Кюрій

Шаблон:Хімічний елемент Кюрій — трансурановий хімічний елемент із атомним номером 96. Електронна конфігурація [Rn]5f⁷7s²6d¹; період 7, f-блок (актиноїд). Ізотопи: ²⁴⁸Cm (4,7×10⁵ років) утворюється при розпаді ²⁵²Cf; ²⁴⁴Cm (18 років) і ²⁴²Cm (162 днів) — при промінюванні нейтронами ²³⁹Pu. Основний ступінь окиснення +3 (галогеніди), також стан +4 в оксиді (CmO₂) і флуорид і (CmF₄), який стабілізується в водних розчинах йонами флуориду.

Проста речовина — кюрій. Метал, т. пл. 1340 °С, т. к. 3110 °С. Легко оксидується.

Історія

Шаблон:Double image Вперше елемент був синтезований в університеті Берклі, Каліфорнія, Гленом Сіборгом, Шаблон:Не перекладено та Альбертом Ґіорсо в 1944 році, під час бомбардування плутонію іонами гелію (альфа-частинками)Шаблон:Sfn.

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{9}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}\mathrm{P}\mathrm{u}\mathrm{+}{}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{4}}\mathrm{H}\mathrm{e}\mathrm{⟶}{}_{\mathrm{9}\mathrm{6}}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{2}}\mathrm{C}\mathrm{m}\mathrm{+}{}_{\mathrm{0}}^{\mathrm{1}}\mathrm{n}$

Кюрій названий на честь Марії та П'єра Кюрі, аналогічно тому як його аналог серед лантаноїдів, гадоліній названий на честь фінського хіміка Югана ГадолінаШаблон:Sfn.

Фізичні властивості

Кюрій — блискучий, ковкий, сріблястий метал. Його температура плавлення (1345 ± 50 °C) на кількасот градусів вища ніж у його попередників у періодичній таблиці (Np, Pu, Am), і майже збігається з температурою плавлення гадолінію (аналога кюрію серед лантаноїдів). Температура кипіння 3110 °C розрахована теоретично. Відомо дві алотропні модифікації кюрію. Основною є подвійна гексагональна щільноупакована ґратка з параметрами a=3,496Å, c=11,331Å і густиною 13,5 г/см³. Також за допомогою процесу волатилізації була отримана високотемпературна гранецентрована кубічна ґратка з періодом 5,039Å. Деякі дослідження вказують також на можливість існування орторомбічної ґраткиШаблон:Sfn.

Магнітна сприйнятливість підкоряється закону Кюрі-Вайса у діапазоні температур від 100 до 550 К. Магнітний момент дорівнює 8,07 магнетонів Бора. Температура Нееля — 52,5К (нижче цієї температури кюрій є антиферомагнетиком). Кюрій є першим відкритим актиноїдом, що може перебувати у магнітновпорядкованому стані Шаблон:Sfn.

Ізотопи

Відомо 20 штучно створених ізотопів кюрію з атомними масами від 233 до 251. Відомий один метастабільний ізотоп кюрію (^253mCm). Сім ізотопів мають період напіврозпаду більший ніж рік:

Масове число	Період напіврозпаду
243	29,1 року
244	18,1 року
245	8423 роки
246	4706 років
247	15,6 млн. років
248	348 тис. років
250	8300 років

У природі зустрічаються слідові кількості ізотопів з атомними масами від 242 до 249, що утворюються у природних уранових рудах під час багатократного нейтронного захоплення. Більш активно кюрій вироблявся у природному ядерному реакторі Окло 1,8 мільярдів років тому.

Хімічні властивості

Оскільки кюрій є порівняно доступним, відомо багато його сполукШаблон:Sfn: оксиди (Cm₂O₃, CmO, CmO₂), сульфіди (CmS, Cm₂S₃), телуриди (CmTe, CmTe₃), селеніди (CmSe, Cm₂Se₃), пніктиди (CmN, CmP, CmAs, CmSb), фториди (CmF₃, CmF₄), хлорид (CmCl₃), гідриди ( а також кілька більш складних сполук.

Зазвичай у сполуках кюрій має ступінь окиснення +3, і переходить до +4 лише при взаємодії з найсильнішими окисникамиШаблон:Sfn.

Отримання

Кюрій отримують шляхом тривалого опромінювання плутонію нейтронами. Потужні потоки нейтронів виникають під час роботи ядерних реакторів, тому для отримання цього елементу плутоній розміщують на довгий час у активній зоні ядерного реактора. Після опромінення, кюрій відділяється від інших елементів: суміш розчиняють у азотній кислоті, з розчину видаляють чотиривалентний плутоній, потім америцій, кюрій і лантаноїди екстрагуються трибутилфосфатом у керосині, і знову розчиняються у кислоті. Далі америцій і кюрій відділяються від лантаноїдів за допомогою Tramex-процесу, і, нарешті, америцій осаджується з розчину бікарбонатом калію. Таким способом з моменту відкриття було отримано декілька кілограмів кюріюШаблон:Sfn. Кюрій є найважчим елементом, що доступний у грамових кількостях (хоча для досліджень зазвичай використовуються міліграми металу)Шаблон:Sfn.

Ланцюжок атомних реакцій, що призводять до перетворення плутонію на кюрій можна записати якШаблон:Sfn:

${}^{\mathrm{2}\mathrm{3}\mathrm{9}}{}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}\mathrm{P}\mathrm{u}{\stackrel{n,\gamma }{\to }}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{0}}\mathrm{P}\mathrm{u}{\stackrel{n,\gamma }{\to }}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{1}}\mathrm{P}\mathrm{u}{\stackrel{n,\gamma }{\to }}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{2}}\mathrm{P}\mathrm{u}{\stackrel{n,\gamma }{\to }}_{\mathrm{9}\mathrm{4}}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{3}}\mathrm{P}\mathrm{u}{\stackrel{{\beta }^{-},5h}{\to }}_{\mathrm{9}\mathrm{5}}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{3}}\mathrm{A}\mathrm{m}{\stackrel{n,\gamma }{\to }}_{\mathrm{9}\mathrm{5}}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{4}}\mathrm{A}\mathrm{m}{\stackrel{{\beta }^{-},10h}{\to }}_{\mathrm{9}\mathrm{6}}^{\mathrm{2}\mathrm{4}\mathrm{4}}\mathrm{C}\mathrm{m}$

Кюрій-244 продовжує захоплювати нейтрони, перетворюючись на більш важкі ізотопи ²⁴⁵Cm, ²⁴⁶Cm, ²⁴⁷Cm,²⁴⁸Cm (ізотопи з непарною масою утворюються у меншій кількості), тому після розділення продуктів реакцій утворюється суміш ізотопів. Чистий (97 %) ізотоп кюрій-248 можна отримати в результаті альфа-розпаду каліфорнію-252Шаблон:Sfn.

Використання

Потужність тепловиділення кюрію-242 становить 3 вати на грам (вище ніж у плутонію), тому кюрій може використовуватися у радіоізотропних генераторах, що є джерелами енергії для багатьох космічних апаратів.

Кюрій-244 використовується як джерело альфа-випромінювання у спектрометрі APXS, що працює на кількох космічних місіях.

Література

• Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
• Шаблон:Книга

Посилання

• Curium Шаблон:Webarchive at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Кюрий на Webelements Шаблон:Webarchive
• Кюрий в Популярной библиотеке химических элементов Шаблон:Webarchive
• Holleman, Arnold F. and Wiberg, Nils Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102 Edition, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• Penneman, R. A. and Keenan T. K. The radiochemistry of americium and curium Шаблон:Webarchive, University of California, Los Alamos, California, 1960
• NLM Hazardous Substances Databank — Curium, Radioactive Шаблон:Webarchive