Кюрій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Кюрій (Cm)
Атомний номер 96
Зовнішній вигляд простої речовини сріблястий м'який радіоактивний метал
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 247,0703 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 299 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 5,9914 кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Rn] 5f7 6d1 7s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 169 пм
Радіус іона n/a пм
Електронегативність (за Полінгом) 1,3
Електродний потенціал Cm←Cm3+ -2,06В
Cm←Cm2+ -1,2В
Ступені окиснення 4, 3
Термодинамічні властивості
Густина 13,51 г/см³
Молярна теплоємність n/a Дж/(К·моль)
Теплопровідність 8,7[1] Вт/(м·К)
Температура плавлення 1613 К
Теплота плавлення 13,85 кДж/моль
Температура кипіння 3383 К
Теплота випаровування 345[1] кДж/моль
Молярний об'єм 18,28 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки Гексагональна
Період ґратки a=3,496 Å, c=11,331 Å
Відношення с/а n/a
Температура Дебая n/a К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
CMNS: Кюрій у Вікісховищі

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[ред. | ред. код]

Марія і П'єр Кюрі

Вперше елемент був синтезований в університеті Берклі, Каліфорнія, Гленом Сіборгом, Ральфом Джеймсом[en] та Альбертом Ґіорсо в 1944 році, під час бомбардування плутонію іонами гелію (альфа-частинками)[2].

Кюрій названий на честь Марії та П'єра Кюрі, аналогічно тому як його аналог серед лантаноїдів, гадоліній названий на честь фінського хіміка Югана Гадоліна[2].

Фізичні властивості[ред. | ред. код]

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 ґратки[3].

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 [3].

Ізотопи[ред. | ред. код]

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[4]:

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[5].

Хімічні властивості[ред. | ред. код]

Оскільки кюрій є порівняно доступним, відомо багато його сполук[6]: 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 окисниками[7].

Отримання[ред. | ред. код]

Кюрій отримують шляхом тривалого опромінювання плутонію нейтронами. Потужні потоки нейтронів виникають під час роботи ядерних реакторах, 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 кюрію[8]. Кюрій є найважчим елементом, що доступний у грамових кількостях (хоча для досліджень зазвичай використовуються міліграми металу)[2].

Ланцюжок атомних реакцій, що призводять до перетворення плутонію на кюрій можна записати як[9]:

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-252[8].

Використання[ред. | ред. код]

Потужність тепловиділення кюрію-242 становить 3 вати на грам (вище ніж у плутонію)[10], тому кюрій може використовуватися у радіоізотропних генераторах, що є джерелами енергії для багатьох космічних апаратів[11].

Кюрій-244 використовується як джерело альфа-випромінювання у спектрометрі APXS, що працює на кількох космічних місіях[12].

Примітки[ред. | ред. код]

Література[ред. | ред. код]

  • 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
  • L.R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger. Actinium // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. — 4. — Дордрехт, Нідерланди : Springer Science & Business Media, 2010. — Т. 1. — 4191 с. — ISBN 978-94-007-0211-0.

Посилання[ред. | ред. код]