Anar al contingut

Berkelio

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Archiu:Berkelium metal.jpg
Berkelio

El berkelio és un element sintètic de la taula periòdica el símbol de la qual és el Bk i el seu número atómico és 97. Pertany a la série dels actínits i elements transuránicos.[1] El seu nom és un homenage a la ciutat de Berkeley, Califòrnia,[2] a on es troba el Laboratori de Radiació de l'Universitat de Califòrnia, Ho varen descobrir en 1949 S. G. Thompson, A. Ghiorso i G. T. Seaborg en l'Universitat de Califòrnia en Berkeley.[3] El berkelio va ser el quint element transuránido sintètic descobert després del neptuni, plutoni, curio i americio.

Una chicoteta mostra d'un líquit blau en una pipeta de plàstic, sostinguda per una mà protegida per un guant gros.
Berkelio en solució

El isòtop principal del berkelio és el berkelio-249,[4] el qual se sintetisa en cantitats ínfimes en un reactor nuclear d'alt fluix, especialment en el Oak Ridge National Laboratory de Tennessee, Estats Units, i en el Research Institute of Atomic Reactors de Dimitrovgrad, Rússia. Per a produir l'isòtop berkelio-247, es irradia l'isòtop sintètic curio-244, que és molt escàs, en partícules alfa d'alta energia.

Des de 1967, la producció total de berkelio en els Estats Units a penes supera la cantitat d'un gram. No existix, puix, una aplicació pràctica del berkelio, aparte de l'investigació científica, que se centra principalment en la síntesis d'elements transuránicos més pesats i transactínidos.[5] En l'any 2009, en Oak Ridge, es va preparar una cantitat de 22 miligrams de berkelio-249 per mig de la irrradiación durant 250 dies, seguida d'un procés de purificació de 90 dies. Esta mostra va ser utilisada per a sintetisar, en 2009 i per primera volta, l'element ununseptio en el Joint Institute for Nuclear Research, Rússia, despuix de ser bombardejat en ions de calcio-48 durant 150 dies. Este experiment va ser la culminació de la colaboració entre Rússia i els Estats Units per a la síntesis dels elements 113 al 118.


El berkelio és un metal radiactiu, bla i de color plateado blanquecino. L'isòtop berkelio-249 emet electrons de baixa energia i per lo tant és relativament segura la seua manipulació. No obstant, el seu vida mija és de 330 dies i, en desintegrar-se, dona com a resultat californi-249, un emissor de partícules alfa molt potent i perillós. Esta transformació gradual resulta especialment problemàtica quan s'estudien les propietats del berkelio elemental i els seus composts químics, ya que la formació del californi no solament produïx contaminació química, sino també dany per radiació autoinfligido, ademés de ser termógeno per les partícules alfa que emet.

Característiques

[editar | editar còdic]

Físiques

[editar | editar còdic]
Capes seqüencials d'esferes dispostes de dalt a avall: GRGBGRGB (G=verda, R=roig, B=blava)
Empaquetamiento compacte doble-hexagonal en la seqüència de capes ABAC en l'estructura cristalina de α-berkelio (A: vert, B: blau, C: roig)

El berkelio és un actínit metal bla, de color blanc plateado i radiactiu. En la taula periòdica, es troba a la dreta de l'actínit curio, a l'esquerra de l'actínit californi i baix del lantànit terbi en el que compartix moltes similituts en propietats físiques i químiques. La seua densitat de 14,78 g/cm3 se situa entre la del curio (13,52 g/cm3) i la del californi (15,1 g/cm 3), de la mateixa manera que el seu punt de fusió de 986 °C, inferior al del curio (1340 °C) pero superior al del californi (900 °C).[6] El berkelio és relativament suau i té un dels mòduls de compresibilidad més baixos entre els actínits, aproximadament 20 GPa (2Plantilla:I Pa).[7]

Els ions de berkelio(III) presenten dos picos aguts de fluorescència a 652 nanómetros (llum roja) i 742 nanómetros (roig profunt – infrarrojo propenc) per transicions en la capa f-electrons. L'intensitat relativa d'estos picos depén de la potència d'excitació i la temperatura de la mostra. Esta emissió es pot observar, per eixemple, despuix de dispersar ions de berkelio en un vidre de silicat, fonent el vidre en presència d'òxit o halur de berkelio.[8][9]


Entre 70 K i la temperatura ambiente, el berkelio es comporta com un material paramagnético Curie-Weiss en un moment magnètic efectiu de 9,69 magnetones de Bohr (µB) i una temperatura de Curie de 101 K. Este moment magnètic és casi igual al valor teòric de 9,72 µB calculat dins del model d'acoplament L-S atòmic simple. En gelar-se a aproximadament 34 K, el berkelio experimenta una transició a un estat antiferromagnético.[10] La entalpia de dissolució en àcit clorhídric en condicions estàndar és −600 kJ/mol, d'a on la entalpia estàndar de formació (ΔfH°) de Plantilla:Chem2 ions s'obté com −601 kJ/mol. El potencial d'electrodo estàndar Plantilla:Chem2/Bk és −2,01 V.[11] El potencial de ionisació d'un àtom de berkelio neutre és 6.23 eV.[12]

Alótropos

[editar | editar còdic]

En condicions ambientals, el berkelio assumix la seua forma α més estable que té una simetria hexagonal, grup espacial P63/mmc, paràmetros de ret de 341 p. m. i 1107 p. m.. El cristal té una estructura de doble empaquetamiento compacte hexagonal en la seqüència de capes ABAC i també és isotípico (que té una estructura similar) en α-lantano i α-formes d'actínits més allà del curio.[13] Esta estructura cristalina canvia en la pressió i la temperatura. Quan es comprimix a temperatura ambiente a 7 GPa, el α-berkelio es transforma en la modificació β, que té un cúbic centrat en les cares (fcc) simetria i grup espacial Fm3m. Esta transició ocorre sense canvis en el volum, pero la entalpia aumenta en 3,66 kJ/mol.[14] Despuix d'una major compressió a 25 GPa, el berkelio es transforma en una estructura d'ortorrómbico γ-berkelio similar a la de el α-urani. Esta transició va acompanyada d'una disminució del volum del 12 % i la deslocalisació dels electrons en la capa d'electrons 5f.[15] No s'observen més transicions de fase fins a 57 GPa.[16][17]


En calfar-se, el α-berkelio es transforma en una atra fase en un entramat fcc (pero llaugerament diferent de el β-berkelio), grup espacial FmPlantilla:Overlinem i la constant d'entramat de 500 p. m.; esta estructura fcc és equivalent al empaquetamiento més propenc en la seqüència ABC. Esta fase és metaestable i tornarà gradualment a la fase original de α-berkelio a temperatura ambiente.[13] Es creu que la temperatura de la transició de fase és prou propenca al punt de fusió.[18][19][20]

Químiques

[editar | editar còdic]

Com tots els actínits, el berkelio es dissol en varis àcit inorgànics acuosos, lliberant hidrogen gaseós i convertint-se en l'estat berkelio(III). Este trivalente estat d'oxidació (+3) és el més estable, especialment en solucions acuosas,[21][22] pero també es coneixen composts de berkelio tetravalent (+4)[23] i possiblement divalente (+2). L'existència de sals divalentes de berkelio és incerta i només s'ha reportat en fosos mixts de clorur de lantano(III)-clorur d'estronci.[24][25]> Un comportament similar s'observa per a l'anàlec lantànit del berkelio, el terbi.[26] Les solucions acuosas dels ions Plantilla:Chem2 són verts en la majoria dels àcit. El color dels ions Plantilla:Chem2 és groc en àcit clorhídric i taronja-groc en àcit sulfúric.[24][27][28] El berkelio no reacciona ràpidament en el oxigen a temperatura ambiente, possiblement per la formació d'una capa protectora d'òxit en la superfície. No obstant, reacciona en metals fosos, hidrogen, halógenos, calcógenos i pnicógenos per a formar varis composts binarios.[10][18]

Ocurrència

[editar | editar còdic]

Tots els isòtops del berkelio tenen una vida mija massa talla per a ser un nucleido primordial. Per lo tant, qualsevol berkelio primordial -és dir, el berkelio present en la Terra durant la seua formació- ya s'ha descompost.


En la Terra, el berkelio es concentra sobretot en certes zones, que es varen utilisar per a les proves d'armes nuclears atmosfèriques entre 1945 i 1980, aixina com en els llocs dels incidents nuclears, com el desastre de Chernóbil, el accident de Three Mile Island i el accident de el B-52 de la base aérea de Thule de 1968. L'anàlisis dels restants en el lloc de proves de la primera arma termonuclear dels Estats Units, Ivy Mike, (1 de novembre de 1952, Atolón Enewetak), va revelar altes concentracions de varis actínits, inclós el berkelio. Per raons de secret militar, este resultat no es va publicar fins a 1956.[29]

Els reactors nuclears produïxen principalment, entre els isòtops del berkelio, el berkelio-249. Durant l'almagasenament i abans de l'eliminació del combustible, la major part es degrada a californi-249. Este últim té una vida mija de 351 anys, que és relativament llarga en comparació als atres isòtops produïts en el reactor,[30] i, per tant, no és desijable en els productes d'eliminació.

Els elements transuránicos des del americio fins al fermi, inclós el berkelio, es donaven de forma natural en el reactor nuclear natural de Oklo, pero ya no ho fan.[31]

El berkelio és també un dels elements que s'han detectat en la Estrela de Przybylski.


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ Fonaments de radioquímica (en és), UAEM. ISBN 9789688355664.
  2. ↑ Fochi, Gianni (2001). El secret de la química (en és), Edicions Robinbook. ISBN 9788495601278.
  3. ↑ Brau, Luis Alberto (1978). Taula periòdica en espiral i propietats zonals (en és), Reverte. ISBN 9788429170610.
  4. ↑ (2003) el+berkelio+és&hl=és&sa=X&vore=0ahUKEwj0orf_14LZAhUCvBQKHawcBZoQ6AEIODAD#v=onepage&q=is%C3%B3tope%20principal%20de el%20berkelio%20és&f=false Diccionari de química (en és), Editorial Complutense. ISBN 9788489784727.
  5. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  6. ↑ Hammond C. R. "The elements" in Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  7. ↑ Benedict, U. (1984). "Study of actinide metals and actinide compounds under high pressures". Journal of the Less Common Metals. 100: 153–170.
  8. ↑ “Emission profile of Bk(III) in a silicate matrix: anomalous dependence on excitation power” . Journal of Alloys and Compounds 271-273: 854–858. doi:10.1016/S0925-8388(98)00233-3.
  9. ↑ Rita Cornelis, Joe Caruso, Helen Crews, Klaus Heumann Handbook of elemental speciation II: species in the environment, food, medicine & occupational health. Volume 2 of Handbook of Elemental Speciation, John Wiley and Sons, 2005, ISBN 0-470-85598-3 p. 553
  10. ↑ 10,0 10,1 Peterson y Hobart, 1984, p. 45.
  11. ↑ “A new determination of the enthalpy of solution of berkelium metal and the standard enthalpy of formation of Bk3+ (aq)” . Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 43 (12): 3209. doi:10.1016/0022-1902(81)80090-5.
  12. ↑ Peterson y Hobart, 1984, p. 34.
  13. ↑ 13,0 13,1 Peterson, J. R.; Fahey, J. A.; Baybarz, R. D. (1971). "The crystal structures and lattice parameters of berkelium metal". J. Inorg. Nucl. Chem. 33 (10): 3345–51.
  14. ↑ Peterson y Hobart, 1984, p. 44.
  15. ↑ Itie, J. P.; Peterson, J. R.; Haire, R. G.; Dufour, C.; Benedict, U. (1985). "Delocalisation of 5f electrons in berkelium-californium alloys under pressure". Journal of Physics F: Metal Physics. 15 (9): L213.
  16. ↑ “Estudi de metals actínits i composts actínits baix altes pressions” . Journal of the Less Common Metals 100: 153– 170. doi:10.1016/0022-5088(84)90061-4.
  17. ↑ Jove, David A. PA228 Diagrames de fase dels elements, University of Califòrnia Press, 1991, ISBN 0-520-07483-1 p. 228
  18. ↑ 18,0 18,1 Hobart, David E.; Peterson, Joseph R. (2006). "Berkelium". In Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (PDF). Vol. 3 (3rd ed.). Dordrecht, the Netherlands: Springer. pp. 1444–98.
  19. ↑ “Algunes propietats del berkelio metàlic i l'aparent tendència cap al caràcter divalente en els metals actínits del transcurio” . Inorg. Nucl. Chem. Lett. (1). doi:10.1016/0020-1650(72)80092-8.
  20. ↑ “Vapor pressure and thermodynamics of Bk-249 metal” . J. Chem. Phys. (3). doi:10.1063/1.443975. Bibcode: 1982JChPh..77.1464W.
  21. ↑ “Spectroscopic and Computational Characterization of Diethylenetriaminepentaacetic Acid/Transplutonium Chelates: Evidencing Heterogeneity in the Heavy Actinide(III) Séries” (en) . Angewandte Chemie International Edition 57 (17): 4521–4526. doi:10.1002/anie.201709183. ISSN 1521-3773. PMID 29473263.
  22. ↑ “Bond Covalency and Oxidation State of Actinide Ions Complexed with Therapeutic Chelating Agent 3,4,3-LI(1,2-HOPO)” . Inorganic Chemistry 57 (9): 5352–5363. doi:10.1021/acs.inorgchem.8b00345. ISSN 0020-1669. PMID 29624372.
  23. ↑ Deblonde, Gauthier; Sturzbecher-Hoehne, Manuel; Rupert, Peter; An, Dahlia; Illy, Marie-Claire; Ralston, Corie; brabec, Jiri; de Jong, Wibe; Strong, Roland; Abergel, Rebecca (2017). "Chelation and stabilization of berkelium in oxidation state +IV". Nature Chemistry. 9 (9): 843–849.
  24. ↑ 24,0 24,1 Peterson y Hobart, 1984, p. 55.
  25. ↑ “Pulse radiolysis studies of berkelium(III): preparation and identification of berkelium(II) in aqueous perchlorate mija” . Inorganic Chemistry 27 (4): 597. doi:10.1021/ic00277a005.
  26. ↑ Thompson, Stanley G.; Seaborg, Glenn T. (1950). "Chemical properties of berkelium"
  27. ↑ Holleman y Wiberg, 2007, p. 1956.
  28. ↑ Greenwood y Earnshaw, 1997, p. 1265.
  29. ↑ “Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris” . Physical Review 102 (1): 180–182. doi:10.1103/PhysRev.102.180. Bibcode: 1956PhRv..102..180F.
  30. ↑ NNDC contributors (2008). Alejandro A. Sonzogni (Database Manager) (ed.): «Chart of Nuclides». Upton, New York: National Nuclear Data Center, Brookhaven National Laboratory.
  31. ↑ Emsley, John. Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements, New edició, New York, NY: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-960563-7.
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Berkelio&oldid=719205»