Berkelium

eiendommer
[ Rn ] 5 f 9 7 s 2 97 Bk Periodiske tabell
Som regel
Navn , symbol , atomnummer	Berkelium, Bk, 97
Elementkategori	Actinides
Gruppe , periode , blokk	Ac , 7 , f
Se	sølvhvit
CAS-nummer	7440-40-6
Atomisk
Atommasse	247 u
Atomisk radius	170 pm
Elektronkonfigurasjon	[ Rn ] 5 f 9 7 s 2
1. Ioniseringsenergi	Sjette.19785 (25) eV ≈ 598 kJ / mol
2. Ioniseringsenergi	11.9 (4) eV ≈ 1 150 kJ / mol
3. Ioniseringsenergi	21.6 (4) eV ≈ 2 080 kJ / mol
4. Ioniseringsenergi	36.0 (4) eV ≈ 3 470 kJ / mol
5. Ioniseringsenergi	56.0 (1,9) eV ≈ 5 400 kJ / mol
Fysisk
Fysisk tilstand	fast
Krystallstruktur	sekskantet
tetthet	14,78 g cm −3
Smeltepunkt	1259 K (986 ° C)
Molar volum	16,84 · 10 −6 m 3 · mol −1
Kjemisk
Oksidasjonstilstander	+3 , +4
Normalt potensiale	−2,00  V (Bk 3+ + 3 e - → Bk) −1,08  V (Bk 4+ + 3 e - → Bk)
Elektronegativitet	1.30 ( Pauling skala )
Isotoper
isotop NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 242 Bk {syn.} 7,0  min ε (≈ 100%) 242 cm SF  (<3 10 −5  %) ? ? 243 Bk {syn.} 4,5  timer ε (≈ 100%) 243 cm α (≈ 0,15%) 239 På 244 Bk {syn.} 4,35  timer ε (?) 244 cm α (0,006%) 240 am 245 Bk {syn.} 4,94  d ε (≈ 100%) 0,810 245 cm α (0,12%) 6.455 241 På 246 Bk {syn.} 1,80  d ε (≈ 100%) 1.350 246 cm α (0,1%) 6.070 242 På 247 Bk {syn.} 1380  a α (≈ 100%) 5.889 243 På SF (?) ? ? 248 Bk {syn.} > 9  a β - 0,870 248 Jf ε 0,717 248 cm α 5.803 244 På 249 Bk {syn.} 330  d β - (≈ 100%) 0,125 249 Jf α (0,00145%) 5.526 245 På 250 Bk {syn.} 3.212  timer β - (100%) 250 jfr
For andre isotoper se liste over isotoper
Fare- og sikkerhetsinformasjon
Radioaktivt
GHS-faremerking ingen klassifisering tilgjengelig
Så langt som mulig og vanlig, brukes SI-enheter . Med mindre annet er oppgitt, gjelder opplysningene standardbetingelser .

Berkelium er et kunstig produsert kjemisk element med grunnstoffsymbolet Bk og atomnummeret 97. I det periodiske systemet er det i gruppen av aktinider ( 7. periode , f-blokk ) og er også et av de transuranske elementene . Berkelium ble oppkalt etter byen Berkeley , California , hvor den ble oppdaget. Berkelium er et radioaktivt metall med et sølvhvitt utseende. Den ble først opprettet i desember 1949 av det lettere elementet americium . Den produseres i små mengder i atomreaktorer . Det brukes hovedsakelig til å generere høyere transuraniske elementer og transaktinider .

historie

Glenn T. Seaborg

60 tommer syklotron

University of California, Berkeley

Akkurat som americium (atomnummer 95) og curium (96) ble oppdaget nesten samtidig i 1944 og 1945, ble elementene berkelium (97) og californium (98) tilsvarende oppdaget i 1949 og 1950 .

De forskere Glenn T. Seaborg , Albert Ghiorso og Stanley G. Thompson produsert de første kjernene i 60-tommers syklotronen ved den University of California i Berkeley på 19 desember 1949 . Det var den femte Transuranen som ble oppdaget. Oppdagelsen ble publisert samtidig med Californium.

Valget av navn fulgte åpenbart en vanlig opprinnelse: Berkelium ble oppkalt etter stedet der det ble funnet, byen Berkeley i California . Navngivningen følger således som med mange aktinider og lanthanoidene : Terbium , som er nøyaktig over Berkelium i det periodiske systemet , ble oppkalt etter den svenske byen Ytterby , hvor den først ble oppdaget: Det foreslås at element 97 får navnet berkelium (symbol Bk) etter byen Berkeley på en måte som ligner den som ble brukt til å navngi sin kjemiske homolog terbium (atomnummer 65) hvis navn ble hentet fra byen Ytterby, Sverige, hvor de sjeldne jordartsmineralene først ble funnet. Element 98 ble kåret til Californium til ære for universitetet og staten California.

De vanskeligste trinnene i forberedelsene for produksjonen av elementet viste seg å være utviklingen av egnede kjemiske separasjonsmetoder og produksjonen av tilstrekkelige mengder americium for målmaterialet.

Prøven ble først fremstilt ved å påføre americiumnitratoppløsning (med isotopen ²⁴¹ Am) på en platina-folie; ble løsningen inndampet, og residuet ble deretter kalsinert for å oksid (AMO ₂ ).

Denne prøven ble deretter bombardert med akselererte a-partikler med en energi på 35  MeV i ca. 6 timer i 60-tommers syklotron . I en såkalt (α, 2n) reaksjon produseres ²⁴³ Bk og ​​to frie nøytroner :

${\ displaystyle \ mathrm {^ {241} _ {\ 95} På \ + \ _ {2} ^ {4} Han \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {243} Bk \ + \ 2 \ _ {0 } ^ {1} n}}$

Etter bombing i syklotronen ble belegget oppløst og oppvarmet med salpetersyre , deretter utfelt igjen som hydroksyd med en konsentrert vandig ammoniakkoppløsning og sentrifugert; resten ble igjen oppløst i salpetersyre.

For å oppnå omfattende separasjon av americium ble en blanding av ammoniumperoksodisulfat og ammoniumsulfat tilsatt til denne løsningen og oppvarmet for å bringe det oppløste americium til +6 oksidasjonsnivået . Ikke-oksidert gjenværende americium ble utfelt som americium (III) fluor ved å tilsette flussyre . På denne måten utfelles også tilhørende curium som curium (III) fluor og det forventede elementet 97 (berkelium) som berkelium (III) fluor . Denne resten ble omdannet til hydroksydet ved behandling med kaliumhydroksydoppløsning , som deretter ble oppløst i perklorsyre etter sentrifugering .

Elueringskurver :
kromatografisk separasjon av Tb, Gd, Eu og Bk, Cm, Am.

Den videre separasjonen fant sted i nærvær av en sitronsyre / ammoniumcitratbuffer i et svakt surt medium ( pH  ≈ 3,5) med ionebyttere ved forhøyet temperatur.

Den kromatografiske separasjonen kunne bare lykkes på grunnlag av tidligere sammenligninger med den kjemiske oppførselen til de tilsvarende lanthanoider . I tilfelle en separasjon kommer terbium ut av en kolonne før gadolinium og europium . Hvis den kjemiske oppførselen til Berkelium er lik den for et Eka-Terbium , bør det aktuelle elementet 97 derfor vises først i denne analoge posisjonen, tilsvarende før Curium og Americium.

Det videre løpet av eksperimentet ga i utgangspunktet ikke noe resultat, ettersom man lette etter en α-partikkel som forfallssignaturen. Bare søket etter karakteristiske røntgenstråler og konverteringselektroner som et resultat av elektronfanging brakte ønsket suksess. Resultatet av atomreaksjonen ble gitt som ²⁴³ Bk, selv om ²⁴⁴ Bk opprinnelig ble antatt å være mulig.

I 1958 isolerte Burris B. Cunningham og Stanley G. Thompson for første gang vektbare mengder som ble generert ved langvarig nøytronbestråling av ²³⁹ Pu i testreaktoren ved National Reactor Testing Station i Idaho .

Isotoper

Berkelium har bare radionuklider og ingen stabile isotoper . Totalt 12 isotoper og 5 kjerneisomerer av elementet er kjent. De lengst levde er ²⁴⁷ Bk ( halveringstid 1380 år), ²⁴⁸ Bk (9 år) og ²⁴⁹ Bk (330 dager). Halveringstiden til de resterende isotoper varierer fra millisekunder til timer eller dager.

Hvis man for eksempel tar ut forfallet til den lengstlevende isotopen ²⁴⁷ Bk, dannes den langlivede ²⁴³ Am opprinnelig av α-forfall , som igjen endres til ²³⁹ Np gjennom fornyet α-forfall . Det videre forfallet fører deretter via ²³⁹ Pu til ²³⁵ U, begynnelsen på uran-aktinium-serien (4 n + 3).

${\ displaystyle \ mathrm {^ {247} _ {\ 97} Bk \ {\ xrightarrow [{1380 \ a}] {\ alpha}} \ _ {\ 95} ^ {243} on \ {\ xrightarrow [{7370 \ a}] {\ alpha}} \ _ {\ 93} ^ {239} Np \ {\ xrightarrow [{2,355 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 94} ^ {239} Pu \ {\ xrightarrow [{24110 \ a}] {\ alpha}} \ _ {\ 92} ^ {235} U}}$

De oppgitte tidene er halveringstider.

→ Liste over Berkelium-isotoper

Hendelse

Berkelium-isotoper forekommer ikke naturlig på jorden fordi halveringstiden deres er for kort sammenlignet med jordens alder.

I tillegg til den første oppdagelsen av Einsteinium og Fermium i restene av den første amerikanske hydrogenbomben, Ivy Mike , den 1. november 1952 på Eniwetok-atollen , i tillegg til plutonium og americium, ble det funnet isotoper av curium, berkelium og californium, inkludert ²⁴⁹ Bk, konverterer til ²⁴⁹ Cf ved β-forfall . På grunn av militær hemmelighold ble resultatene ikke publisert før senere i 1956.

I kjernefysiske reaktorer produseres Berkelium-isotopen ²⁴⁹ Bk hovedsakelig ; den forfaller nesten fullstendig til Californium- ^{isotopen 249} Cf med en halveringstid på 351 år under midlertidig lagring (før endelig deponering) . Dette teller som transuranavfall og er derfor uønsket ved endelig deponering.

Utvinning og presentasjon

Berkelium produseres ved å bombe lettere aktinider med nøytroner i en atomreaktor . Hovedkilden er 85  MW High-Flux-Isotope Reactor (HFIR) ved Oak Ridge National Laboratory i Tennessee, USA, som er satt opp for produksjon av transcurium-elementer (Z> 96).

Ekstraksjon av Berkelium-isotoper

Berkelium dannes i kjernefysiske reaktorer fra uran ( ²³⁸ U) eller plutonium ( ²³⁹ Pu) gjennom mange påfølgende nøytronfangst og β-forfall - til ekskludering av fisjon eller α-forfall.

Et viktig trinn her er (n, γ) - eller nøytronfangningsreaksjonen, der det genererte eksiterte datternuklidet endres til grunntilstanden ved å avgi et γ-kvante . De frie nøytronene som kreves for dette, opprettes ved spaltning av andre kjerner i reaktoren. I dette atom kjemisk prosess, den ²³⁹ Pu dannes først ved en (n, γ) reaksjon fulgt av to P ^- henfall . I avlsreaktorer brukes denne prosessen til å inkubere nytt spaltbart materiale.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {238} _ {\ 92} U \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 92} ^ {239} U \ {\ xrightarrow [{23.5 \ min} ] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 93} ^ {239} Np \ {\ xrightarrow [{2,3565 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 94} ^ {239} Pu}}$

De oppgitte tidene er halveringstider.

For dette formålet bestråles sistnevnte med en nøytronkilde som har høy nøytronstrøm . Nøytronstrømmene som er mulige her er mange ganger høyere enn i en atomreaktor. Fra ²³⁹ Pu, dannes fire påfølgende (n, γ) reaksjoner ²⁴³ Pu, som spaltes til ²⁴³ Am gjennom β-forfall med en halveringstid på 4,96 timer . ²⁴⁴ Am dannet av en ytterligere (n, γ) reaksjon forfaller i sin tur til ²⁴⁴ Cm ved β forfall med en halveringstid på 10,1 timer . Fra ²⁴⁴ cm produserer ytterligere (n, γ) reaksjoner i reaktoren de neste tyngre isotopene i mindre og mindre mengder.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {239} _ {\ 94} Pu \ {\ xrightarrow {4 (n, \ gamma)}} \ _ {\ 94} ^ {243} Pu \ {\ xrightarrow [{4,956 \ h }] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 95} ^ {243} På \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 95} ^ {244} På \ {\ xrightarrow [{10.1 \ h}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 96} ^ {244} cm} \ quad; \ quad \ mathrm {^ {244} _ {\ 96} cm \ {\ xrightarrow {5 (n, \ gamma)}} \ _ {\ 96} ^ {249} cm}}$

Imidlertid er dannelsen av ²⁵⁰ Cm på denne måten svært usannsynlig, siden ²⁴⁹ Cm bare har en kort halveringstid, og ytterligere nøytronfangst er usannsynlig på kort tid.

²⁴⁹ Bk er den eneste isotopen i Berkelium som kan dannes på denne måten. Den dannes ved β-forfall fra ²⁴⁹ cm - den første curiumisotopen som gjennomgår et β-forfall (halveringstid 64,15 min).

${\ displaystyle \ mathrm {^ {249} _ {\ 96} Cm \ {\ xrightarrow [{64.15 \ min}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 97} ^ {249} Bk \ {\ xrightarrow [{330 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 98} ^ {249} Cf}}$

Ved nøytronfangst dannes ²⁵⁰ Bk fra ²⁴⁹ Bk , men dette forfaller allerede med en halveringstid på 3,212 timer gjennom β-forfall til ²⁵⁰ Cf.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {249} _ {\ 97} Bk \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 97} ^ {250} Bk \ {\ xrightarrow [{3,212 \ h} ] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 98} ^ {250} Cf}}$

Den mest langlivede isotopen, ²⁴⁷ Bk, kan derfor ikke produseres i atomreaktorer, slik at man ofte må nøye seg med de mer tilgjengelige ²⁴⁹ Bk. Berkelium er bare tilgjengelig i svært små mengder over hele verden i dag, og det er derfor det har en veldig høy pris. Dette er omtrent 185 amerikanske dollar per mikrogram ²⁴⁹ Bk.

Isotopen ²⁴⁸ Bk ble produsert i 1956 fra en blanding av curiumnuklider ved bombardement med 25 MeV α-partikler. Dens eksistens med sin halveringstid på 23 ± 5 timer ble bestemt av β-forfallsproduktet ²⁴⁸ Jfr.

²⁴⁷ Bk ble produsert i 1965 fra ²⁴⁴ cm ved å bombardere den med α-partikler. En mulig opprettet isotop ²⁴⁸ Bk kunne ikke oppdages.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {244} _ {\ 96} Cm \ {\ xrightarrow [{}] {(\ alpha, n)}} \ _ {\ 98} ^ {247} Cf \ {\ xrightarrow [{ 3.11 \ h}] {\ epsilon}} \ _ {\ 97} ^ {247} Bk}}$

${\ displaystyle \ mathrm {^ {244} _ {\ 96} Cm \ {\ xrightarrow [{}] {(\ alpha, p)}} \ _ {\ 97} ^ {247} Bk}}$

Berkelium-isotopen ²⁴² Bk ble opprettet i 1979 ved å bombardere ²³⁵ U med henholdsvis ¹¹ B, ²³⁸ U med ¹⁰ B og ²³² Th med henholdsvis ¹⁴ N og ¹⁵ N. Den konverterer til ²⁴² cm ved elektronfanging med en halveringstid på 7,0 ± 1,3 minutter . Et søk etter en opprinnelig mistenkt isotop ²⁴¹ Bk lyktes ikke.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {235} _ {\ 92} U \ + \ _ {\ 5} ^ {11} B \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {242} Bk \ + \ 4 \ _ { 0} ^ {1} n \ quad; \ quad _ {\ 90} ^ {232} Th \ + \ _ {\ 7} ^ {14} N \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {242} Bk \ + \ 4 \ _ {0} ^ {1} n}}$

${\ displaystyle \ mathrm {^ {238} _ {\ 92} U \ + \ _ {\ 5} ^ {10} B \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {242} Bk \ + \ 6 \ _ { 0} ^ {1} n \ quad; \ quad _ {\ 90} ^ {232} Th \ + \ _ {\ 7} ^ {15} N \ \ longrightarrow \ _ {\ 97} ^ {242} Bk \ + \ 5 \ _ {0} ^ {1} n}}$

Skildring av elementært Berkelium

De første prøvene av berkeliummetall ble produsert fra tantal i 1969 ved å redusere BkF ₃ ved 1000 ° C med litium i reaksjonsutstyr .

${\ displaystyle {\ ce {BkF3 + 3 Li -> Bk + 3 LiF}}}$

Elementær berkelium kan også fremstilles fra BKF ₄ med litium eller ved å redusere BKO ₂ med lantan eller thorium .

${\ displaystyle {\ ce {3 BkO2 + 4 La -> 3 Bk + 2 La2O3}}}$

eiendommer

1,7 mikrogram Berkelium
(størrelse ca. 100 μm)

I det periodiske systemet er Berkelium med atomnummer 97 i serien av aktinider, forgjengeren er Curium , det følgende elementet er Californium . Dens analog i lantanidserien er terbium .

Dobbelt sekskantet nærpakning av kuler med lagssekvensen ABAC i krystallstrukturen til α-Bk
(A: grønn; B: blå; C: rød).

Fysiske egenskaper

Berkelium er et radioaktivt metall med et sølvhvitt utseende og et smeltepunkt på 986 ° C.

Modifikasjonen α-Bk som forekommer under standardbetingelser , krystalliserer seg i det sekskantede krystallsystemet i romgruppen P 6 ₃ / mmc (romgruppe nr. 194) med gitterparametrene a  = 341,6 ± 0,3  pm og c  = 1106,9 ± 0,7 pm også som fire formelenheter pr enhet celle , en radius metall på 170  nm og en tetthet på 14,78 g / cm ³ . Den krystallstruktur består av en dobbeltsekskantet pakking av kuler (dvs. HCP) med laget sekvensen ABAC og er derfor isotypisk til strukturen av α-La . Mal: romgruppe / 194

Ved høyere temperaturer endres α-Bk til β-Bk. Den β-modifikasjon krystalliserer i den kubiske krystallsystem i romgruppen  Fm 3 m (No. 225) med gitterparameter en  = 499,7 ± 0,4 pm, en radius metall på 177 nm og en tetthet på 13,25 g / cm ³ . Krystallstrukturen består av en kubisk nærmeste pakning av kuler med stablingssekvensen ABC, som tilsvarer et ansiktssentrert kubisk gitter (fcc).Mal: romgruppe / 225

Den entalpi av oppløsning av berkelium metall i saltsyre under standard betingelser er -600,2 ± 5,1 kJ mol ^-1 . Basert på denne verdien ble standard entalpi av dannelse (Δ _f H ⁰ ) beregnet for første gang fra Bk ³⁺ _(aq) til −601 ± 5 kJ mol ⁻¹ og standardpotensialet Bk ³⁺  / Bk ⁰ til - 2,01 ± 0, 03 V.

Mellom 70 K og romtemperatur oppfører Berkelium seg som en Curie-Weiss-paramagnet med et effektivt magnetisk moment på 9,69 Bohr-magnetoner (µ _B ) og en Curie-temperatur på 101 K. Ved avkjøling til rundt 34 K, opplever Berkelium en overgang til en anti -ferromagnetisk tilstand. Dette magnetisk moment som svarer i hovedsaken til den teoretiske verdi på 9,72 μ _B .

Kjemiske egenskaper

Som alle aktinider er Berkelium veldig reaktivt. Imidlertid reagerer den ikke raskt med oksygen ved romtemperatur, muligens på grunn av dannelsen av et beskyttende oksydlag. Imidlertid reagerer den med smeltede metaller, hydrogen, halogener, kalkogener og pentelider for å danne forskjellige binære forbindelser.

Den treverdige oksidasjonstilstanden er mest stabil i vandig løsning , men tetravalente og toverdige forbindelser er også kjent. Vandige løsninger med Bk ³⁺ ioner har en gulgrønn farge, med Bk ⁴⁺ ioner er de beige i saltsyreoppløsning og oransje-gul i svovelsyreoppløsning. En lignende oppførsel kan observeres for dets lantanidanalog terbium .

Bk ³⁺ ioner viser to skarpe fluorescenstopper ved 652 nm (rødt lys) og 742 nm (mørk rød - nær infrarød) på grunn av interne overganger i f-elektron skallet.

Spalting

I motsetning til naboelementene curium og californium, er berkelium teoretisk bare veldig dårlig egnet som kjernefysisk drivstoff i en reaktor. I tillegg til den svært lave tilgjengeligheten og den tilhørende høye prisen, er en ekstra komplikasjon at de billigere isotoper med et jevnt massenummer bare har en kort halveringstid. Den eneste mulige jevnnummererte isotopen, ²⁴⁸ Bk i bakken, er veldig vanskelig å generere, og det er ikke tilstrekkelige data på tverrsnittene .

^{I prinsippet er 249} Bk i stand til å opprettholde en kjedereaksjon og er derfor egnet for en hurtigreaktor eller en atombombe. Den korte halveringstiden på 330 dager sammen med den kompliserte utvinning og høy etterspørsel hindrer tilsvarende forsøk. Den ikke- reflekterte kritiske massen er 192 kg, med vannreflektoren fortsatt 179 kg, et mangfold av den årlige verdensproduksjonen.

²⁴⁷ Bk kan opprettholde en kjedereaksjon i både en termisk og en rask reaktor, og ved 1380 år har den lang nok halveringstid til å tjene som både kjernefysisk drivstoff og spaltbart materiale for en atombombe . Imidlertid kan den ikke inkuberes i en reaktor og er derfor enda mer kompleks og kostbar å produsere enn de andre nevnte isotoper. Dette er ledsaget av en enda lavere tilgjengelighet, som gitt den nødvendige massen på minst 35,2 kg (kritisk masse med stålreflektor), kan sees på som et utelukkelseskriterium.

bruk

Berkeliumprøven for syntesen av Tenness (i løsning)

Bruken av Berkelium-isotoper er hovedsakelig i grunnleggende vitenskapelig forskning. ²⁴⁹ Bk er et vanlig nuklid for syntese av enda tyngre transuraniske elementer og transaktinoider som lawrencium , rutherfordium og borium . Den fungerer også som en kilde for isotopen ²⁴⁹ Cf, som muliggjør studier av kjemien i California. Den foretrekker fremfor den mer radioaktive ²⁵² Cf, som ellers produseres ved nøytronbombardement i isotopreaktoren med høy fluks (HFIR).

En 22 milligram prøve på ²⁴⁹ Bk ble laget i en 250-dagers bestråling i 2009 og deretter renset i en 90-dagers prosess i Oak Ridge. Denne prøven resulterte i de første 6 atomene av elementet Tenness ved United Institute for Nuclear Research (JINR), Dubna , Russland, etter eksponering for kalsiumioner i U400-syklotronen i 150 dager. Denne syntesen var en kulminasjon av det russisk-amerikanske samarbeidet mellom JINR og Lawrence Livermore National Laboratory i syntesen av elementene 113-118, som startet i 1989.

lenker

→ Kategori: Berkeliumforbindelse

Selv om isotopen ²⁴⁷ Bk har den lengste halveringstiden, er isotopen ²⁴⁹ Bk lettere tilgjengelig og brukes hovedsakelig for å bestemme de kjemiske egenskapene.

Oksider

Berkelium har oksider av oksidasjonstilstander +3 (Bk ₂ O ₃ ) og +4 (BkO ₂ ).

Berkelium (IV) oksid (BkO ₂ ) er et brunt fast stoff og krystalliserer seg i det kubiske krystallsystemet i fluorittstrukturen i romgruppen Fm 3 m (romgruppe nr. 225) med koordinasjonstallene Cf [8], O [4 ]. Den gitterparameter er 533,4 ± 0,5  pm .Mal: romgruppe / 225

Berkelium (III) oksyd (Bk ₂ O ₃ ) produseres fra BkO ₂ ved reduksjon med hydrogen:

${\ displaystyle {\ ce {2 BkO2 + H2 -> Bk2O3 + H2O}}}$

Det er et gulgrønt fast stoff med et smeltepunkt på 1920 ° C. Det danner et kroppssentrert kubisk krystallgitter med a  = 1088,0 ± 0,5 pm.

Halider

Halider er kjent for å ha +3 og +4 oksidasjonstilstandene. Det mest stabile nivået +3 er kjent for alle forbindelser fra fluor til jod og er også stabilt i vandig løsning. Det tetravalente nivået kan bare stabiliseres i den faste fasen.

Berkelium (IV) fluorid (BKF ₄ ) er en gul-grønn ion forbindelse og krystalliserer i det monokliniske krystallsystem og er isotype med uran (IV) fluorid .

Berkelium (III) fluor (BkF ₃ ) er et gulgrønt fast stoff og har to krystallinske strukturer som er temperaturavhengige (transformasjonstemperatur: 350 til 600 ° C). Den ortorhombiske strukturen ( YF _3- typen ) finnes ved lave temperaturer . Ved høyere temperaturer danner det et trigonal system ( LaF ₃ type ).

Berkelium (III) klorid (BkCl ₃ ) er et grønt, fast stoff med et smeltepunkt på 603 ° C og krystalliserer i det heksagonale krystallsystem . Krystallstrukturen er isotype med uran (III) klorid (UCl ₃ ). Heksahydratet (BkCl ₃  · 6 H ₂ O) har en monoklin krystallstruktur.

Berkelium (III) bromid (BkBr ₃ ) er et gul-grønt fast stoff og krystallisert ved lav temperatur i pUBR ₃ typen , ved høyere temperaturer i AlCl ₃ -type .

Berkelium (III) jodid (BKI ₃ ) er et gult faststoff og krystalliserer i det heksagonale system ( BII ₃ typen ).

Oksyhalogenidene BkOCl, BkOBr og BkOI har en tetragonal struktur av PbFCl-typen.

Kalkogenider og pentelider

Berkelium (III) sulfid (Bk ₂ S ₃ ) ble fremstilt enten ved å behandle berkelium (III) oksyd med en blanding av hydrogensulfid og karbondisulfid ved 1130 ° C, eller ved direkte omsetning av metallisk berkelium med svovel. Dette resulterte i brunsvarte krystaller med kubisk symmetri og en gitterkonstant på a  = 844 pm.

De pentelids av den berkelium ( ²⁴⁹ Bk) av den BKX type har vært vist for elementene nitrogen , fosfor , arsen og antimon . De produseres ved omsetning av enten berkelium (III) hydrid (BkH ₃ ) eller metallisk berkelium med disse elementene ved forhøyet temperatur i høyt vakuum i kvartsampuller. De krystalliserer seg i NaCl-gitteret med gitterkonstanter 495,1 pm for BkN, 566,9 pm for BkP, 582,9 pm for BkAs og 619,1 pm for BkSb.

Andre uorganiske forbindelser

Berkelium (III) og Berkelium (IV) hydroksyd er begge stabile som en suspensjon i 1 M natriumhydroksydoppløsning og ble undersøkt spektroskopisk. Berkelium (III) fosfat (BkPO ₄ ) ble presentert som et fast stoff som viser sterk fluorescens når det exciteres av en argonlaser (514,5 nm linje).

Andre salter av Berkelium er kjent, f.eks. B. Bk ₂ O ₂ S, (BKNO ₃ ) ₃  · 4 H ₂ O, BkCl ₃  · 6 H ₂ O, Bk ₂ (SO ₄ ) ₃  · 12 H ₂ O og Bk ₂ (C ₂ O ₄ ) ₃  · 4 H ₂ O. En termisk nedbrytning i en argonatmosfære ved ca. 600 ° C (for å unngå oksidasjon til BkO ₂ ) av Bk ₂ (SO ₄ ) ₃  12 H ₂ O fører til kroppssentrerte ortorombiske krystaller av Berkelium (III) - oksysulfat (Bk ₂ O ₂ SO ₄ ). Denne forbindelsen er termisk stabil opp til minst 1000 ° C under beskyttelsesgass.

Berkeliumhydrider fremstilles ved å omsette metallet med hydrogengass ved temperaturer over 250 ° C. De danner ikke-støkiometriske sammensetninger med den nominelle formelen BkH _{2 + x} (0 <x <1). Mens trihydridene har sekskantet symmetri, krystalliserer dihydridet i en fcc- struktur med gitterkonstanten a  = 523 pm.

Organometalliske forbindelser

Berkelium danner et trigonal (η ^5- C ₅ H ₅ ) ₃ Bk-kompleks med tre cyklopentadienylringer , som kan syntetiseres ved å reagere berkelium (III) klorid med smeltet Be (C ₅ H ₅ ) ₂ ved ca. 70 ° C. Den har en gul farge og ortorombisk symmetri med konstantene gitter en = 1,411 pm, b = 1,755 pm og c = 963 pm og en beregnet tetthet på 2,47 g / cm ³ . Komplekset er stabilt opp til minst 250 ° C og sublimerer ved ca. 350 ° C. Imidlertid forårsaker det høye nivået av radioaktivitet rask ødeleggelse av forbindelsene i løpet av få uker. A C ₅ H ₅ ring i (η ⁵ -C ₅ H ₅ ) ₃ Bk kan erstattes med klor, det dimere [Bk (C ₅ H ₅ ) _2- Cl] _{2 som blir} dannet. Det optiske absorpsjonsspekteret til denne forbindelsen er veldig lik (η ⁵ –C ₅ H ₅ ) ₃ Bk.

sikkerhetsinstruksjoner

Klassifisering i henhold til CLP-forskriften er ikke tilgjengelig fordi de bare inkluderer kjemisk fare og spiller en fullstendig underordnet rolle i forhold til farene basert på radioaktivitet . Sistnevnte gjelder også bare hvis mengden stoff som er involvert er relevant.

litteratur

• David E. Hobart og Joseph R. Peterson: Berkelium ; i: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Red.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements , Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1 , s. 1444-1498 ( doi: 10.1007 / 1-4020-3598-5_10 ).
• Gmelin's Handbook of Inorganic Chemistry , System No. 71, Transurane: Part A 1 I, s. 38-40; Del A 1 II, s. 19, 326-336; Del B1, s. 72-76.
• Løsningsabsorpsjonsspektrumet for Bk ³⁺ og krystallografien av Berkelium Dioxide, Sesquioxide, Trichloride, Oxychloride, and Trifluoride , Ph.D. Avhandling, Joseph Richard Peterson, oktober 1967, US Atomic Energy Commission Document Number UCRL-17875 (1967).
• JR Peterson, DE Hobart: The Chemistry of Berkelium ; i: Harry Julius Emeleus (red.): Fremskritt innen uorganisk kjemi og radiokjemi , bind 28, Academic Press, 1984, ISBN 0-12-023628-1 , s. 29-64 ( doi: 10.1016 / S0898-8838 (08) 60204-4 , begrenset forhåndsvisning i Google Book-søk).
• GT Seaborg (red.): Forhandlinger om symposiet til minne om 25-årsjubileet for oppdagelsen av elementene 97 og 98 , 20. januar 1975; Rapport LBL-4366, juli 1976.

weblenker

Wiktionary: Berkelium  - forklaringer på betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser

• Inngang til Berkelium. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, åpnet 3. januar 2015.
• Amanda Yarnell: Berkelium , Chemical & Engineering News, 2003.

Individuelle bevis

Denne artikkelen ble lagt til listen over gode artikler 15. mai 2011 i denne versjonen .