КАЛИФОРНИЙ

Содержание
  1. №98 Калифорний
  2. Нахождение в природе и получение:
  3. Физические свойства:
  4. Химические свойства:
  5. Важнейшие соединения:
  6. Применение:
  7. Семерка редких
  8. Калифорний
  9. Осмий
  10. Рутений
  11. Родий
  12. Платина
  13. Золото
  14. Самый дорогой металл в мире – калифорний 252: цена за 1 грамм в рублях, свойства
  15. Топ-10 самых дорогих драгоценных металлов на планете
  16. Происхождение и свойства Cf-252
  17. Где и как добывают самый дорогой металл
  18. Польза и применение калифорния-252
  19. Источник нейтронов
  20. Научные исследование микро- и макромира
  21. Прикладная наука
  22. Повседневная практика
  23. Медицина
  24. Тайны древности и волосы Наполеона
  25. Калифорний 252- самый дорогой металл
  26. Что же представляет из себя Калифорний?
  27. Как получают калифорний -252?
  28. Где используют Калифорний?
  29. Применение в медицине
  30. Калифорний металл 252 – свойства и применение
  31. Научное открытие – вовсе не случайность
  32. Изотопы калифорния
  33. Самый изученный изотоп
  34. Откуда берется калифорний
  35. Вся польза опасного металла
  36. Научные исследования микро- и макромира
  37. Тайны древности и волос Наполеона

№98 Калифорний

КАЛИФОРНИЙ

Этот трансурановый элемент впервые был получен в феврале 1950 г. бомбардировкой микрограммовых количеств кюрия α-частицами.

Честь его открытия принадлежит Томпсону, Стриту, Гиорсо и Сиборгу.

Элемент, идентифицированный на ничтожном количестве исследуемого материала (около 5000 атомов), назван по имени штата Калифорния, в университете которого он был открыт.
Первые микрограмовые количества твёрдых соединений калифорния — 249Cf2O3 и 249CfOCl были получены в 1958 году.

Нахождение в природе и получение:

Калифорний практически отсутствует в природной среде, и синтезируется в ядерных реакциях.

Впервые калифорний был получен при облучении a-частицами изотопа кюрия-247, в соответствии с реакцией:
24296Cm + 42He = 24598Cf + 10n Для производства калифорния плутоний или кюрий подвергают длительному нейтронному облучению в ядерном реакторе, от 8 месяцев до 1,5 лет. Затем из получившихся продуктов облучения химическим путём выделяют калифорний. Сырьем для получения калифорния могут служить и изотопы берклия, например:

24897Bk + 10n => 24997Bk => 24998Cf + b –

Большую сложность представляет выделение соединений калифорния из образующейся при этом смеси изотопов различных элементов, особенно отделение его от очень похожих соединений америция.

Разделение может быть достигнуто путем обработки озоном суспензии их гидроксидов в водном растворе бикарбоната натрия, калифорний при этом остается в степени окислению +3, а америций окисляется до растворимых комплексов Cf(IV).

Как и многие другие актиноиды, металлический калифорний получают восстановлением фторида или оксида калифорния(III) металлами, например: Cf2O3 +3Сa = 2Cf + 3CaO

Физические свойства:

Калифорний – металл серебристо-белого цвета, РєРѕРІРєРёР№, образец легко разрезается бритвенным лезвием.

За счёт собственного a-излучения выделяет так много энергии, что без дополнительного охлаждения постепенно плавится при комнатной температуре.

Отмечается высокая летучесть металла, РІ вакууме РѕРЅ начинает заметно испаряться РїСЂРё температуре выше 300В°C. Температура плавления – 900В°C. Температура кипения – 1227°С.

Р�звестно около 20 изотопов калифорния СЃ массовыми числами 237-256. Наиболее долгоживущим являются 251Cf имеющий период полураспада 898 лет, 249Cf – период полураспада 351 РіРѕРґ.

Чаще всего используется изотоп 252Cf (T1/2 = 2,65 года).
РћСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ РІРёРґ (97%) радиоактивного распада калифорния-252 – это альфа-распад СЃ образованием изотопов РєСЋСЂРёСЏ, например: 252Cf = 248Cm + 42He.

Остальные 3% распадов приходятся на спонтанное деление, в каждом акте которого образуется наряду с осколками 3-4 нейтрона. Это делает калифорний мощным источником нейтронов и обуславливает его низкую критическую массу (около 5 кг).

Химические свойства:

Калифорний медленно тускнеет на воздухе при комнатной температуре, причем скорость увеличивается при добавлении влаги.

Калифорний реагирует при нагревании с водородом , азотом или халькогенами; быстрее протекают реакции с сухим водородом и водными минеральными кислотами.

Растворяется в соляной и азотной кислотах, с образованием солей калифорния(III) В соединениях наиболее устойчива степень окисления +3, получены также некоторые соединения в степенях окисления +2, +4.

Важнейшие соединения:

Синтезированы оксиды калифорния: Cf2O3 и, при его нагревании в кислороде под давлением 10МПа, CfO2. Это вещества нерастворимые в воде и взаимодействующие с кислотами с образованием солей.

Галогениды калифорния — CfX3 (X — атом галогена), оксигалогениды — CfOX, твёрдый дииодид калифорния CfI2.

В водных растворах калифорний существует только в форме катиона Cf3+, известны водорастворимые соли хлорид , нитрат , перхлорат и сульфат калифорния(III).

Реакциями обмена из растворов осаждают нерастворимые фторид, оксалат или гидроксид. Попытки восстановить или окислить катион +3 в растворе потерпели неудачу.

Применение:

Наибольшее применение нашёл изотоп 252Cf. Он используется как мощный источник нейтронов для запуска ядерных реакторов, в нейтронно-активационном анализе, в лучевой терапии опухолей.

Кроме того, как мощный источник нейтронов калифорний применяется в сканерах твэлов; нейтронная радиография самолетов и компонентов оружия для обнаружения коррозии , плохих сварных швов, трещин и захваченной влаги и в переносных металлоискателях. Нейтронные датчики влажности используют калифорний-252 для поиска слоев воды и нефти в нефтяных скважинах, в качестве переносного источника нейтронов при поиске золота и серебра для анализа на месте и для обнаружения движения грунтовых вод.

Калифорний также используется для синтеза других химических элементов, в частности, мишени из калифорния применялись при синтезе элемента №103 Лоуренсия и элемента №118 Оганессона.�зотоп 252Cf используется в экспериментах по изучению спонтанного деления ядер.

Более широкому применению калифорния мешает то, что он является чрезвычайно дорогим металлом. Цена 1 грамма изотопа 252Cf составляет около 250 млн. долларов США, и она вполне оправдана, так как ежегодно получают 20–40 микрограммов, а общий мировой запас не превышает 8 граммов.

Кроме того соединения элемента обладают высокой радиотоксичностью.

При попадании в организм калифорний аккумулируется в костях и в печени.

�онизирующее излучение, испускаемое калифорнием, может вызвать рак и нарушить механизм образования эритроцитов.

�сточники:
Калифорний. Википедия, свободная энциклопедия. http://ru.wikipedia.org/Калифорний.
Популярная библиотека химических элементов. Калифорний. http://n-t.ru/ri/ps/pb097.htm.
.

Источник: http://www.kontren.narod.ru/x_el/info98.htm

Семерка редких

КАЛИФОРНИЙ

История человечества неразрывно связана с сокровищами: их искали, за них сражались, они меняли географию и судьбы людей — и сейчас не потеряли своей ценности. Стоимость одного грамма многих драгоценных металлов превышает десятки долларов.

Чтобы найти их, люди едут даже туда, где еще никто не бывал, — как участники нового проекта Discovery Channel «Золотая лихорадка: бурные воды», которые отправятся на берега ледяных рек Аляски.

Из нашего материала вы узнаете о том, как были обнаружены шесть редких драгоценных металлов, каковы их свойства и для чего они используются.

Калифорний

Описание: Металл серебристо-белого цвета с ярким блеском, искусственного происхождения.

Характеристика: Калифорний в окружающей среде не существует, он добывается только лабораторно в очень небольших количествах. Известны 20 изотопов, наиболее ценным из них является калифорний-252 с периодом полураспада в 2,6 года.

Температура плавления металла 900 градусов Цельсия, температура кипения оценивается в 1300-1500 градусов Цельсия. Калифорний радиоактивен, является мощным источником нейтронов и токсичен.

Ежегодно производят не больше нескольких сот миллиграммов 252-го изотопа.

Калифорний

Применение: Научные исследования (нейтронно-активационный анализ, изучение спонтанного деления ядер), медицина (нейтронная радиохирургия в онкологии), изучение земных недр и космического пространства (поиск полезных ископаемых, исследование поверхности Луны).

Интересные факты:

  • Калифорний назван в честь Калифорнийского университета в Беркли, где в 1950 году его получила группа ученых под руководством обладателя Нобелевской премии по химии и участника Манхэттенского проекта Гленна Сиборга.
  • Создатель калифорния и один из основоположников ядерной химии Гленн Сиборг причастен к открытию десяти новых элементов таблицы Менделеева, один из которых в его честь получил название сиборгий.
  • С калифорнием работают только Научно-исследовательский институт атомных реакторов (НИИАР) в Димитровграде и Национальная лаборатория Оук-Ридж в США.
  • Калифорний относится к числу самых дорогих веществ в мире. По некоторым оценкам, один грамм этого вещества стоит 26 миллионов долларов.

Осмий

Описание: Металл серебристо-белого цвета с голубоватым отливом и ярким блеском, природного происхождения.

Характеристика: Осмий — довольно хрупкий, но твердый и тугоплавкий металл. Это самое плотное из простых веществ с крайне высокой температурой плавления (3033 градуса Цельсия) и кипения (5012 градусов Цельсия).

В чистом виде не встречается: в природе его можно обнаружить в полиметаллических рудах вместе с платиной, палладием, медью, никелем и молибденом, а также в твердых растворах — невьянските и сысертските.

Больше всего осмия в России, США, Колумбии и Канаде, но его добыча — очень трудоемкий процесс, который занимает около года, поэтому металл так дорог.

Применение: Авиационная и ракетная промышленность (упрочнение платиновых сплавов в электрических контактах, покрытие в узлах трения), электронная микроскопия (фиксация биологических объектов), химическая промышленность (синтез аммиака, гидрирование органических соединений, ускорение процессов в топливных элементах), медицина (электрокардиостимуляторы, замещение легочных клапанов).

Интересные факты:

  • Оксиды осмия токсичны и могут повредить кожу и глаза: исследователь металлов платиновой группы Карл Клаус так сильно надышался парами тетраоксида осмия, что две недели не мог работать.
  • Наконечники перьевых ручек, сделанные с использованием осмия, служат дольше золотых и платиновых.
  • Оксид осмия черного цвета используют для росписи фарфора.
  • Осмий содержится в железных метеоритах, как и другие благородные металлы — то есть те, которые не ржавеют.
  • Из осрама, сплава осмия и вольфрама, делали нити для ламп накаливания — это слово позже выбрал своей торговой маркой крупный немецкий производитель светотехники.

Рутений

Описание: Металл яркого серебристо-серого цвета, природного происхождения.

Характеристика: Рутений — твердый и прочный металл, содержится в виде примеси в платиновых полиметаллических рудах и в двух видах минералов — лаурите и рутенарсениде. В чистом виде выделяется с помощью сложной химической обработки.

По сравнению с остальными странами рутения много в России, Канаде и США, но его количество все равно ничтожно мало, чем и объясняется высокая цена.

Температура плавления рутения — 2334 градуса Цельсия, а кипения — 4077 градусов Цельсия, что делает металл одним из самых износоустойчивых.

рутений

Применение: Тугоплавкий рутений нашел применение в ювелирном деле (повышение прочности изделий), электронной (увеличение срока работы электрических контактов), химической (улучшение сопротивления с агрессивными компонентами, ускорение процесса водоочистки на орбитальных станциях) и аэрокосмической промышленности (изготовление жаропрочных и антикоррозионных материалов).

Интересные факты:

  • Рутений был открыт в Казани профессором Карлом Клаусом — ученый выделил неизвестный доселе металл из уральской платиновой руды.
  • Название рутения образовано от латинского наименования России — Ruthenia.
  • Рутений — единственный платиноид, обнаруженный в составе живых организмов, и биологическая активность позволяет использовать его как средство лечения в онкологии и дерматологии.
  • Рутений может быть опасен — его высшие оксиды ядовиты и легко загораются.

Родий

Описание: металл серебристо-белого цвета с холодным блеском, природного происхождения.

Характеристика: Родий не встречается в чистом виде, только в соединениях с другими металлами: платиной, золотом, медью, никелем, осмистым иридием и родиевым невьянскитом — последний содержит 11,3 процента чистого родия.

Порошковый родий — почти черный, а в виде металлических кристаллов похож на алюминий, но имеет холодный блеск. Большую часть металла добывают в ЮАР.

Температура плавления родия — 1963 градуса Цельсия, температура кипения — 3727 градуса Цельсия.

Применение: Ювелирное дело (покрытие изделий для повышения их прочности, создание белого и черного золота, реставрация винтажных украшений), автомобильная (нейтрализация выхлопных газов), химическая (производство азотной кислоты) и ядерная промышленность (измерения нейтронного потока в атомных реакторах).

Интересные факты:

  • Название родия происходит от греческого слова «родос» («роза»), потому что в соединениях металл имеет розовый и темно-красный цвет.
  • Родий считался отходами производства платины, пока не были обнаружены его полезные свойства — значительная износоустойчивость и высокий коэффициент отражения света.
  • В метеоритах родия почти в четыре раза больше, чем в земной коре.
  • Из родия делают зеркала для лазерных установок: он отлично отражает свет и очень плохо плавится.
  • Родий может быть покрытием, но не материалом для изделий — он слишком хрупок.

Платина

Описание: Металл серебристо-белого цвета с глубоким блеском, природного происхождения.

Характеристика: Платина — гибкий, твердый, тугоплавкий и тяжелый металл с высокой износостойкостью, в биологической среде ведет себя неагрессивно.

Металл встречается в самородках и сплавах, запасы обнаружены в ЮАР, США, Зимбабве, Канаде и России — самый большой платиновый самородок «Уральский гигант» весом около восьми килограммов хранится в Алмазном фонде.

Температуры плавления и кипения — 1768,3 и 3825 градусов Цельсия соответственно.

Платина

Применение: Платина используется в металлургии (легирование при производстве высокопрочных сортов стали), химической промышленности (получение плавиковой и хлорной кислот и перекиси водорода), ювелирном деле и медицине (стоматология, лечение различных форм онкологических заболеваний). Кроме того, платину применяют в электронной промышленности, аэронавтике, производстве оружия, нефтехимии и многих других сферах.

Интересные факты:

  • В Древнем Египте из платиновых сплавов делали украшения и ритуальные изделия.
  • Платина была обнаружена в метеоритах — в Челябинском, например, ее в четыре раза больше, чем золота и серебра (по 20 и 5 граммов на тонну соответственно).
  • Название «платина» дали конкистадоры — это слово можно перевести с испанского как «серебришко», потому что металл, который не поддавался плавке, ценился вдвое ниже серебра. Испанские алхимики назвали платину «адским веществом» за высокую плотность: до тех пор, пока платину не увидела Европа, считалось, что в мире нет металла тяжелее золота.
  • Эталоны метра и килограмма в Палате мер и весов в Париже сделаны из сплавов платины и иридия.
  • Из платины сделан орден «Победа» — высшая военная награда СССР.

Золото

Описание: Металл желтого цвета с приглушенным блеском, природного происхождения.

Характеристика: Золото — прочный, тяжелый и пластичный нержавеющий металл с высокой теплопроводностью и низким электрическим сопротивлением. Температура плавления составляет 1064,18 градуса Цельсия, кипения — 2856 градусов Цельсия, при этом жидкое золото имеет свойство улетучиваться.

золота в земной коре низкое, но добывать его позволяют месторождения — многочисленные крупные скопления металла, которых на данный момент больше всего в ЮАР, США, Австралии, Китае и России. Встречается как в чистом виде, так и в составе 15 минералов.

Золото и медь — первые металлы, которые стали известны человечеству.

Применение: Банковское дело (использование в качестве элемента инвестирования; изготовление купюр); ювелирное дело, медицина (лечение аутоиммунных болезней, фармакологии, стоматология), электронная промышленность (изготовление и покрытие деталей электроприборов), металлургия (пайка металлов), стекольное дело (покрытие зеркал, работающих в дальнем инфракрасном диапазоне, оконных и витражных стекол для снижения теплопотерь). Также золото применяется в ядерных исследованиях, искусстве, пищевой промышленности и других сферах.

Интересные факты:

  • Золото бывает не только желтым, «черным» и «белым», но и «синим», «зеленым» и «фиолетовым», а изменение цвета достигается с помощью сплава, в основном с платиноидами, серебром и медью.
  • Латинское название золота, aurum, означает «сияющий рассвет».
  • В одном кубическом километре воды содержится 5 килограммов золота.
  • Каратами изначально называли семена цератонии, рожкового дерева, которые всегда весят одинаково — в древности они использовались как мера массы.

О золоте сняты десятки художественных и документальных фильмов, большая часть которых посвящена золотым лихорадкам — стихийным поискам драгоценного металла. Одна из них, как известно, захватила Аляску, и название реки, где были найдены самородки, стало синонимом богатства.

Нет ни одного человека, который не знал бы, что такое Клондайк, и вряд ли найдётся тот, кому не хотелось попробовать найти золото самому. На поиски сокровищ отправятся и герои нового проекта Discovery Channel «Золотая лихорадка: бурные воды».

Фред Хёрт и его сын Дастин вместе с командой дайверов и альпинистов обследуют ледяные реки и водопады Аляски, чтобы исполнить мечту и разбогатеть. Программа «Золотая лихорадка: бурные воды» выходит по четвергам в 22:00 на Discovery Channel.

Арина Коптева
Discovery Channel

Источник: https://nplus1.ru/material/2018/03/30/seven-metals

Самый дорогой металл в мире – калифорний 252: цена за 1 грамм в рублях, свойства

КАЛИФОРНИЙ

Доброго дня, дорогие читатели! В 1960 году доктор Стен Форшуфвуд, дантист из Швеции, развернул масштабное исследование, совсем не относившееся к его специальности. Он задался целью доказать обществу, что Наполеон Бонапарт не умер от депрессии и язвы на острове Святой Елены, а был отравлен.

Гипотеза наделала шума в СМИ и среди историков, а разработать её помог самый дорогой металл в мире, созданный за несколько лет до этого, — калифорний.

Топ-10 самых дорогих драгоценных металлов на планете

Чаще всего в истории ценности измеряли в золотом эквиваленте. Золото входит в десятку ценнейших драгметаллов планеты, но не оно возглавляет список. Самые дорогостоящие металлы — на порядки ценнее золота — не используются для изготовления ювелирных украшений, не так распространены и известны.

Давайте посмотрим на рейтинг. Данные актуальны на ноябрь 2018 и примерны из-за колебаний курса. В 2011 платина была дороже палладия, а цена золота — в полтора раза выше нынешней.

Место в рейтингеМеталлСтоимость, USD за 1 г
10Серебро (Au)~ 0,5
9Рутений (Ru)~ 9
8Осмий (Os)~ 13
7Платина (Pt)~ 25
6Палладий (Pd)~ 39
5Золото (Au)~ 40
4Иридий (Ir)~ 48
3Родий (Rh)~ 84
2Осмий-187 (187Os)~ 200 тыс.
1Калифорний-252 (252Cf)~ 250 млн

Остановимся на лидере рейтинга — самом дорогом элементе. Его стоимость измеряется сотнями миллионов долларов. В рублях это число — 16 604 750 000 — скорее похоже на пароль от Wi-Fi, чем на цену. 1 мг калифорния стоит столько же, сколько 9 трехкомнатных квартир в историческом центре Таганрога с панорамными окнами и евроремонтом.

Происхождение и свойства Cf-252

Порядковый номер Cf в периодической таблице Менделеева — 98, год открытия — 1950, место — Калифорнийский университет в Беркли, США. Калифорний синтезирован искусственно и не встречается на Земле (но есть версия, что он образуется при взрывах сверхновых). Известно 17 его изотопов (элементов с тем же атомным номером, но другой атомной массой, то есть количеством нейтронов в ядре атома).

Самый стабильный (период полураспада 900 лет) — калифорний-251, но широкое применение получил изотоп 252 (период полураспада 2,5 года) из-за максимального коэффициента размножения нейтронов.

Калифорний принадлежит к семейству актиноидов (не путайте с лантаноидами — редкоземельными элементами). Актиноиды — радио- и химически активные металлы серебристо-белого цвета, из которых в природе можно встретить только два: уран и торий. Как типичному металлу, калифорнию свойственны:

  • мягкость;
  • пластичность;
  • высокая плотность — 15,1 г/см³ (больше, чем у палладия, но меньше, чем у золота);
  • среднеплавкость — 900 °С.

Калифорний — красивый металл с благородным холодным блеском, смертельно опасный для человека из-за радиотоксичности. Это самый редкий металл на Земле: его мировой запас — около 10 г, что неудивительно, учитывая объемы ресурсов, нужных для его производства.

Где и как добывают самый дорогой металл

В мире есть всего два предприятия, производящих калифорний. Они находятся на территориях главных ядерных держав мира: НИИАР в российском Димитровграде и Национальная лаборатория Окридж в штате Теннеси, США.

Для получения калифорния мишени из кюрия (тоже дорогого искусственного металла) длительно (от 8 мес. до 1,5 лет) бомбардируют (облучают) нейтронами в ядерном реакторе. Синтез проходит в несколько этапов с образованием новых изотопов и останавливается на калифорнии, ядро которого малочувствительно к облучению и не увеличивает свою массу.

Есть метод, позволяющий вырабатывать калифорний из плутония. Для производства 1 г калифорния требуется 8 лет и 10 кг плутония, который тоже производится только в лабораториях и 40 кг которого достаточно для создания 6 ядерных ракет. Плутоний последовательно метаморфирует в металлы америций, кюрий, берклий и, наконец, в калифорний.

Польза и применение калифорния-252

Несмотря на колоссальную стоимость и сложность изготовления калифорния, его производство оправдывает себя — ему нет аналогов.

Источник нейтронов

Суть работы ядерного реактора — самоподдержание цепной реакции деления атомов, сопровождающейся выделением энергии. И самый дорогой металл мира — Калифорний обладает уникальными для этого свойствами: один его грамм выделяет 2,3 биллиона (2,3×1012) нейтронов в секунду. Нейтронное излучение такой мощности присуще целому реактору «традиционной» системы.

Научные исследование микро- и макромира

Калифорний предоставляет ученым огромные возможности. Разница между масштабами работ, в которых он используется, поражает: это и разработки, посвященные исследованию космоса (ближнего и дальнего), и изучение атомов веществ.

Прикладная наука

В более конкретных областях науки этот элемент тоже полезен. Его применение обходится дорого, но дает очень точные результаты. С его помощью стали возможны:

Нейтронно-активационный анализ, количественный и качественный, исключительно точный, — тот самый, что выступил в пользу гипотезы об отравлении Наполеона, обнаружив в срезанной за день до смерти пряди волос бывшего императора мышьяк.

Нейтронная радиография — метод неразрушающего исследования материала, изначально применявшийся для распознавания состава руды — минералов и сплавов.

Повседневная практика

Индустрии, где применяется самый дорогой металл, многообразны: это металлургия, химическая, нефтяная и угольная промышленности. С калифорнием мы можем находить повреждения в корпусах самолетов, океанских лайнеров и атомных реакторов.

Может Cf служить и безопасности: нейтронная радиография способна найти наркотики в запаянной патронной гильзе и взрывчатку на дне грузового вагона, тем самым спасая сотни и тысячи жизней.

Медицина

Спасает жизни дорогой калифорний и онкологическим больным. В 1960-х началось изучение воздействия калифорния-252 на злокачественные опухоли. Проводились эксперименты и исследования — сначала на китайских хомячках, потом и на людях. Сейчас 252 изотоп успешно используют в радиологической терапии новообразований — это дорого, но действенно.

Тайны древности и волосы Наполеона

Радиография используется для определения возраста предметов искусства и древнего быта. Благодаря нейтронным технологиям подделка произведений скульптуры и живописи становится все более трудноосуществимой.

Но вернемся к Бонапарту. Нейтронно-активационный анализ показал, что содержание мышьяка в пряди его волос превышало физиологическую норму в 13 раз. Предположили, что Наполеон был отравлен.

Впрочем, в начале XXI века гипотезу опровергли, выяснив, что волосы хранились в порошке, содержащем мышьяк, а сам Бонапарт страдал прободной язвой и, вероятно, раком желудка.

Какая из болезней убила его — неизвестно, но не исключено, что облучение калифорнием спасло бы императора-изгнанника.

Надеюсь, вам было интересно. Подписывайтесь на мои статьи и рассказывайте о них!

Источник: https://zhazhdazolota.ru/interesnoe/samyj-dorogoj-metall-v-mire

Калифорний 252- самый дорогой металл

КАЛИФОРНИЙ

Когда речь заходит о самом дорогом металле на нашей планете, многие представляют себе платину, родий или титан. На самом же деле, это далеко от правды.

Самым дорогим металлом, полученным химическим путем, является металл под названием Калифорний. Сходством со многими драгоценными металлами у Калифорния является белый цвет и серебристый отблеск, не более того.

Увидеть Калифорний воочию не удастся- вес исчисляется атомами.

Немного истории

Этот необычный металл открыл в 50х годах 20 века Гленн Сиборг. Изначально, невидимый (лишь несколько атомов) Калифорний получили в реакторах, в которых под воздействием нейтронов осуществляли расщепление радиоактивных элементов. Логично, что и полученный металл тоже является радиоактивным и возник он в результате четко направленной ядерной реакции.

Через 8 лет удалось получить химическое соединение Калифорния в более твердом состоянии.

Что же представляет из себя Калифорний?

Калифорний – семнадцать соединенных изотопов, естественно -радиоактивных.
Интересен тот факт, что все изотопы имеют кардинально разный период полураспада , от 2,6 до 900 лет, а также имеют чрезвычайно малую критическую массу.

Критическая масса — в ядерной физике минимальная масса делящегося вещества, необходимая для начала самоподдерживающейся цепной реакции деления. Коэффициент размножения нейтронов в таком количестве вещества больше единицы или равен единице. Размеры, соответствующие критической массе, также называют критическими.

Величина критической массы зависит от свойств вещества (таких, как сечения деления и радиационного захвата), от плотности, количества примесей, формы изделия, а также от окружения. Например, наличие отражателей нейтронов может сильно уменьшить критическую массу.

В ядерной энергетике параметр критической массы является определяющим при конструировании и расчётах самых разнообразных устройств, использующих в своей конструкции различные изотопы или смеси изотопов элементов, способных в определенных условиях к ядерному делению с выделением колоссального количества энергии. Например, при проектировании мощных радиоизотопных генераторов, в которых используются в качестве топлива уран и ряд трансурановых элементов, параметр критической массы ограничивает мощность такого устройства. При расчётах и производстве ядерного и термоядерного оружия параметр критической массы существенным образом влияет как на конструкцию взрывного устройства, так и на его стоимость и сроки хранения. В случае проектирования и строительства атомного реактора, параметры критической массы также ограничивают как минимальные, так и максимальные размеры будущего реактора.

Из всех 17 изотопов Калифорния максимально изучен 252й . Он крайне токсичный, но содержит нереальный заряд энергии, выделяющейся в процессе деления атомов: 1 грамм выдает 2,4 биллиарда нейтронов в секунду, а это такая мощность , которую выделяет небольшой ядерный реактор.

Как получают калифорний -252?

252 изотоп Калифорния создают в лабораторных условиях, а точнее в защищенных ядерных реакторах, расщепляя продукты облученные радиоактивным плутонием, кюрием или нейтронами.

Каждая стадия производства самого дорогого металла в мире, заключается в том, что производится распад и превращение исходного элемента в промежуточное состояние – изотоп другого металлического элемента, образующий в результате своего распада новый изотоп.

Калифорний-252 поддать распаду нереально. В результате преобразования, только 0,3% ядер плутония не распадается, поэтому для получения 1 грамма Калифорния требуется 10 кг плутония.

За год в мире получают до 100 микрограмм такого “концентрата энергии”, как калифорний-252, а по некоторым оценкам, на нашей планете, его запас не превышает 5 грамм.

Калифорний-252 – самый дорогостоящий и научно важный металл. Его стоимость доходила до 27 миллионов долларов за 1 грамм.

Вопреки высокой стоимости, есть такие отрасли, в которых этот изотоп, а точнее его свойства являются во много раз ценней стоимости.

Где используют Калифорний?

Его активно применяют:

  •  в разработках посвященных разделению ядер, открытию и исследованию дальнего и ближнего космоса,
  •  в процессе нахождения полезных элементов ( золота и серебра),
  •  для нахождения слоев земли, имеющих воду и нефть,
  •  определять на целостность ядерные реакторы, авиа и космические аппараты и прочие.

Использование нейтронной камеры, с источником излучения – Калифорнием -252 , позволят находить даже супер запакованные наркотики , скрытые от обнаружения рентгеновскими лучами.

Кроме того, его излучение используют в таких сферах, как:

  •  металлургия,
  •  нефтепереработка,
  •  угольная промышленности,
  •  химическая промышленности,
  •  медицина.

Применение в медицине

Несмотря на токсичность, его применяют в медицине, как источник целительного излучения, убивающего зараженные и больные ткани тела.
При введении малейшего его количества в ткани тела, разрушаются все атипичные клетки, при этом здоровые клетки облучению не поддаются.

Благодаря этим открытиям нейтронная радиохирургия стала реальным и опробованным способом лечения распространенных заболевания.

Изотоп калифорний-252 особо редкий металл с огромным потенциалом. Практически любой реактор может собирать исходный материал для дальнейшего его преобразования в калифорний -252, что возможно в буду, повлияет на снижение стоимости редчайшего и дорогого металла – “концентрата энергии”, и сделав нанотехнологии еще ближе.
Кстати, Калифорний-252 производят только в США и России.

: 10.07.2017

Источник: https://vikant.com.ua/news/Californium

Калифорний металл 252 – свойства и применение

КАЛИФОРНИЙ

Эквивалент богатства, золото, вовсе не самый дорогой среди металлов. Для неспециалиста перечень может оказаться неожиданностью: №2 – осмий, №3 – родий, №4 – платина и №5 – золото. Безоговорочно, №1 рейтинга – металл калифорний, 98-й элемент, радиоактивный серебристо-белый металл.

Цена 1 грамма Cf – почти 30 миллионов долларов. Используется калифорний только для дорогостоящих научных исследований и в медицине. Экономический эффект его применения перекрывает затраты на производство.

Научное открытие – вовсе не случайность

Люди не подозревали о существовании калифорния до 1950 года. Спасаясь от преследований фашистского режима, многие видные европейские физики бежали в США. Одним из крупнейших стал центр ядерных исследований в калифорнийском университете Беркли.

Это была эпоха открытий новых химических элементов. Шла гонка за мировое лидерство. Как результат направленной бомбардировки кюрия-242 потоком альфа-частиц было получено несколько атомов нового трансуранового элемента.

Название “калифорний” ( Cf) радиоактивный металл получил в честь новой родины его открывателей. Физики С. Томпсон, А. Гиорсо, К. Стрит и Г. Сиборг  даже шутили, что их открытие – сродни открытию Америки.

Открытие элемента сравнивали с трудностями калифорнийских первопроходцев.

Новый элемент с момента открытия существовал в “невидимом” состоянии – счет шел на атомы. Цена каждого атома калифорния складывается из стоимости ядерного реактора, циклотрона и всего научного комплекса Беркли. В осязаемом виде Cf получили немного позже – в 1958 году, в виде солей.

Чтобы наглядно оценить масштабы производства калифорния, достаточно представить маковое зернышко: 100-я часть его – годовое производство калифорния. За более чем полвека произведено не более 5 граммов Cf.

Изотопы калифорния

Радиоактивный металл имеет 17 изотопов с массой от 240 до 256 атомных единиц. Продолжительность жизни у всех разная.  Далеко не все из них можно получить в макро количествах, более нескольких атомов.

№ изотопа Cf

251

249

250

252

Период полураспада, лет

900

360

13,2

2,645

Среди продуктов термоядерной реакции (1952 г.) в калифорнийском Беркли был обнаружен 254 изотоп с вовсе удивительными свойствами. При спонтанном делении его ядра выделяется гигантская удельная энергия – 10 000 000 Вт/кг.

Самый изученный изотоп

Критическая масса Cf-252, порог начала самопроизвольной ядерной реакции, составляет 5 кг. Такого количества металла нет на Земле.

Плотность

 г/куб.см.

 15,1

Температура плавления

°С

 900

Температура кипения

 °С

1227

Распад изотопа сопровождается высвобождением огромного количества энергии распаде: 1 г калифорния-252 испускает 2,4 биллиарда (1015) нейтронов, а микрограмм (10-6) – более 2 миллионов (106) за секунду.

Для сравнения: 1 грамм Cf-252 по мощности излучения эквивалентен 200 кг радия (тоже, мифическое количество) или ядерному реактору средней мощности. 

Кроме радиационной опасности, калифорний-252 очень токсичен: его ПДК (предельно допустимое количество) по нормативам приравнивается 0,0000041 Бк/л для закрытых помещений, и 0,000133 Бк/л – для источников воды и водоемов.

Откуда берется калифорний

Калифорний не добывают из руды как обычные металлы. Получают его по атомно в мощных ядерных реакторах, предназначенных специально для синтеза трансуранов. Тяжелые изотопы кюрия и плутония облучают потоком нейтронов. Без такого облучения внутри котла реактора процесс трансформации кюрия и плутония в 98 элемент может длиться годами.

Существует только 2 центра производства 252 калифорния – США и Россия. Как сырье, для получения Cf используют радиоактивный плутоний или кюрий – облучают нейтронами в ядерном реакторе. Защитный кожух ограждает персонал от опасного излучения и электромагнитных волн реактора.

Трансформация плутония и кюрия в калифорний – процесс многоступенчатый. Каждый из участников-реагентов распадается и образует новый изотоп. Всю цепочку распадов и синтеза можно уложить в последовательность:

  1. Плутоний-Америций
  2. Америций-Кюрий
  3. Кюрий-Берклий
  4. Берклий-Калифорний.

На образовании Cf процесс превращения затухает.  Калифорний невозможно превратить в изотоп большего атомного веса – ядро слабо откликается на облучение нейтронами.

Для получения 1 грамма калифорния-252 расходуется 10 кг плутония-239:

  • 99,7% атомов плутония распадаются при ядерной реакции;
  • 0,3% сохраняют атомную структуру, превращаются в калифорний.

Из реактора калифорний выходит в виде оксидов и сложных солей. Чтобы восстановить его до металла используют окислительно-восстановительные реакции.

Для выделение 252 Cf из продуктов реакции используют методы

  1. экстракцию
  2. экстракционную хроматографию
  3. ионный обмен.

Вот почему 1 грамм Cf-252 стоит порядка тридцати миллионов долларов.

Вся польза опасного металла

Процесс деления атомного ядра калифорния-252 приводит к образованию 4 нейтронов. Такое нейтронное излучение поддается точным прогнозам, что стало основой практическому применению самого дорогого металла на Земле.

Научные исследования микро- и макромира

Изотоп калифорния незаменим при изучении строения материи и атомного ядра. Полученные знания применимы не только к земным условиям: в исследованиях дальнего и ближнего космоса используют нейтронное излучения 252 изотопа.

Тайны древности и волос Наполеона

Нейтронное излучение 252 изотопа калифорния позволяет проводить неразрушающую диагностику, что особенно важно при исследовании предметов древности. Для других современных методов, спектрального или рентгенофлуоресцентного, необходимо взять хотя бы крошечный соскоб поверхности.

С появлением нейтронно-активационного анализа стали невозможными подделки полотен старых мастеров. Анализ состава красок не оставляет сомнения в дате создания произведений живописи. Разоблачение древних фальшивомонетчиков, тайны происхождения древних артефактов приоткрыли завесу благодаря нейтронному анализу.

Даже смерть Наполеона Бонапарта перестала быть тайной. Через 140 лет после его странной кончины на острове святой Елены был проведен анализ волоса императора. Прядь была срезана на следующий день перед погребением и хранилась как реликвия. Нейтронно-активационный анализ показал превышение нормы содержания мышьяка в 13 раз. Установили даже время, когда стали подмешивать яд в пищу.

Потенциал трансуранового калифорния-252 еще не полностью раскрыт. По идее, любой ядерный реактор, не хуже калифорнийского, синтезирует сырье для преобразования в Cf-252, что снизит стоимость производства самого дорогого металла на Земле. Нанотехнологии станут реальностью…

Источник: https://prompriem.ru/stati/kalifornij-metall.html

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: