Curium

Curium
←  Americium | Berkeley  →
96 Gd ↑ Cm ↓ (Upn) 96 cm_
Vzhled jednoduché látky
vzorek kuria
Vlastnosti atomu
Jméno, symbol, číslo	Curium / Curium (Cm), 96
Skupina , období , blok	3 (zastaralé 3), 7, f-prvek
atomová hmotnost ( molární hmotnost )	247,0703  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronická konfigurace	[Rn] 5f 7 6d 1 7s 2
Poloměr atomu	299 hodin
Chemické vlastnosti
Elektronegativita	1,3 (Paulingova stupnice)
Elektrodový potenciál	Cm←Cm 3+ -2,06 V Cm←Cm 2+ -1,2 V
Oxidační stavy	+3, +4
Ionizační energie (první elektron)	581 (6,02)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamické vlastnosti jednoduché látky
Hustota (v n.a. )	13,51 g/cm³
Teplota tání	1613 tis .
Teplota varu	3383 tis .
Molární tepelná kapacita	27 [1]  J/(K mol)
Molární objem	18,28  cm³ / mol
Krystalová mřížka jednoduché látky
Příhradová konstrukce	Šestihranný
Parametry mřížky	a=3,496 c=11,33 [2]
poměr c / a	3.24
Číslo CAS	7440-51-9

Curium ( chemická značka - Cm , z lat.  Curium ) - chemický prvek 3. skupiny (podle zastaralé klasifikace vedlejší podskupina třetí skupiny, IIIB) sedmé periody periodického systému chemických prvků D. I. Mendělejev s atomovým číslem 96.

Patří do rodiny aktinidů .

Jednoduchá látka curium je stříbřitě syntetizovaný radioaktivní transuranový kov .

Historie

Po dokončení prací souvisejících s plutoniem se pozornost výzkumníků v Metallurgical Laboratory (nyní Argonne National Laboratory ) obrátila na syntézu a identifikaci nových prvků transuranu [3] . Na této práci se podíleli G. Seaborg , A. Ghiorso , L. O. Morgan a R. A. James . Po poměrně dlouhou dobu nebylo možné syntetizovat a identifikovat prvky č. 95 a č. 96, protože se předpokládalo, že budou připomínat plutonium a poměrně snadno oxidují do šestimocného stavu. Ale v roce 1944 , kdy bylo zjištěno, že tyto prvky jsou analogy lanthanoidů a jsou zahrnuty do zvláštní skupiny zvané aktinidy , došlo k objevu. Curium bylo první objevené v roce 1944. Byl získán ostřelováním 239 Pu částicemi α .

Separace americia a kuria byla spojena s velkými obtížemi, protože jsou chemicky velmi podobné. Obtížnost odloučení se odráží v původních názvech prvků „pandemonium“ a „delirium“, což v latině znamená „peklo“ a „nesmysl“. Byly odděleny iontovou výměnou za použití iontoměničové pryskyřice Dowex-50 a a-hydroxyisobutyrátu amonného jako eluentu .

Curium izolovali L. V. Werner a I. Perlman v roce 1947 jako hydroxid získaný z hydroxidu americia vystaveného ozařování neutrony .

Původ jména

Pojmenován po Pierru a Marii Curieových , po vzoru gadolinia  umístěného přímo nad ním v periodické tabulce , pojmenované po chemikovi Johanu Gadolinovi [4] . V symbolu prvku (Cm) jeho latinského názvu označuje první písmeno příjmení Curie, druhé jméno Mary a poslední písmeno celé jméno Curium [5] .

Fyzikální vlastnosti

Kompletní elektronická konfigurace atomu kuria je : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 14 5d 10 6p 6 5f 1 7 6

Curium je stříbřitý radioaktivní kov. Nejstabilnější izotop je 247 cm.

Chemické vlastnosti

Nejstabilnější oxidační stav kuria ve vodném roztoku je +3 [6] . Oxidační stav +4 byl pozorován v pevné fázi ve formě sloučenin, jako je oxid kuritý a fluorid kuritý [7] . Ve vodném roztoku má iont Cm 3+ barvy od bílé po světle zelenou [8] .

Studium chemie kuria je komplikováno jeho vysokou radioaktivitou: roztoky jeho solí podléhají intenzivnímu zahřívání a radiolýze .

Získání

V jaderných reaktorech vznikají určité izotopy kuria. Postupným záchytem neutronů jádry cílových prvků uranu nebo plutonia dochází k akumulaci atomů kuria. Jedna tuna vyhořelého jaderného paliva obsahuje asi 20 gramů kuria. Po nahromadění kuria v dostatečném množství se izoluje chemickými metodami zpracování, koncentruje se a vzniká oxid kuria.

Curium je extrémně drahý kov. Pro rok 2014 se používá pouze v nejdůležitějších oblastech jaderné technologie. Přesto v USA a Rusku existují tzv. curium programy, jejichž hlavním úkolem je [9] :

• Maximální zvýšení množství kuria v ozářeném palivu.
• Maximální zkrácení doby výroby kuria.
• Vývoj racionálních technologií pro ozařování paliv a vývoj složení paliv.
• Snížení ceny kuria.

Je to dáno tím, že poptávka po kuriu v jeho hlavních oblastech použití mnohonásobně převyšuje nabídku. Získání dostatečného množství kuria může vyřešit problém výroby kompaktních vesmírných reaktorů, letadel s jadernými motory atd.

Podle zprávy komise Ruské akademie věd v čele s akademikem V. A. Tartakovským ze dne 23. dubna 2010 vznikla na výzkumných reaktorech Státního vědeckého centra RIAR ( Dimitrovgrad ) unikátní technologie výroby kuria-244 [ 10] .

Izotopy a jejich aplikace

Curium - 242 cm/11,75 gasihustota(oxiduforměve I přes relativně krátký poločas rozpadu je produktem jeho alfa rozpadu znatelně dlouhodobější plutonium-238 , díky kterému tepelný zdroj na bázi kuria-242 vydrží znatelně déle než např. polonium, ale zároveň čas znatelně ztratí uvolňováním tepla (protože dceřiný produkt rozpadu má znatelně menší specifickou aktivitu, a tedy i specifické uvolňování tepla). Integrovaná energie alfa rozpadu jednoho gramu kuria-242 za rok je přibližně 480 kWh .

Další důležitou oblastí použití kuria-242 je výroba vysoce výkonných neutronových zdrojů pro „zapálení“ (spuštění) speciálních jaderných reaktorů.

Těžší izotop kuria, curium-244, má podobné vlastnosti (poločas rozpadu 18,11 let [11] ). Je to také alfa zářič, ale jeho výkon je nižší, kolem 2,83 wattu/gram. S určitou malou pravděpodobností (1,37·10 −6 [11] ) podléhá curium-244 spontánnímu štěpení, což významně přispívá k pozadí neutronového záření z vyhořelého jaderného paliva některých reaktorů.

Curium-245 (poločas rozpadu 8,25 tisíc let [11] ) je perspektivní pro vytvoření kompaktních jaderných reaktorů s ultravysokým uvolňováním energie. Hledají se způsoby, jak efektivně vyrobit tento izotop, který je téměř čistým alfa zářičem (pravděpodobnost spontánního štěpení 6,1·10 −9 ) [11] .

Nejdéle žijící izotop kuria je alfa-aktivní (bez známek jiných typů radioaktivního rozpadu) curium-247, které má poločas rozpadu 15,6 milionů let [11] .

Zabezpečení

Při použití kuria se do těla vstřebá pouze 0,05%, z toho 45% se ukládá v játrech ( poločas rozpadu  je asi 20 let), 45% je v kostech (poločas rozpadu je asi 50 let) , zbývajících 10 % se z těla vyloučí [12] . Při vdechování kuria se mnohem lépe vstřebává do těla [13] . Intravenózní podávání roztoků solí kuria krysám vedlo ke kostním nádorům a inhalace kuria vedla k rakovině plic a jater [12] .

Některé produkty rozpadu kuria vyzařují silné beta a gama záření [12] .

Izotopy curium-242 a curium-244 mají extrémně vysokou radiotoxicitu, zatímco curium-242 s kratším poločasem rozpadu je extrémně silný jed, mnohem nebezpečnější než curium-244. Toxicita kuria, stejně jako všech transuranových prvků , závisí na izotopovém složení a zvyšuje se s podílem nuklidů emitujících alfa s relativně krátkou životností .

Poznámky

1. ↑ Editorial: Knunyants I. L. (šéfredaktor). Chemická encyklopedie: v 5 svazcích - Moskva: Sovětská encyklopedie, 1990. - T. 2. - S. 560. - 671 s. — 100 000 výtisků.
2. ↑ WebElements Periodická tabulka prvků | curium | krystalové struktury . Získáno 10. srpna 2010. Archivováno z originálu 17. července 2010. (neurčitý)
3. ↑ Rich, 1985 , str. 115.
4. ↑ Goldanský, 1953 , str. 144.
5. ↑ Leenson, 2017 , Curium.
6. ↑ Penneman, str. 24
7. ↑ Keenan, Thomas K. (1961). „První pozorování vodného tetravalentního kuria“. Journal of the American Chemical Society . 83 (17): 3719. doi : 10.1021 /ja01478a039 .
8. ↑ Greenwood, s. 1265
9. ↑ Elementiáda . Datum přístupu: 25. prosince 2015. Archivováno z originálu 25. prosince 2015. (neurčitý)
10. ↑ Zpráva komise pro zkoušení prací Petrika V.I. Získáno 23. dubna 2010. Archivováno z originálu 3. května 2010. (neurčitý)
11. ↑ 1 2 3 4 5 6 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. Hodnocení jaderných vlastností Nubase2020  // Chinese Physics  C. - 2021. - Sv. 45 , iss. 3 . - S. 030001-1-030001-180 . - doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
12. ↑ 1 2 3 Curium Archivováno 14. března 2013 na Wayback Machine (v němčině)
13. ↑ Hammond CR "The elements" v Template:RubberBible86th

Literatura

• Gol'danskii V. I. Element č. 96 - Curium // Nové prvky v periodickém systému D. I. Mendělejeva / Ed. vyd. K. V. Astakhov. - M . : Nakladatelství Akademie věd SSSR, 1953. - S. 144-145. — 168 str. — (Populárně naučná řada).
• Kuzněcov V.I. 96. prvkem je curium. Praktické využití kuria // Transuraniové prvky. - M . : Poznání, 1969. - S. 17-19. — 48 s. — (Fyzika, astronomie).
• Leenson, Ilya. Jazyk chemie. Etymologie chemických názvů . - M. : Korpus, 2017. - 464 s. — ISBN 978-5-17-095739-2 .
• Bohatý V. I. Koně a jezdci (curium, americium) // Při hledání živlů. - M .: Chemie, 1985. - S. 115-117. — 168 str.
• Curium Data Sheets , ORNL 1966
• Curium Data Sheets , ORNL 1973

Odkazy

•  Curium on Webelements
• Curium v ​​Popular Library of Chemical Elements , Nauka Publishing House, 1977.

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online) katolík (1997-…) Treccani Universalis
V bibliografických katalozích	GND : 4148404-6 J9U : 987007538486405171 LCCN : sh85034863 NDL : 00575294