عنصر کالیفرنیم

کالیفرنیم عنصری از جدول تناوبی با عدد اتمی 98 است که به گروه سوم و تناوب هفتم تعلق دارد. این عنصر با نماد شیمیایی Cf نمایش داده شده و در دسته ی عناصر اکتینیدها قرار دارد. عنصر کالیفرنیم رادیواکتیو بوده و به وسیله هوا، بخار و اسیدها تاثیرپذیری دارد. این عنصر در درجه ششم عنصر ترانس اورانیومی قرار دارد.

تاریخچه عنصر کالیفرنیم

در سال 1950 برای اولین بار شناسایی عنصر کالیفرنیم به وسیله گروهی شامل گلن سیبرگ، استنلی تامسون، آلبرت جیورشو و کنت استریت در آمریکا انجام شد. نام آن نیز برگرفته از نام دانشگاه و ایالت کالیفرنیا در آمریکا است. عنصر کالیفرنیم به طور مصنوعی و با بمباران Cm²⁴² با استفاده از یون های هلیم سنتز می شود. ایزوتوپ تولید شده از این عنصر با فرایند مذکور، عنصر کالیفرنیم 245 با 44 دقیقه نیمه عمر است.

تولید فقط چند میلی گرم از کالیفرنیم چند سال طول کشید. تولید این عنصر به مقدار 1,2 میلی گرم توسط تامسون و محقق بوریس کانینگهام انجام شد که این دانشمندان کالیفرنیم را با تابش نوترونی پلوتونیوم 239 در مدت زمان 5 سال جداسازی کردند. از ایزوتوپ 252 کالیفرنیم تا امروز، 63 میلی گرم تولید شده است.

خواص عنصر کالیفرنیم

عنصر کالیفرنیم بعد از اینشتینیم به عنوان دومین عنصری است که به اندازه ای تولید شدند که می توان با چشم غیر مسلح، آن ها را مشاهده کرد. این عنصر در دمای اتاق به حالت فیزیکی جامد بوده و فلزی سفید نقره ای است. عنصر کالیفرنیم در دمای 900 درجه سانتی گراد ذوب شده و هنوز نقطه جوش آن تعیین نشده است. برای این عنصر دو ساختار کریستالی می توان مشاهده کرد. این دو ساختار یکی در زیر دمای 900 درجه سانتی گراد و دیگری در دمای بالاتری از این دما، با فشار بالا شکل می گیرد.

یکی از خواص این عنصر، تیره شدن در دمای اتاق است که خیلی آسان انجام می شود. عنصر کالیفرنیم در حالت خلوص، قابل انعطاف بوده و با چاقو برش داده می شود. اگر این عنصر را در محیطی به دور از فضای ایزوله نگهداری آن قرار دهند و دمای 300 درجه سانتی گراد به آن وارد کنند، تبخیر می شود.

خاصیت مغناطیسی عنصر کالیفرنیم در دمای 51 درجه کلوین به شکل فرومغناطیس است. اما اگر دما بین 48 تا 66 درجه کلوین باشد، خاصیت ضد فرومغناطیسی دارد. همچنین اگر دمای بالاتر از 160 درجه کلوین باشد، این عنصر خاصیت پارامغناطیسی نشان می دهد.

ایزوتوپ های عنصر کالیفرنیم

تعداد ایزوتوپ هایی که از عنصر کالیفرنیم تا به امروز شناسایی شده است، 20 مورد است که عدد جرمی آن ها بین 237 تا 256 است. اما به دلیل رادیواکتیو بودن، هیچ ایزوتوپ طبیعی از آن مشاهده نمی شود. از جمله ایزوتوپ های رادیواکتیو این عنصر می توان به کالیفرنیم 249 با 351 سال نیمه عمر، کالیفرنیم 251 با 900 سال نیمه عمر، کالیفرنیم 248 با 334 روز و کالیفرنیم 250 با 13 سال نیمه عمر اشاره کرد.

یکی از رادیوایزوتوپ های این عنصر، کالیفرنیم 252 است که می تواند با قدرت تابش نوترون انجام دهد. به طوری که در هر دقیقه، 170 میلیون نوترون از این رادیوایزوتوپ منتشر می سود. همین عامل باعث شده است که در نگهداری آن از حفاظ های مناسبی به کار گرفته شود.

این ویژگی سرشار بودن از نوترون سبب شده است که از عنصر کالیفرنیم استفاده های زیادی شود. به طوری که در تعیین لایه های آب و نفت دار و همچنین پیمایش رطوبت نوترونی استفاده می شود.

کاربرد عنصر کالیفرنیم

همان طور که گفته شد، عنصر کالیفرنیم غنی از نوترون بوده و می تواند در صنایع مختلف به کار گرفته شود. یکی از کاربردهای این عنصر به عنوان روشی برای شناسایی استرس فلزات در هواپیما است و نقش یک فلزیاب را دارد. ایزوتوپ کالیفرنیم 252 در درمان سرطان دهانه رحم می تواند به کار برده شود. از این عنصر در کشف فلزاتی چون طلا و نقره، تجزیه و تحلیل محتوای گوگرد نفت، در ساخت فلزیاب های قابل حمل در تشخیص طلا و نقره و شناسایی لایه های آب و روغن در چاه های نفت استفاده می شود.

در انفجارهای ستاره ای که به نام ابرنواخترها شناخته می شوند، عنصر کالیفرنیم احتمال دارد که تولید شود.

اثرات عنصر کالیفرنیم در سلامتی

عنصر کالیفرنیم به عنوان عنصری رادیواکتیو و منتشر کننده نوترون، باعث ایجاد عوارضی از جمله انتشار این مواد سمی در خاک، اقیانس ها، آب و دریاها می شود. در نتیجه این مواد وارد بدن جانداران و گیاهان می شود. یکی از مهمترین مضرات رادیواکتیو به ژنتیک ساختار گونه های زنده است.