Kirijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije

Kirijum
Opšta svojstva
Ime, simbolkirijum, Cm
Izgledsrebrnasto metalan, u mraku svetli ljubičasto
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Gd
↑
Cm
↓
(Upn)
americijum ← kirijum → berklijum ‍
Atomski broj (Z)96
Grupa, periodagrupa N/D, perioda 7
Blokf-blok
Kategorija  aktinoid
Rel. at. masa (Ar)243,0613893(22)[1]
Maseni broj247 (najstabilniji izotop)
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 25, 9, 2
Fizička svojstva
Tačka topljenja1613 K ​(1340 °‍C, ​2444 °F)
Tačka ključanja3383 K ​(3110 °‍C, ​5630 °F)
Gustina pri s.t.13,51 g/cm3
Toplota fuzije13,85 kJ/mol
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 1788 1982
P (Pa) 103 104 105
na T (K)
Atomska svojstva
Elektronegativnost1,3
Energije jonizacije1: 581 kJ/mol
Atomski radijus174 pm
Kovalentni radijus169±3 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​dupla zbijena heksagonalna
(dHCP)
Dupla zbijena heksagonalna (dHCP) kristalna struktura za kirijum
Električna otpornost1,25 µΩ·m[2]
Magnetni rasporedantiferomagnetično-paramagnetična tranzicija pri 52 K[2]
CAS broj7440-51-9
Istorija
Imenovanjeimenova po Mariji Kiri i Pjeru Kiriju
OtkrićeGlen T. Siborg, Ralf A. Džejms, Albert Giorso (1944)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
242Cm syn 160 d SF –
α 238Pu
243Cm syn 29,1 y α 239Pu
ε 243Am
SF –
244Cm syn 18,1 y SF –
α 240Pu
245Cm syn 8500 y SF –
α 241Pu
246Cm syn 4730 y α 242Pu
SF –
247Cm syn 1,56×107 y α 243Pu
248Cm syn 3,40×105 y α 244Pu
SF –
250Cm syn 9000 y SF –
α 246Pu
β− 250Bk
reference • Vikipodaci

Kirijum (Cm, lat. curium) hemijski je element iz grupe aktinoida.[3] Ime je dobio po prezimenu Marije Sklodovske-Kiri i Pjera Kirija. Kirijum je hemijski veoma aktivan, razlaže vodu, i njegova hemijska aktivnost je slična manganu. Kirijum se obično javlja sa oksidacionim brojem + IV. Soli kirijuma su rastvorljive u vodi. Gradi rastvorljive nitride, nitrite, sulfide, sulfite, hloride, bromide, nerastvorljiva jedinjenja sa ugljenikom silicijumom i fosforom. U prirodi se javlja u količinama približno istim kao kalifornijum. Celokupna količina kirijuma na Zemlji iznosi 0,0001 grama. Kirijum nastaje bombardovanjem plutonijuma 241 helijumom 4. Gradi jon 2+. Ovaj jon je vrlo jako redukciono sredstvo. Oksiduje zlato, jod, brom, hlor, sumpor kao i mnoge metale.[4]

Istorija[uredi | uredi izvor]

60-inčni ciklotron

Kirijum je tokom 1944. godine otkrio Glen T. Siborg sa svojim saradnicima Ralf A. Džejmsom i Albertom Giorsom. Oni su u seriji eksperimenata koristili su 60-inčni ciklotron na Univerzitetu Kalifornije u Berkliju. Nakon neptunijuma i plutonijuma, bio je to treći tranuranijski element otkriven nakon 1940. godine. Njegova sinteza desila se mnogo pre nego što je sintetiziran element koji se u periodnom sistemu nalazi jedno mjesto pre kirijuma, americijum.[5][6]

Za dobijanje novog elementa korišteni su pretežno oksidi polaznih elemenata. U tom procesu, najpre se rastvor plutonijum-nitrata (i to izotopa 239Pu) nanosio na foliju načinjenu od platine, površine oko 0,5 cm2. Nakon toga rastvor je isparavao a ostatak se žario do nastanka oksida (PuO2). Nakon bombardovanja uzorka u ciklotronu, on se rastvarao sa azotnom kiselinom te ponovno pomoću koncentrovanog vodenog rastvora amonijum hidroksida da bi se istaložio u vidu hidroksida. Ostatak se rastvarao u perhlornoj kiselini. Daljnji tok odvajanja sledio je pomoću jonskih izmenjivača. U nizu eksperimenata nastajala su dva različita izotopa: 242Cm i 240Cm.

Prvi izotop 242Cm dobijen je u julu/augustu 1944. nakon bombardiranja uzorka 239Pu alfa-česticama. Pri tome je u takozvanoj (α,n)-reakciji nastajao željeni izotop i jedan neutron:

Nesumnjiva identifikacija novog elementa izvršena je na osnovu karakterističnih nivoa energije emitovanih alfa-čestica pri raspadu. Vreme poluraspada tih alfa-raspada prvobitno je procenjeno na oko 150 dana (162,8 dana[7] po aktuelnim podacima).

Drugi, kratkoživeći izotop 240Cm, koji je takođe nastao bombardovanjem plutonijuma 239Pu alfa-česticama, otkriven je tek kasnije u martu 1945. godine:

Vreme poluraspada ovog izotopa najpre je procenjeno na 26,7 dana (dok je prema aktuelnim podacima izmereno 27 dana[7]).

Zbog Drugog svetskog rata koji je tada trajao, otkriće novog elementa nije odmah objavljeno. Za postojanje ovog elementa javnost je saznala na neobičan način: u američkoj radio emisiji Kviz Kids, 11. novembra 1945. jedan od mlađih slušalaca upitao je čuvenog Glena Siborga koji je tom prilikom bio gost, da li je tokom Drugog svetskog rata u sklopu istraživanja nuklearnog oružja otkriven neki novi element. Siborg je potvrdno odgovorio na pitanje i time je istovremeno otkrio i postojanje elementa sa sledećim najmanjim atomskim brojem, americijuma.[8] Ova objava desila se pre zvaničnog izveštaja podnesenog na simpoziju Američkog hemijskog društva.

Otkriće kirijuma (izotopa 242Cm i 240Cm), njegovo dobijanje i jedinjenja kasnije su patentirani pod nazivom Element 96 i njihove kompozicije, pri čemu se kao pronalazač pojavljuje samo Glen T. Siborg.[9] Ime kirijum izabrano je analogno imenu elementa gadolinijuma, metalu retkih zemalja, koji se u periodnom sistemu elemenata nalazi tačno iznad kirijuma. Odabirom imena ukazana je čast bračnom paru Pjer i Marija Kiri, čiji je naučni rad bio ključna prekretnica u istraživanju radioaktivnosti. Time je nastavljen trend davanja imena gadolinijuma, koji je takođe dobio ime po poznatom istraživaču retkih zemalja, Johanu Gadolinu.[5]

Prve merljive količine ovog elementa sačinili su Luis B. Verner i Isador Perlman 1947. u obliku hidroksida. Radilo se o 40 μg izotopa 242Cm koji je nastao bombardovanjem izotopa americijuma 241Am.[10] U elementarnom obliku dobijen je tek 1951. reakcijom redukcije kirijum(III) fluorida sa barijumom.[11][12]

Osobine[uredi | uredi izvor]

U periodnom sistemu, kirijum sa atomskim brojem 96 nalazi se u grupi aktinoida, njegov prethodnik je americijum, a naredni element je berklijum. Njegov analog u grupi lantanoida je gadolinijum.

Fizičke[uredi | uredi izvor]

Kirijum je veštački, radioaktivni metal. Dosta je tvrd, a po izgledu je srebrnasto-beo slično kao i gadolinijum, njegov analog među lantanoidima. I pod drugim fizičkim i hemijskim osobinama, kirijum mu dosta nalikuje. Njegova tačka topljenja iznosi 1340 °C što je znatno više nego kod prethodnih transuranijskih elemenata: neptunijuma (637 °C[13]), plutonijuma (639 °C) i americijuma (1173 °C). U poređenju s prethodnim, gadolinijum se topi pri 1312 °C. Tačka ključanja kirijum iznosi 3110 °C.

Pri standardnim uslovima temperature i pritiska kirijum postoji samo u obliku α-Cm alotropske modifikacije. Kristalizuje se u heksagonalnom kristalnom sistemu u prostornoj grupi P63/mmc sa parametrima rešetke a = 365 pm i c = 1182 pm kao i četiri formulske jedinice po elementarnoj ćeliji.[14] Kristalna struktura sastoji se iz dvostrukog heksagonalnog, kuglastog gustog pakovanja gde se slojevi ređaju po redosledu ABAC pa je prema tome izotip strukture lantana α-La.

Pri pritisku iznad 23 GPa, α-Cm prelazi u β-Cm. Beta modifikacija se kristalizuje u kubičnom kristalnom sistemu u prostornoj grupi Fmm sa parametrom rešetke a = 493 pm,[14] što odgovara kubnoj površinsko-centriranoj rešetki (fcc) odnosno kubnoj gusto pakovanoj kuglastoj rešetki sa redosledom ABC.

Fluorescencija pobuđenih Cm(III) jona adekvatno je dugovečna, da bi se iskoristila za lasersku spektroskopiju fluorescencijom.[15] Dugo trajanje fluorescencije verovatno je uzrokovano velikom energetskom prazninom između osnovnog stanja 8S7/2 i prvog pobuđenog stanja 6D7/2. To omogućava ciljanu detekciju jedinjenja kirijuma, jer nakon određenog vremena kratkotrajni procesi fluorescencije drugih metalnih jona i organskih supstanci počinju blediti.[16]

Hemijske[uredi | uredi izvor]

Najstabilnije oksidaciono stanje kirijuma je +3. U nekim jedinjenjima ponekad se može javiti i u oksidacionom stanju +4.[17][18] U hemijskom smislu dosta je sličan americijumu i mnogim lantanoidima. U razblaženim vodenim rastvorima, jon Cm3+ je bezbojan a jon Cm4+ svetlo žut.[19] U jače koncentrovanim rastvorima, i jon Cm3+ je takođe svetlo žut.[6][20][21]

Joni kirijuma spadaju u jake Luisove kiseline, zbog čega najstabilnije komplekse gradi sa jakim bazama.[22] Pri tome građenje kompleksa sadrži vrlo nizak udeo kovalentne veze i uglavnom se zasniva na Jonskoj vezi. U svojim osobinama kompleksiranja, kirijum se razlikuje od ranije otkrivenih aktinoida poput torijuma i uranijuma, a i po tome veoma nalikuje na lantanoide.[23]

Izotopi[uredi | uredi izvor]

Kirijum nema niti jedan stabilan izotop već su mu svi radioaktivni. Do danas je poznato dvadeset izotopa i sedam nuklearnih izomera ovog elementa između 233Cm i 252Cm.[7] Najduže vreme poluraspada imaju 247Cm koje iznosi 15,6 miliona godina, te 248Cm sa 348 hiljada godina. Osim njih, izotopi sa nešto dužim vremenima poluraspada su 245Cm (8.500 godina), 250Cm (8.300 godina) i 246Cm (4.760 godina). Pri tome je izotop 250Cm donekle poseban jer se njegov radioaktivni raspad pretežno (oko 86%) sastoji iz spontanog raspada. Izotopi kirijuma koji se tehnički najčešće koriste su 242Cm sa vremenom poluraspada od 162,8 dana i 244Cm sa 18,1 godina.

Poprečni preseci za indukovan raspad putem termičkih neutrona iznose:[24] za 242Cm oko 5 b, 243Cm 620 b, 244Cm 1,1 b, 245Cm 2100 b, 246Cm 0,16 b, 247Cm 82 b i za 248Cm 0,36 b. Ovo odgovara pravilu, prema kojem se većina transuranijskih nuklida sa neparnim brojem neutrona „termički lako cepa”.

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ а б Schenkel, R. (1977). „The electrical resistivity of 244Cm metal”. Solid State Communications. 23 (6): 389. Bibcode:1977SSCom..23..389S. doi:10.1016/0038-1098(77)90239-3. 
  3. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  4. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  5. ^ а б G. T. Seaborg, R. A. James, A. Ghiorso: The New Element Curium (Atomic Number 96), NNES PPR (National Nuclear Energy Series, Plutonium Project Record), vol. 14 B, The Transuranium Elements: Research Papers, Paper No. 22.2, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, 1949 (sažetak; transkript (januar 1948), PDF).
  6. ^ а б Gregg J. Lumetta; Major C. Thompson; Robert A. Penneman; P. Gary Eller (2006). „Curium”. Ур.: Lester R. Morss; Norman M. Edelstein; Jean Fuger. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (PDF). Dordrecht: Springer. стр. 1397—1443. ISBN 1-4020-3555-1. doi:10.1007/1-4020-3598-5_9. Архивирано из оригинала (PDF) 17. 07. 2010. г. Приступљено 17. 01. 2021. 
  7. ^ а б в G. Audi; O. Bersillon; J. Blachot; A. H. Wapstra (2003). „The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A (729): 3—128. Архивирано из оригинала (pdf) 20. 7. 2011. г. Приступљено 3. 1. 2018. 
  8. ^ Rachel Sheremeta Pepling: Americium, Chemical & Engineering News, 2003.
  9. ^ US Patent 3161462, Glenn T. Seaborg, "Element 96 and compositions thereof", issued 15. 12. 1964. 
  10. ^ L. B. Werner, I. Perlman: Isolation of Curium, NNES PPR (National Nuclear Energy Series, Plutonium Project Record), vol. 14 B, The Transuranium Elements: Research Papers, Paper No. 22.5, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, 1949.
  11. ^ J. C. Wallmann; W. W. T. Crane; B. B. Cunningham (1951). „The Preparation and Some Properties of Curium Metal”. J. Am. Chem. Soc. 73 (1): 493—494. doi:10.1021/ja01145a537. 
  12. ^ L. B. Werner; I. Perlman (1951). „First Isolation of Curium”. J. Am. Chem. Soc. 73 (11): 5215—5217. doi:10.1021/ja01155a063. 
  13. ^ WebElements Periodic Table of the Elements: Neptunium physical properties.
  14. ^ а б V. Milman; B. Winkler; C. J. Pickard (2003). „Crystal Structures of Curium Compounds: An ab initio study”. Journal of Nuclear Materials. 322 (2-3): 165—179. doi:10.1016/S0022-3115(03)00321-0. 
  15. ^ M. A. Denecke; A. Rossberg; P. J. Panak; M. Weigl; B. Schimmelpfennig; A. Geist (2005). „Characterization and Comparison of Cm(III) and Eu(III) Complexed with 2,6-Di(5,6-dipropyl-1,2,4-triazin-3-yl)pyridine Using EXAFS, TRFLS, and Quantum-Chemical Methods”. Inorg. Chem. 44: 8418—8425. doi:10.1021/ic0511726. 
  16. ^ J.-C. G. Bünzli; G. R. Choppin (1989). Lanthanide Probes in Life, Chemical and Earth Sciences: Theory and Practice. Amsterdam: Elsevier. 
  17. ^ Thomas K. Keenan (1961). „First Observation of Aqueous Tetravalent Curium”. J. Am. Chem. Soc. 83 (17): 3719—3720. doi:10.1021/ja01478a039. 
  18. ^ L. B. Asprey; F. H. Ellinger; S. Fried; W. H. Zachariasen (1955). „Evidence for Quadrivalent Curium. X-ray Data on Curium Oxides”. J. Am. Chem. Soc. 77 (6): 1707—1708. doi:10.1021/ja01611a108. 
  19. ^ Arnold F. Holleman; Nils Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 изд.). Berlin: de Gruyter. стр. 2149. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  20. ^ C. Keller (1971). The Chemistry of the Transuranium Elements. Weinheim: Verlag Chemie. стр. 544. 
  21. ^ David R. Lide, ур. (1997). CRC Handbook of Chemistry and Physics (78 изд.). Boca Raton: CRC Press. стр. 4—9. 
  22. ^ M. P. Jensen; A. H. Bond (2002). „Comparison of Covalency in the Complexes of Trivalent Actinide and Lanthanide Cations”. J. Am. Chem. Soc. 124 (33): 9870—9877. doi:10.1021/ja0178620. 
  23. ^ G. T. Seaborg (1993). „Overview of the Actinide and Lanthanide (the f) Elements”. Radiochim. Acta. 61: 115—122. doi:10.1524/ract.1993.61.34.115. 
  24. ^ G. Pfennig; H. Klewe-Nebenius; W. Seelmann-Eggebert, ур. (1998). Karlsruher Nuklidkarte (6 изд.). 

Литература[uredi | uredi izvor]

  • Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (II изд.). Oxford: Butterworth-Heinemann. ISBN 0080379419. 
  • 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, University of California, Los Alamos, California, 1960

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Kirijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Киријум&oldid=27548744”