng),其中與不含濕氣的氫或與水溶無機(jī)酸反應(yīng)的速度極快。
锎水溶時(shí)處于锎(III)正離子狀態(tài)??茖W(xué)家未能還原或氧化溶液中的+3離子。锎能夠形成能溶于水的氯化物、硝酸鹽、高氯酸鹽及硫酸鹽,沉淀后形成氟化物、草酸鹽或氫氧化物。
同位素:
已知的锎同位素共有20個(gè),都是放射性同位素。其中最穩(wěn)定的有锎-251(半衰期為898年)、锎-249(351年)、锎-250(13.08年)及锎-252(2.645年)。其余的同位素半衰期都在一年以下,大部分甚至少于20分鐘。锎同位素的質(zhì)量數(shù)從237到256不等。
锎-249是在锫-249進(jìn)行β衰變后形成的。大部分其他的锎同位素是在核反應(yīng)爐中對(duì)锫進(jìn)行強(qiáng)烈的中子輻射后產(chǎn)生的。雖然锎-251的半衰期最長,但是由于容易吸收中子(高中子捕獲率)以及會(huì)與其他粒子產(chǎn)生反應(yīng)(高中子截面),所以其產(chǎn)量只有10%。
锎-252是個(gè)強(qiáng)中子射源,因此其放射性極高,非常危險(xiǎn)。锎-252有96.9%的概率進(jìn)行α衰變(損失兩顆質(zhì)子和兩顆中子),并形成鋦-248,剩余的3.1%概率進(jìn)行自發(fā)裂變。一微克(最)的锎-252每秒釋放230萬顆中子,平均每次自發(fā)裂變釋放3.7顆中子。其他大部分的锎同位素都以α衰變形成鋦的同位素(原子序?yàn)?6)。
累積在骨骼組織里的锎會(huì)釋放輻射,破壞身體制造紅血球的能力。由于放射性極強(qiáng),在環(huán)境中的存量極低,所以锎在生物體中沒有任何自然的用途。
在進(jìn)食受锎污染的食物或飲料,或吸入含有锎的懸浮顆粒之后,锎就會(huì)進(jìn)入體內(nèi)。在身體里,只有0.05%的锎會(huì)進(jìn)入血液里,其中的65%會(huì)積累在骨骼中,肝臟25%,其余的主要通過排尿排出身體。骨骼和肝臟中積累的锎分別會(huì)在50年和20年后消失。锎會(huì)首先附在骨骼的表面,之后會(huì)慢慢蔓延到骨骼的各個(gè)部分。
一旦進(jìn)入體內(nèi),锎會(huì)造成很大的損害。另外,锎-249和锎-251能釋放伽馬射線,對(duì)外表組織造成傷害。锎所釋放的電離輻射在骨骼和肝臟中可致癌。
用氦離子轟擊鋦而得。
锎可以在核反應(yīng)爐和粒子加速器中產(chǎn)生。锫-249(24997Bk)受中子撞擊(中子捕獲(n,γ))后立即進(jìn)行β衰變(β),便會(huì)形成锎-250(25098Cf)。反應(yīng)如下:
锎-250在受中子撞擊后會(huì)產(chǎn)生锎-251和锎-252。
對(duì)镅、鋦和钚元素進(jìn)行中子輻射可以制成數(shù)毫克的锎-252和數(shù)微克的锎-249。直到2006年,科學(xué)家利用特殊的反應(yīng)爐對(duì)鋦-244至248進(jìn)行中子輻射,主要產(chǎn)生出锎-252,另有較少的锎-249至255。
經(jīng)過美國核能管理委員會(huì)可以購得微克量的锎-252作商業(yè)用途。世界上僅有兩處生產(chǎn)锎的設(shè)施:位于美國的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室以及位于俄羅斯的核反應(yīng)器研究所。到2003年為止,兩座設(shè)施分別每年生產(chǎn)0.25克和0.025克的锎-252。
設(shè)施還生產(chǎn)三個(gè)半衰期頗長的锎同位素,這需要鈾-238捕獲中子15次,期間不進(jìn)行核裂變或α衰變。從鈾-238開始的核反應(yīng)鏈經(jīng)過幾個(gè)钚同位素、镅同位素、鋦同位素、锫同位素以及锎-249至253。
能夠利用的锎的數(shù)量非常少,使其應(yīng)用受到了限制,可是,它作為裂解碎片源,被用于核研究。
該元素是世界上最昂貴的元素,1克價(jià)值1000萬-2000萬美元, 是金子的50萬倍。
可用作高通量的中子源。 在核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可用來治療惡性腫瘤。由于锎-252中子源可以做得很小很細(xì),這是其它中子源所做不到的,所以把中子源經(jīng)過軟管送到人體腔內(nèi)器官腫瘤部位,或者植入到人體的腫瘤組織內(nèi)進(jìn)行治療。特別是對(duì)子宮癌、口腔癌、直腸癌、食道癌、胃癌、鼻腔癌等,锎-252中子治療都有相當(dāng)好的療效。
應(yīng)用發(fā)展:
中國生產(chǎn)和應(yīng)用锎-252中子源始于20世紀(jì)90年代。锎是一種人造元素,其同位素锎-252被用于近距離治療。這種同位素首次發(fā)現(xiàn)于氫彈爆炸后的塵埃,是能夠產(chǎn)生豐富中子的唯一核素。1968年醫(yī)用锎源被用來治療首例病人,中子近距離治療法由此誕生。中子治癌是最先進(jìn)的癌癥治療方法之一,治療效果優(yōu)于當(dāng)前被廣泛使用的放療。它無須讓病人全身接受放射性射線,而是利用特制的施源器將中子源送入人體或腫瘤內(nèi)進(jìn)行腔內(nèi)、管內(nèi)或組織間照射,放射反應(yīng)輕且能夠徹底殺死癌細(xì)胞。
橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室建造的50噸重運(yùn)輸桶,可用于運(yùn)載最多1克的Cf。運(yùn)輸此類高放射性物質(zhì)必須用到重型容器,以避免可能的意外。
锎-252作為一種強(qiáng)中子射源,有著幾個(gè)應(yīng)用的范疇。每微克的锎每分鐘能夠產(chǎn)生1.39億顆中子。因此锎可以被用作核反應(yīng)爐的中子啟動(dòng)源或在中子活化分析中作為(非來自反應(yīng)爐的)中子源。在放射治療無效時(shí),子宮頸癌和腦癌的治療用到了锎所產(chǎn)生的中子。自從1969年薩瓦那河發(fā)電廠向佐治亞理工學(xué)院借出119 最萀锎-252之后,锎一直被用于教育范疇上。在煤炭、水泥產(chǎn)業(yè)中,锎也被應(yīng)用在煤元素分析和粒狀物質(zhì)分析機(jī)上。
由于中子能夠穿透物質(zhì),所以锎也可以被用在探測器中,如燃料棒掃描儀,使用中子射線照相術(shù)來探測飛機(jī)和武器部件的腐蝕、問題焊接點(diǎn)、破裂及內(nèi)部濕氣,以及便攜式金屬探測器等。中子濕度計(jì)利用锎-252來尋找油井中的水和石油,為金銀礦的實(shí)地探測提供中子源,以及探測地下水的流動(dòng)。1982年锎-252的主要用途按用量比例分別為:反應(yīng)爐啟動(dòng)源(48.3%)、燃料棒掃描儀(25.3%)及活化分析(19.4%)。到了1994年,大部分的锎-252都用于中子射線照相(77.4%),而燃料棒掃描儀(12.1%)和反應(yīng)爐啟動(dòng)源(6.9%)則成了次要的應(yīng)用范圍。
锎-251的臨界質(zhì)量很低(約為5 kg)。人們?cè)浯笃涞团R界質(zhì)量的可能用途。
2006年10月,位于俄羅斯杜布納聯(lián)合核研究所的研究人員宣布成功合成3顆Uuo(118號(hào)元素)原子。他們利用鈣-48撞擊锎-249,產(chǎn)生了這個(gè)目前最重的元素。該次實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)體是一片面積為32 cm、含有10 mg锎-249的鈦薄片。 其他用到锎來合成的超鈾元素還包括1961年以硼原子核撞擊锎所形成的鐒元素。[2]?
主族元素 | 硼(5) | 硅(14) | 鍺(32) | 砷(33) |
銻(51) | 碲(52) | 釙(84) | 鋰(3) | |
鈉(11) | 鉀(19) | 銣(37) | 銫(55) | |
鈁(87) | 鈹(4) | 鎂(12) | 鈣(20) | |
鍶(38) | 鋇(56) | 鐳(88) | 鋁(13) | |
銦(49) | 鎵(31) | 錫(50) | 鉈(81) | |
鉛(82) | 鉍(83) | Uut(113) | Uuq(114) | |
uup(115) | Uuh(116) | Uus(117) | 氦(2) | |
氖(10) | 氬(18) | 氪(36) | 氙(54) | |
氡(86) | Uuo(118) | 氟(9) | 氯(17) | |
溴(35) | 碘(53) | 砹(85) | 氫(1) | |
碳(6) | 氮(7) | 氧(8) | 磷(15) | |
硫(16) | 硒(34) | |||
副族元素 | 鑭(57) | 鈰(58) | 鐠(59) | 釹(60) |
钷(61) | 釤(62) | 銪(63) | 釓(64) | |
鋱(65) | 鏑(66) | 鈥(67) | 鉺(68) | |
銩(69) | 鐿(70) | 镥(71) | 錒(89) | |
釷(90) | 鏷(91) | 鈾(92) | 镎(93) | |
钚(94) | 镅(95) | 鋦(96) | 锫(97) | |
锎(98) | 锿(99) | 鐨(100) | 鍆(101) | |
锘(102) | 鐒(103) | 鈧(21) | 鈦(22) | |
釩(23) | 鉻(24) | 錳(25) | 鐵(26) | |
鈷(27) | 鎳(28) | 銅(29) | 鋅(30) | |
釔(39) | 鋯(40) | 鈮(41) | 鉬(42) | |
锝(43) | 釕(44) | 銠(45) | 鈀(46) | |
銀(47) | 鎘(48) | 鉿(72) | 鉭(73) | |
鎢(74) | 錸(75) | 鋨(76) | 銥(77) | |
鉑(78) | 金(79) | 钅盧(104) | 钅杜(105) | |
钅喜(106) | 钅波(107) | 钅黑(108) | 钅麥(109) | |
鐽(110) | 錀(111) | 鎶(112) | 汞(80) |
中文名稱
锎
外文名稱
Californium
化學(xué)式
Cf
分子量
252.1
熔點(diǎn)
900
沸點(diǎn)
1745
外觀
銀白色
同位素
Cf240-Cf254
相對(duì)原子質(zhì)量
162.599
1950年2月9日前后,物理學(xué)家Stanley G. Thompson、Kenneth Street, Jr.、阿伯特·吉奧索
美國加州伯克利的1.5米直徑回旋加速器將α粒子(42He)加速至35 MeV能量,射向一微克大小的鋦-242目標(biāo),以此產(chǎn)生了锎-245(24598Cf)和一顆自由中子(n)。
此次實(shí)驗(yàn)只產(chǎn)生了大約5千顆锎原子,半衰期為44分鐘。
該新元素以加州和加州大學(xué)命名。這和95至97號(hào)元素的命名方式有所不同。第95至97號(hào)元素是利用類似于對(duì)上的元素之命名方式而命名的。但是,98號(hào)元素以上的鏑(Dysprosium)的意思是"難取得",所以研究人員決定打破此前的非正式命名常規(guī)。
愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室通過對(duì)钚目標(biāo)體進(jìn)行輻射,首次產(chǎn)生了重量可觀的锎元素,并于1954年發(fā)布了研究結(jié)果。產(chǎn)生的樣本中能夠觀察到锎-252的高自發(fā)裂變率。1958年,科學(xué)家首次對(duì)濃縮锎進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在對(duì)钚-239進(jìn)行中子輻射連續(xù)5年之后,科學(xué)家在樣本中發(fā)現(xiàn)了從锎-249到锎-252的各個(gè)同位素。兩年后的1960年,勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的Burris Cunningham和James Wallman把锎置于蒸汽與鹽酸中,第一次制成了锎的化合物--三氯化锎、氯氧化锎及氧化锎。
1960年代,位于美國田納西州橡樹嶺的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室利用其高通率同位素反應(yīng)爐(HFIR)產(chǎn)生了少量的锎。到1995年為止,HFIR的實(shí)際锎年產(chǎn)量為500毫克。在《英美共同防御協(xié)約》下英國向美國提供的钚元素曾用于制造锎。
美國原子能協(xié)會(huì)在1970年代初起向工業(yè)及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)銷售锎-252同位素,每微克價(jià)格為10美元,從1970至1990年每年一共售出150微克锎-252。Haire和Baybarz于1974年用鑭金屬還原了氧化锎(III),首次制成數(shù)微克重、厚度小于1微米的锎金屬薄片。[1]
地球上有著極少量的锎,主要出現(xiàn)在含鈾量很高的鈾礦中。鈾在捕獲中子之后
1980年之前大氣層核試驗(yàn)的輻射落塵散落在環(huán)境中,其中含有少量的锎。從空氣中采得的核爆輻射落塵中曾被發(fā)現(xiàn)含有質(zhì)量數(shù)為249、252、253和254的锎同位素。
科學(xué)家曾認(rèn)為超新星會(huì)產(chǎn)生锎,因?yàn)槌滦俏镔|(zhì)的衰變符合Cf的60天半衰期。不過,之后的研究未能探測到锎譜線,人們也一般認(rèn)為超新星的光變曲線是符合鎳-56的特征的。
同位素:同位素有245Cf到254Cf。最穩(wěn)定的同位素是251Cf,半衰期是898年。
發(fā)現(xiàn):1950年3月17日,美國的湯普森(S.G.Thompson)、小斯特里特(K.Street Jr.)、喬索(A.Chiorso)和西博格(G.T.Seaporg)發(fā)現(xiàn)了锎。用回旋加速器加速的氦離子轟擊242Cm,幾乎和锫同時(shí)發(fā)現(xiàn)。
性質(zhì):熔點(diǎn)900℃。金屬锎十分容易揮發(fā),在1100~1200℃范圍中能蒸餾
锎(臺(tái)灣、香港、澳門稱锎)是一種人工合成的放射性化學(xué)元素,它的化學(xué)符號(hào)是Cf,它的原子序數(shù)是98,屬于錒系元素之一。
它最早是在1950年于加利福尼亞大學(xué)柏克萊分校通過人工方法制造出來。
锎的拼音名稱是以美國的加利福尼亞州命名。該地是加利福尼亞大學(xué)柏克萊分校的所在州份。
由氦同位素轟擊鋦可得到微量的锎。锎的同位素有從237Cf到256Cf。锎-251是最穩(wěn)定的同位素,它的半衰期有898年。
雖然锎-251是最穩(wěn)定的同位素,但是最有商業(yè)價(jià)值的卻是锎-252。锎-252大部分都是用來檢測飛機(jī)行李內(nèi)是否有爆裂物存在。
锎是一種銀白色的錒系金屬,熔點(diǎn)為900 ± 30 °C,估計(jì)的沸點(diǎn)為1745 °C。處于純金屬態(tài)時(shí),锎是具延展性的,可以用刀片輕易切開。在真空狀態(tài)下的锎金屬到了300 °C以上時(shí)便會(huì)氣化。在51K(三20 °C)以下的锎金屬具鐵磁性或亞鐵磁性,在48至66 K時(shí)具反鐵磁性,而在160 K(ㄢ10 °C)以上時(shí)具順磁性。它與鑭系元素能夠形成合金,但人們對(duì)其所知甚少。
在一個(gè)大氣壓力下,锎有兩種晶體結(jié)構(gòu):在900 °C以下為雙層六方密排結(jié)構(gòu)(稱α型),此時(shí)密度為15.10 g/cm;而另一種面心立方結(jié)構(gòu)(β型)則在900 °C以上出現(xiàn),密度為8.74 g/cm。在48GPa的壓力下,锎的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)由β型轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌N正交晶系結(jié)構(gòu)。這是由于锎原子中的5f電子在此壓力下會(huì)變成離域電子,這些自由電子夠參與鍵結(jié)的形成。
物質(zhì)的體積模量指的是該物質(zhì)抗衡均勻壓力的強(qiáng)度。锎的體積模量為50 ± 5 GPa,這與三價(jià)的鑭系金屬相似,但比一些常見的金屬低(如鋁:70 GPa)。
狀態(tài):人造放射性元素。
熔 點(diǎn)(℃):900
沸 點(diǎn)(℃):
密度(g/cc,300K):15.1
比 熱/J/gK:
蒸發(fā)熱/KJ/mol:
熔化熱/KJ/mol:
導(dǎo)電率/106/cm:
導(dǎo)熱系數(shù)/W/cmK:0.1
原子數(shù)據(jù):
原子半徑/Å:
原子體積/cm3/mol:
離子半徑/Å:0.934
共價(jià)半徑/Å:
氧化態(tài):3
電子構(gòu)型:1s2 2s2p6 3s23p63d10 4s24p64d104f14 5s25p65d105f10 6s26p6 7s2
同位素及放射線: Cf-245[44m] Cf-246[1.5d] Cf-247[3.1h] Cf-248[334d] Cf-249[351y] Cf-250[13y] Cf-251(放 α[900y]) Cf-252[2.6y] Cf-253[17.8d] Cf-254[60.5d]
外圍電子層排布:5f10 7s2
晶體數(shù)據(jù):
晶胞為六方晶胞。
晶胞參數(shù):
a = 338 pm
b = 338 pm
c = 1102.5 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
地質(zhì)數(shù)據(jù):
滯留時(shí)間/年:
豐 度
太陽(相對(duì)于 H=1×1012): 未知
海水中/p.p.m.:零
地殼/p.p.m.: 零
大氣/p.p.m.(體積):
大西洋表面:
太平洋表面:
大西洋深處:
太平洋深處:
生物數(shù)據(jù):
人體中含量
肝/p.p.m.:
器官中: 零
肌肉/p.p.m.:
血/mg dm-3 :
日攝入量/mg: 零
骨/p.p.m.:
人(70Kg)均體內(nèi)總量/mg: 零
氧化態(tài) | 化合物 | 公式 | 顏色 |
---|---|---|---|
+2 | 二溴化锎 | CfBr2 | 黃色 |
+2 | 二碘化锎 | CfI2 | 深紫色 |
+3 | 三氧化二锎 | Cf2O3 | 黃綠色 |
+3 | 三氟化锎 | CfF3 | 鮮綠色 |
+3 | 三氯化锎 | CfCl3 | 翠綠色 |
+3 | 三碘化锎 | CfI3 | 檸檬色 |
+4 | 二氧化锎 | CfO2 | 棕黑色 |
+4 | 四氟化锎 | CfF4 | 綠色 |
锎的化合價(jià)可以是4、3或2,也就是說一個(gè)锎原子能夠形成2至4個(gè)化學(xué)鍵。其化學(xué)屬性預(yù)計(jì)將會(huì)類似于別的三價(jià)錒系元素,以及在元素周期表中位于锎以上的鏑。锎在室溫下會(huì)在空氣中緩慢地失去光澤,速度隨著濕度的提高而加快。锎可以和氫、氮和任何氧族元素加熱進(jìn)行反應(yīng),其中與不含濕氣的氫或與水溶無機(jī)酸反應(yīng)的速度極快。
锎水溶時(shí)處于锎(III)正離子狀態(tài)??茖W(xué)家未能還原或氧化溶液中的+3離子。锎能夠形成能溶于水的氯化物、硝酸鹽、高氯酸鹽及硫酸鹽,沉淀后形成氟化物、草酸鹽或氫氧化物。
同位素:
已知的锎同位素共有20個(gè),都是放射性同位素。其中最穩(wěn)定的有锎-251(半衰期為898年)、锎-249(351年)、锎-250(13.08年)及锎-252(2.645年)。其余的同位素半衰期都在一年以下,大部分甚至少于20分鐘。锎同位素的質(zhì)量數(shù)從237到256不等。
锎-249是在锫-249進(jìn)行β衰變后形成的。大部分其他的锎同位素是在核反應(yīng)爐中對(duì)锫進(jìn)行強(qiáng)烈的中子輻射后產(chǎn)生的。雖然锎-251的半衰期最長,但是由于容易吸收中子(高中子捕獲率)以及會(huì)與其他粒子產(chǎn)生反應(yīng)(高中子截面),所以其產(chǎn)量只有10%。
锎-252是個(gè)強(qiáng)中子射源,因此其放射性極高,非常危險(xiǎn)。锎-252有96.9%的概率進(jìn)行α衰變(損失兩顆質(zhì)子和兩顆中子),并形成鋦-248,剩余的3.1%概率進(jìn)行自發(fā)裂變。一微克(最)的锎-252每秒釋放230萬顆中子,平均每次自發(fā)裂變釋放3.7顆中子。其他大部分的锎同位素都以α衰變形成鋦的同位素(原子序?yàn)?6)。
累積在骨骼組織里的锎會(huì)釋放輻射,破壞身體制造紅血球的能力。由于放射性極強(qiáng),在環(huán)境中的存量極低,所以锎在生物體中沒有任何自然的用途。
在進(jìn)食受锎污染的食物或飲料,或吸入含有锎的懸浮顆粒之后,锎就會(huì)進(jìn)入體內(nèi)。在身體里,只有0.05%的锎會(huì)進(jìn)入血液里,其中的65%會(huì)積累在骨骼中,肝臟25%,其余的主要通過排尿排出身體。骨骼和肝臟中積累的锎分別會(huì)在50年和20年后消失。锎會(huì)首先附在骨骼的表面,之后會(huì)慢慢蔓延到骨骼的各個(gè)部分。
一旦進(jìn)入體內(nèi),锎會(huì)造成很大的損害。另外,锎-249和锎-251能釋放伽馬射線,對(duì)外表組織造成傷害。锎所釋放的電離輻射在骨骼和肝臟中可致癌。
用氦離子轟擊鋦而得。
锎可以在核反應(yīng)爐和粒子加速器中產(chǎn)生。锫-249(24997Bk)受中子撞擊(中子捕獲(n,γ))后立即進(jìn)行β衰變(β),便會(huì)形成锎-250(25098Cf)。反應(yīng)如下:
锎-250在受中子撞擊后會(huì)產(chǎn)生锎-251和锎-252。
對(duì)镅、鋦和钚元素進(jìn)行中子輻射可以制成數(shù)毫克的锎-252和數(shù)微克的锎-249。直到2006年,科學(xué)家利用特殊的反應(yīng)爐對(duì)鋦-244至248進(jìn)行中子輻射,主要產(chǎn)生出锎-252,另有較少的锎-249至255。
經(jīng)過美國核能管理委員會(huì)可以購得微克量的锎-252作商業(yè)用途。世界上僅有兩處生產(chǎn)锎的設(shè)施:位于美國的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室以及位于俄羅斯的核反應(yīng)器研究所。到2003年為止,兩座設(shè)施分別每年生產(chǎn)0.25克和0.025克的锎-252。
設(shè)施還生產(chǎn)三個(gè)半衰期頗長的锎同位素,這需要鈾-238捕獲中子15次,期間不進(jìn)行核裂變或α衰變。從鈾-238開始的核反應(yīng)鏈經(jīng)過幾個(gè)钚同位素、镅同位素、鋦同位素、锫同位素以及锎-249至253。
能夠利用的锎的數(shù)量非常少,使其應(yīng)用受到了限制,可是,它作為裂解碎片源,被用于核研究。
該元素是世界上最昂貴的元素,1克價(jià)值1000萬-2000萬美元, 是金子的50萬倍。
可用作高通量的中子源。 在核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可用來治療惡性腫瘤。由于锎-252中子源可以做得很小很細(xì),這是其它中子源所做不到的,所以把中子源經(jīng)過軟管送到人體腔內(nèi)器官腫瘤部位,或者植入到人體的腫瘤組織內(nèi)進(jìn)行治療。特別是對(duì)子宮癌、口腔癌、直腸癌、食道癌、胃癌、鼻腔癌等,锎-252中子治療都有相當(dāng)好的療效。
應(yīng)用發(fā)展:
中國生產(chǎn)和應(yīng)用锎-252中子源始于20世紀(jì)90年代。锎是一種人造元素,其同位素锎-252被用于近距離治療。這種同位素首次發(fā)現(xiàn)于氫彈爆炸后的塵埃,是能夠產(chǎn)生豐富中子的唯一核素。1968年醫(yī)用锎源被用來治療首例病人,中子近距離治療法由此誕生。中子治癌是最先進(jìn)的癌癥治療方法之一,治療效果優(yōu)于當(dāng)前被廣泛使用的放療。它無須讓病人全身接受放射性射線,而是利用特制的施源器將中子源送入人體或腫瘤內(nèi)進(jìn)行腔內(nèi)、管內(nèi)或組織間照射,放射反應(yīng)輕且能夠徹底殺死癌細(xì)胞。
橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室建造的50噸重運(yùn)輸桶,可用于運(yùn)載最多1克的Cf。運(yùn)輸此類高放射性物質(zhì)必須用到重型容器,以避免可能的意外。
锎-252作為一種強(qiáng)中子射源,有著幾個(gè)應(yīng)用的范疇。每微克的锎每分鐘能夠產(chǎn)生1.39億顆中子。因此锎可以被用作核反應(yīng)爐的中子啟動(dòng)源或在中子活化分析中作為(非來自反應(yīng)爐的)中子源。在放射治療無效時(shí),子宮頸癌和腦癌的治療用到了锎所產(chǎn)生的中子。自從1969年薩瓦那河發(fā)電廠向佐治亞理工學(xué)院借出119 最萀锎-252之后,锎一直被用于教育范疇上。在煤炭、水泥產(chǎn)業(yè)中,锎也被應(yīng)用在煤元素分析和粒狀物質(zhì)分析機(jī)上。
由于中子能夠穿透物質(zhì),所以锎也可以被用在探測器中,如燃料棒掃描儀,使用中子射線照相術(shù)來探測飛機(jī)和武器部件的腐蝕、問題焊接點(diǎn)、破裂及內(nèi)部濕氣,以及便攜式金屬探測器等。中子濕度計(jì)利用锎-252來尋找油井中的水和石油,為金銀礦的實(shí)地探測提供中子源,以及探測地下水的流動(dòng)。1982年锎-252的主要用途按用量比例分別為:反應(yīng)爐啟動(dòng)源(48.3%)、燃料棒掃描儀(25.3%)及活化分析(19.4%)。到了1994年,大部分的锎-252都用于中子射線照相(77.4%),而燃料棒掃描儀(12.1%)和反應(yīng)爐啟動(dòng)源(6.9%)則成了次要的應(yīng)用范圍。
锎-251的臨界質(zhì)量很低(約為5 kg)。人們?cè)浯笃涞团R界質(zhì)量的可能用途。
2006年10月,位于俄羅斯杜布納聯(lián)合核研究所的研究人員宣布成功合成3顆Uuo(118號(hào)元素)原子。他們利用鈣-48撞擊锎-249,產(chǎn)生了這個(gè)目前最重的元素。該次實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)體是一片面積為32 cm、含有10 mg锎-249的鈦薄片。 其他用到锎來合成的超鈾元素還包括1961年以硼原子核撞擊锎所形成的鐒元素。[2]?
主族元素 | 硼(5) | 硅(14) | 鍺(32) | 砷(33) |
銻(51) | 碲(52) | 釙(84) | 鋰(3) | |
鈉(11) | 鉀(19) | 銣(37) | 銫(55) | |
鈁(87) | 鈹(4) | 鎂(12) | 鈣(20) | |
鍶(38) | 鋇(56) | 鐳(88) | 鋁(13) | |
銦(49) | 鎵(31) | 錫(50) | 鉈(81) | |
鉛(82) | 鉍(83) | Uut(113) | Uuq(114) | |
uup(115) | Uuh(116) | Uus(117) | 氦(2) | |
氖(10) | 氬(18) | 氪(36) | 氙(54) | |
氡(86) | Uuo(118) | 氟(9) | 氯(17) | |
溴(35) | 碘(53) | 砹(85) | 氫(1) | |
碳(6) | 氮(7) | 氧(8) | 磷(15) | |
硫(16) | 硒(34) | |||
副族元素 | 鑭(57) | 鈰(58) | 鐠(59) | 釹(60) |
钷(61) | 釤(62) | 銪(63) | 釓(64) | |
鋱(65) | 鏑(66) | 鈥(67) | 鉺(68) | |
銩(69) | 鐿(70) | 镥(71) | 錒(89) | |
釷(90) | 鏷(91) | 鈾(92) | 镎(93) | |
钚(94) | 镅(95) | 鋦(96) | 锫(97) | |
锎(98) | 锿(99) | 鐨(100) | 鍆(101) | |
锘(102) | 鐒(103) | 鈧(21) | 鈦(22) | |
釩(23) | 鉻(24) | 錳(25) | 鐵(26) | |
鈷(27) | 鎳(28) | 銅(29) | 鋅(30) | |
釔(39) | 鋯(40) | 鈮(41) | 鉬(42) | |
锝(43) | 釕(44) | 銠(45) | 鈀(46) | |
銀(47) | 鎘(48) | 鉿(72) | 鉭(73) | |
鎢(74) | 錸(75) | 鋨(76) | 銥(77) | |
鉑(78) | 金(79) | 钅盧(104) | 钅杜(105) | |
钅喜(106) | 钅波(107) | 钅黑(108) | 钅麥(109) | |
鐽(110) | 錀(111) | 鎶(112) | 汞(80) |
中文名稱
锎
外文名稱
Californium
化學(xué)式
Cf
分子量
252.1
熔點(diǎn)
900
沸點(diǎn)
1745
外觀
銀白色
同位素
Cf240-Cf254
相對(duì)原子質(zhì)量
162.599
1950年2月9日前后,物理學(xué)家Stanley G. Thompson、Kenneth Street, Jr.、阿伯特·吉奧索
美國加州伯克利的1.5米直徑回旋加速器將α粒子(42He)加速至35 MeV能量,射向一微克大小的鋦-242目標(biāo),以此產(chǎn)生了锎-245(24598Cf)和一顆自由中子(n)。
此次實(shí)驗(yàn)只產(chǎn)生了大約5千顆锎原子,半衰期為44分鐘。
該新元素以加州和加州大學(xué)命名。這和95至97號(hào)元素的命名方式有所不同。第95至97號(hào)元素是利用類似于對(duì)上的元素之命名方式而命名的。但是,98號(hào)元素以上的鏑(Dysprosium)的意思是"難取得",所以研究人員決定打破此前的非正式命名常規(guī)。
愛達(dá)荷國家實(shí)驗(yàn)室通過對(duì)钚目標(biāo)體進(jìn)行輻射,首次產(chǎn)生了重量可觀的锎元素,并于1954年發(fā)布了研究結(jié)果。產(chǎn)生的樣本中能夠觀察到锎-252的高自發(fā)裂變率。1958年,科學(xué)家首次對(duì)濃縮锎進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在對(duì)钚-239進(jìn)行中子輻射連續(xù)5年之后,科學(xué)家在樣本中發(fā)現(xiàn)了從锎-249到锎-252的各個(gè)同位素。兩年后的1960年,勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的Burris Cunningham和James Wallman把锎置于蒸汽與鹽酸中,第一次制成了锎的化合物--三氯化锎、氯氧化锎及氧化锎。
1960年代,位于美國田納西州橡樹嶺的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室利用其高通率同位素反應(yīng)爐(HFIR)產(chǎn)生了少量的锎。到1995年為止,HFIR的實(shí)際锎年產(chǎn)量為500毫克。在《英美共同防御協(xié)約》下英國向美國提供的钚元素曾用于制造锎。
美國原子能協(xié)會(huì)在1970年代初起向工業(yè)及學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)銷售锎-252同位素,每微克價(jià)格為10美元,從1970至1990年每年一共售出150微克锎-252。Haire和Baybarz于1974年用鑭金屬還原了氧化锎(III),首次制成數(shù)微克重、厚度小于1微米的锎金屬薄片。[1]
地球上有著極少量的锎,主要出現(xiàn)在含鈾量很高的鈾礦中。鈾在捕獲中子之后
1980年之前大氣層核試驗(yàn)的輻射落塵散落在環(huán)境中,其中含有少量的锎。從空氣中采得的核爆輻射落塵中曾被發(fā)現(xiàn)含有質(zhì)量數(shù)為249、252、253和254的锎同位素。
科學(xué)家曾認(rèn)為超新星會(huì)產(chǎn)生锎,因?yàn)槌滦俏镔|(zhì)的衰變符合Cf的60天半衰期。不過,之后的研究未能探測到锎譜線,人們也一般認(rèn)為超新星的光變曲線是符合鎳-56的特征的。
同位素:同位素有245Cf到254Cf。最穩(wěn)定的同位素是251Cf,半衰期是898年。
發(fā)現(xiàn):1950年3月17日,美國的湯普森(S.G.Thompson)、小斯特里特(K.Street Jr.)、喬索(A.Chiorso)和西博格(G.T.Seaporg)發(fā)現(xiàn)了锎。用回旋加速器加速的氦離子轟擊242Cm,幾乎和锫同時(shí)發(fā)現(xiàn)。
性質(zhì):熔點(diǎn)900℃。金屬锎十分容易揮發(fā),在1100~1200℃范圍中能蒸餾
锎(臺(tái)灣、香港、澳門稱锎)是一種人工合成的放射性化學(xué)元素,它的化學(xué)符號(hào)是Cf,它的原子序數(shù)是98,屬于錒系元素之一。
它最早是在1950年于加利福尼亞大學(xué)柏克萊分校通過人工方法制造出來。
锎的拼音名稱是以美國的加利福尼亞州命名。該地是加利福尼亞大學(xué)柏克萊分校的所在州份。
由氦同位素轟擊鋦可得到微量的锎。锎的同位素有從237Cf到256Cf。锎-251是最穩(wěn)定的同位素,它的半衰期有898年。
雖然锎-251是最穩(wěn)定的同位素,但是最有商業(yè)價(jià)值的卻是锎-252。锎-252大部分都是用來檢測飛機(jī)行李內(nèi)是否有爆裂物存在。
锎是一種銀白色的錒系金屬,熔點(diǎn)為900 ± 30 °C,估計(jì)的沸點(diǎn)為1745 °C。處于純金屬態(tài)時(shí),锎是具延展性的,可以用刀片輕易切開。在真空狀態(tài)下的锎金屬到了300 °C以上時(shí)便會(huì)氣化。在51K(三20 °C)以下的锎金屬具鐵磁性或亞鐵磁性,在48至66 K時(shí)具反鐵磁性,而在160 K(ㄢ10 °C)以上時(shí)具順磁性。它與鑭系元素能夠形成合金,但人們對(duì)其所知甚少。
在一個(gè)大氣壓力下,锎有兩種晶體結(jié)構(gòu):在900 °C以下為雙層六方密排結(jié)構(gòu)(稱α型),此時(shí)密度為15.10 g/cm;而另一種面心立方結(jié)構(gòu)(β型)則在900 °C以上出現(xiàn),密度為8.74 g/cm。在48GPa的壓力下,锎的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)由β型轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌N正交晶系結(jié)構(gòu)。這是由于锎原子中的5f電子在此壓力下會(huì)變成離域電子,這些自由電子夠參與鍵結(jié)的形成。
物質(zhì)的體積模量指的是該物質(zhì)抗衡均勻壓力的強(qiáng)度。锎的體積模量為50 ± 5 GPa,這與三價(jià)的鑭系金屬相似,但比一些常見的金屬低(如鋁:70 GPa)。
狀態(tài):人造放射性元素。
熔 點(diǎn)(℃):900
沸 點(diǎn)(℃):
密度(g/cc,300K):15.1
比 熱/J/gK:
蒸發(fā)熱/KJ/mol:
熔化熱/KJ/mol:
導(dǎo)電率/106/cm:
導(dǎo)熱系數(shù)/W/cmK:0.1
原子數(shù)據(jù):
原子半徑/Å:
原子體積/cm3/mol:
離子半徑/Å:0.934
共價(jià)半徑/Å:
氧化態(tài):3
電子構(gòu)型:1s2 2s2p6 3s23p63d10 4s24p64d104f14 5s25p65d105f10 6s26p6 7s2
同位素及放射線: Cf-245[44m] Cf-246[1.5d] Cf-247[3.1h] Cf-248[334d] Cf-249[351y] Cf-250[13y] Cf-251(放 α[900y]) Cf-252[2.6y] Cf-253[17.8d] Cf-254[60.5d]
外圍電子層排布:5f10 7s2
晶體數(shù)據(jù):
晶胞為六方晶胞。
晶胞參數(shù):
a = 338 pm
b = 338 pm
c = 1102.5 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
地質(zhì)數(shù)據(jù):
滯留時(shí)間/年:
豐 度
太陽(相對(duì)于 H=1×1012): 未知
海水中/p.p.m.:零
地殼/p.p.m.: 零
大氣/p.p.m.(體積):
大西洋表面:
太平洋表面:
大西洋深處:
太平洋深處:
生物數(shù)據(jù):
人體中含量
肝/p.p.m.:
器官中: 零
肌肉/p.p.m.:
血/mg dm-3 :
日攝入量/mg: 零
骨/p.p.m.:
人(70Kg)均體內(nèi)總量/mg: 零
氧化態(tài) | 化合物 | 公式 | 顏色 |
---|---|---|---|
+2 | 二溴化锎 | CfBr2 | 黃色 |
+2 | 二碘化锎 | CfI2 | 深紫色 |
+3 | 三氧化二锎 | Cf2O3 | 黃綠色 |
+3 | 三氟化锎 | CfF3 | 鮮綠色 |
+3 | 三氯化锎 | CfCl3 | 翠綠色 |
+3 | 三碘化锎 | CfI3 | 檸檬色 |
+4 | 二氧化锎 | CfO2 | 棕黑色 |
+4 | 四氟化锎 | CfF4 | 綠色 |
锎的化合價(jià)可以是4、3或2,也就是說一個(gè)锎原子能夠形成2至4個(gè)化學(xué)鍵。其化學(xué)屬性預(yù)計(jì)將會(huì)類似于別的三價(jià)錒系元素,以及在元素周期表中位于锎以上的鏑。锎在室溫下會(huì)在空氣中緩慢地失去光澤,速度隨著濕度的提高而加快。锎可以和氫、氮和任何氧族元素加熱進(jìn)行反應(yīng),其中與不含濕氣的氫或與水溶無機(jī)酸反應(yīng)的速度極快。
锎水溶時(shí)處于锎(III)正離子狀態(tài)??茖W(xué)家未能還原或氧化溶液中的+3離子。锎能夠形成能溶于水的氯化物、硝酸鹽、高氯酸鹽及硫酸鹽,沉淀后形成氟化物、草酸鹽或氫氧化物。
同位素:
已知的锎同位素共有20個(gè),都是放射性同位素。其中最穩(wěn)定的有锎-251(半衰期為898年)、锎-249(351年)、锎-250(13.08年)及锎-252(2.645年)。其余的同位素半衰期都在一年以下,大部分甚至少于20分鐘。锎同位素的質(zhì)量數(shù)從237到256不等。
锎-249是在锫-249進(jìn)行β衰變后形成的。大部分其他的锎同位素是在核反應(yīng)爐中對(duì)锫進(jìn)行強(qiáng)烈的中子輻射后產(chǎn)生的。雖然锎-251的半衰期最長,但是由于容易吸收中子(高中子捕獲率)以及會(huì)與其他粒子產(chǎn)生反應(yīng)(高中子截面),所以其產(chǎn)量只有10%。
锎-252是個(gè)強(qiáng)中子射源,因此其放射性極高,非常危險(xiǎn)。锎-252有96.9%的概率進(jìn)行α衰變(損失兩顆質(zhì)子和兩顆中子),并形成鋦-248,剩余的3.1%概率進(jìn)行自發(fā)裂變。一微克(最)的锎-252每秒釋放230萬顆中子,平均每次自發(fā)裂變釋放3.7顆中子。其他大部分的锎同位素都以α衰變形成鋦的同位素(原子序?yàn)?6)。
累積在骨骼組織里的锎會(huì)釋放輻射,破壞身體制造紅血球的能力。由于放射性極強(qiáng),在環(huán)境中的存量極低,所以锎在生物體中沒有任何自然的用途。
在進(jìn)食受锎污染的食物或飲料,或吸入含有锎的懸浮顆粒之后,锎就會(huì)進(jìn)入體內(nèi)。在身體里,只有0.05%的锎會(huì)進(jìn)入血液里,其中的65%會(huì)積累在骨骼中,肝臟25%,其余的主要通過排尿排出身體。骨骼和肝臟中積累的锎分別會(huì)在50年和20年后消失。锎會(huì)首先附在骨骼的表面,之后會(huì)慢慢蔓延到骨骼的各個(gè)部分。
一旦進(jìn)入體內(nèi),锎會(huì)造成很大的損害。另外,锎-249和锎-251能釋放伽馬射線,對(duì)外表組織造成傷害。锎所釋放的電離輻射在骨骼和肝臟中可致癌。
用氦離子轟擊鋦而得。
锎可以在核反應(yīng)爐和粒子加速器中產(chǎn)生。锫-249(24997Bk)受中子撞擊(中子捕獲(n,γ))后立即進(jìn)行β衰變(β),便會(huì)形成锎-250(25098Cf)。反應(yīng)如下:
锎-250在受中子撞擊后會(huì)產(chǎn)生锎-251和锎-252。
對(duì)镅、鋦和钚元素進(jìn)行中子輻射可以制成數(shù)毫克的锎-252和數(shù)微克的锎-249。直到2006年,科學(xué)家利用特殊的反應(yīng)爐對(duì)鋦-244至248進(jìn)行中子輻射,主要產(chǎn)生出锎-252,另有較少的锎-249至255。
經(jīng)過美國核能管理委員會(huì)可以購得微克量的锎-252作商業(yè)用途。世界上僅有兩處生產(chǎn)锎的設(shè)施:位于美國的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室以及位于俄羅斯的核反應(yīng)器研究所。到2003年為止,兩座設(shè)施分別每年生產(chǎn)0.25克和0.025克的锎-252。
設(shè)施還生產(chǎn)三個(gè)半衰期頗長的锎同位素,這需要鈾-238捕獲中子15次,期間不進(jìn)行核裂變或α衰變。從鈾-238開始的核反應(yīng)鏈經(jīng)過幾個(gè)钚同位素、镅同位素、鋦同位素、锫同位素以及锎-249至253。
能夠利用的锎的數(shù)量非常少,使其應(yīng)用受到了限制,可是,它作為裂解碎片源,被用于核研究。
該元素是世界上最昂貴的元素,1克價(jià)值1000萬-2000萬美元, 是金子的50萬倍。
可用作高通量的中子源。 在核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域可用來治療惡性腫瘤。由于锎-252中子源可以做得很小很細(xì),這是其它中子源所做不到的,所以把中子源經(jīng)過軟管送到人體腔內(nèi)器官腫瘤部位,或者植入到人體的腫瘤組織內(nèi)進(jìn)行治療。特別是對(duì)子宮癌、口腔癌、直腸癌、食道癌、胃癌、鼻腔癌等,锎-252中子治療都有相當(dāng)好的療效。
應(yīng)用發(fā)展:
中國生產(chǎn)和應(yīng)用锎-252中子源始于20世紀(jì)90年代。锎是一種人造元素,其同位素锎-252被用于近距離治療。這種同位素首次發(fā)現(xiàn)于氫彈爆炸后的塵埃,是能夠產(chǎn)生豐富中子的唯一核素。1968年醫(yī)用锎源被用來治療首例病人,中子近距離治療法由此誕生。中子治癌是最先進(jìn)的癌癥治療方法之一,治療效果優(yōu)于當(dāng)前被廣泛使用的放療。它無須讓病人全身接受放射性射線,而是利用特制的施源器將中子源送入人體或腫瘤內(nèi)進(jìn)行腔內(nèi)、管內(nèi)或組織間照射,放射反應(yīng)輕且能夠徹底殺死癌細(xì)胞。
橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室建造的50噸重運(yùn)輸桶,可用于運(yùn)載最多1克的Cf。運(yùn)輸此類高放射性物質(zhì)必須用到重型容器,以避免可能的意外。
锎-252作為一種強(qiáng)中子射源,有著幾個(gè)應(yīng)用的范疇。每微克的锎每分鐘能夠產(chǎn)生1.39億顆中子。因此锎可以被用作核反應(yīng)爐的中子啟動(dòng)源或在中子活化分析中作為(非來自反應(yīng)爐的)中子源。在放射治療無效時(shí),子宮頸癌和腦癌的治療用到了锎所產(chǎn)生的中子。自從1969年薩瓦那河發(fā)電廠向佐治亞理工學(xué)院借出119 最萀锎-252之后,锎一直被用于教育范疇上。在煤炭、水泥產(chǎn)業(yè)中,锎也被應(yīng)用在煤元素分析和粒狀物質(zhì)分析機(jī)上。
由于中子能夠穿透物質(zhì),所以锎也可以被用在探測器中,如燃料棒掃描儀,使用中子射線照相術(shù)來探測飛機(jī)和武器部件的腐蝕、問題焊接點(diǎn)、破裂及內(nèi)部濕氣,以及便攜式金屬探測器等。中子濕度計(jì)利用锎-252來尋找油井中的水和石油,為金銀礦的實(shí)地探測提供中子源,以及探測地下水的流動(dòng)。1982年锎-252的主要用途按用量比例分別為:反應(yīng)爐啟動(dòng)源(48.3%)、燃料棒掃描儀(25.3%)及活化分析(19.4%)。到了1994年,大部分的锎-252都用于中子射線照相(77.4%),而燃料棒掃描儀(12.1%)和反應(yīng)爐啟動(dòng)源(6.9%)則成了次要的應(yīng)用范圍。
锎-251的臨界質(zhì)量很低(約為5 kg)。人們?cè)浯笃涞团R界質(zhì)量的可能用途。
2006年10月,位于俄羅斯杜布納聯(lián)合核研究所的研究人員宣布成功合成3顆Uuo(118號(hào)元素)原子。他們利用鈣-48撞擊锎-249,產(chǎn)生了這個(gè)目前最重的元素。該次實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)體是一片面積為32 cm、含有10 mg锎-249的鈦薄片。 其他用到锎來合成的超鈾元素還包括1961年以硼原子核撞擊锎所形成的鐒元素。[2]?
主族元素 | 硼(5) | 硅(14) | 鍺(32) | 砷(33) |
銻(51) | 碲(52) | 釙(84) | 鋰(3) | |
鈉(11) | 鉀(19) | 銣(37) | 銫(55) | |
鈁(87) | 鈹(4) | 鎂(12) | 鈣(20) | |
鍶(38) | 鋇(56) | 鐳(88) | 鋁(13) | |
銦(49) | 鎵(31) | 錫(50) | 鉈(81) | |
鉛(82) | 鉍(83) | Uut(113) | Uuq(114) | |
uup(115) | Uuh(116) | Uus(117) | 氦(2) | |
氖(10) | 氬(18) | 氪(36) | 氙(54) | |
氡(86) | Uuo(118) | 氟(9) | 氯(17) | |
溴(35) | 碘(53) | 砹(85) | 氫(1) | |
碳(6) | 氮(7) | 氧(8) | 磷(15) | |
硫(16) | 硒(34) | |||
副族元素 | 鑭(57) | 鈰(58) | 鐠(59) | 釹(60) |
钷(61) | 釤(62) | 銪(63) | 釓(64) | |
鋱(65) | 鏑(66) | 鈥(67) | 鉺(68) | |
銩(69) | 鐿(70) | 镥(71) | 錒(89) | |
釷(90) | 鏷(91) | 鈾(92) | 镎(93) | |
钚(94) | 镅(95) | 鋦(96) | 锫(97) | |
锎(98) | 锿(99) | 鐨(100) | 鍆(101) | |
锘(102) | 鐒(103) | 鈧(21) | 鈦(22) | |
釩(23) | 鉻(24) | 錳(25) | 鐵(26) | |
鈷(27) | 鎳(28) | 銅(29) | 鋅(30) | |
釔(39) | 鋯(40) | 鈮(41) | 鉬(42) | |
锝(43) | 釕(44) | 銠(45) | 鈀(46) | |
銀(47) | 鎘(48) | 鉿(72) | 鉭(73) | |
鎢(74) | 錸(75) | 鋨(76) | 銥(77) | |
鉑(78) | 金(79) | 钅盧(104) | 钅杜(105) | |
钅喜(106) | 钅波(107) | 钅黑(108) | 钅麥(109) | |
鐽(110) | 錀(111) | 鎶(112) | 汞(80) |
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