Apskatīt Kalifornijs izejas kodu

{{Elementa infokaste
|                 tips = aktinīds
|      kārtas skaitlis = 98
|             7. čaula = 2
|             6. čaula = 8
|             5. čaula = 28
|             4. čaula = 32
|             3. čaula = 18
|             2. čaula = 8
|             1. čaula = 2
|              simbols = Cf
|             atommasa = [251]
|   valences elektroni = [Rn]5f<sup>10</sup>7s<sup>2</sup>
|       tabulas attēls = [[Attēls:Cf-TableImage.png|250px]]
|               attēls = [[Attēls:Californium.jpg|180px]]
|  oksidēšanas pakāpes = +2, '''+3''', +4
|  elektronegativitāte = 1,3
|              blīvums = 15 100
|  kušanas temperatūra = 1173 K (900&nbsp;°C)
| viršanas temperatūra = 
}}

'''Kalifornijs''' ir mākslīgi radīts [[radioaktivitāte|radioaktīvs]] [[aktinīdi|aktinīdu]] grupas [[ķīmiskais elements]] ar [[ķīmiskais simbols|simbolu]] '''Cf''' un [[atomskaitlis|atomskaitli]] 98. Tas ir sudrabaini balts [[metāli|metāls]], kas periodiskajā tabulā atrodas starp [[berklijs|berkliju]] un [[einšteinijs|einšteiniju]]. Kalifornijs pirmo reizi iegūts 1950. gada februārī [[Kalifornijas Universitāte (Bērkli)|Kalifornijas Universitātē]], [[Bērkli]] pilsētā, bombardējot [[kirijs|kirija]] izotopus ar [[alfa daļiņa|alfa daļiņām]].<ref name="Britannica"/> Elementa nosaukums cēlies no [[Kalifornija]]s štata nosaukuma un universitātes, kur tas tika atklāts. Kalifornijam ir relatīvi maza aprēķinātā [[kritiskā masa]] (aptuveni 5 kg), kas teorētiski ļautu to izmantot maza izmēra [[kodolieroči|kodolieroču]] izgatavošanā,<ref>{{tīmekļa atsauce |title=I. Key Nuclear Explosive Materials |url=https://www.isis-online.org/publications/fmct/primer/Section_I.html |website=isis-online.org |accessdate={{dat|2025|2|9||bez}} |language=en}}</ref> taču šādam pielietojumam tā augstā radioaktivitāte un īsais pussabrukšanas periods padara to nepraktisku. Nelielos daudzumos to izmanto [[kodolreaktors|kodolreaktoros]] un kā spēcīgu pārvietojamu [[neitrons|neitronu]] avotu, īpaši kodolrūpniecībā, medicīnā un materiālu analīzē.

== Vēsture ==
Kalifornijs tika atklāts 1950. gada februārī [[Kalifornijas Universitāte (Bērkli)|Kalifornijas Universitātē]], [[Bērkli]] pilsētā, [[Amerikas Savienotās Valstis|Amerikas Savienotajās Valstīs]].<ref name="Britannica"/> To sintezēja zinātnieku grupa, kuru vadīja [[Stenlijs Tompsons]] (''Stanley G. Thompson''), [[Alberts Giorso]] (''Albert Ghiorso'') un [[Glenns Sīborgs]] (''Glenn T. Seaborg''), bombardējot [[kirijs|kirija]] (<sup>242</sup>Cm) izotopus ar [[alfa daļiņa|alfa daļiņām]] (hēlija kodoliem) 60 collu [[ciklotrons|ciklotronā]].<ref name="Britannica">{{tīmekļa atsauce |title=Californium |url=https://www.britannica.com/science/californium |publisher=Encyclopedia Britannica |accessdate={{dat|2025|2|9||bez}} |language=en}}</ref> Reakcijas rezultātā izveidojās kalifornija-245 izotops, kas vēlāk tika identificēts kā jauns ķīmiskais elements. Elementa nosaukums ‘kalifornijs’ (''californium'') cēlies no [[Kalifornija]]s štata un Kalifornijas Universitātes nosaukuma, kur tas tika atklāts. Tas ir otrais elements, kura nosaukums ir saistīts ar kādu ģeogrāfisko vietu ASV (pirmais bija [[berklijs]], kas nosaukts Bērkli pilsētas vārdā). Zinātnieki izvēlējās šo nosaukumu, lai godinātu universitāti, kas devusi būtisku ieguldījumu [[transurānu elements|transurānu elementu]] atklāšanā un [[kodolķīmija]]s attīstībā.

== Fizikālās un ķīmiskās īpašības ==
Kalifornijs ir sudrabaini balts [[metāli|metāls]], kas [[normāli apstākļi|normālos apstākļos]] atrodas cietā agregātstāvoklī. Tas ir mīksts un kaļams, līdzīgi kā citi [[aktinīdi]]. Gaisā tas pakāpeniski apklājas ar oksīda slāni, kas samazina tā spīdumu.

Kalifornija [[blīvums]] ir aptuveni 15,1 g/cm³,<ref name="rsc.org">{{tīmekļa atsauce |title=Californium |url=https://periodic-table.rsc.org/element/98/californium |website=periodic-table.rsc.org |accessdate={{dat|2025|2|9||bez}} |language=en}}</ref> kas ir līdzīgs dažu citu aktinīdu blīvumam. Tā [[kušanas temperatūra]] ir 900 °C.<ref name="rsc.org"/> Daži avoti norāda, ka [[viršanas temperatūra]] nav eksperimentāli precīzi noteikta,<ref name="rsc.org"/><ref name="azom">{{tīmekļa atsauce |author1=G.P. Thomas |title=Californium (Cf) - Discovery, Occurrence, Production, Properties and Applications of Californium |url=https://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=7913 |publisher=AZO Materials |accessdate={{dat|2025|2|9||bez}} |language=en}}</ref> jo elements sadalās augstā temperatūrā, kamēr citi avoti viršanas temperatūru min aptuveni 1470 °C.<ref>{{tīmekļa atsauce |title=Californium |url=https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/element/Californium |website=pubchem.ncbi.nlm.nih.gov |accessdate={{dat|2025|2|9||bez}} |language=en}}</ref> Šīs pretrunas var rasties no grūtībām precīzi izmērīt kalifornija viršanas temperatūru tā augstās radioaktivitātes un ierobežotā daudzuma dēļ.

Kalifornijs ir ļoti reaktīvs metāls, kas ātri oksidējas gaisā un reaģē ar skābekli, mitrumu un skābēm. Tas veido savienojumus ar dažādiem [[nemetāli]]em, piemēram, kalifornija [[oksīdi|oksīdu]] (Cf₂O₃) un kalifornija [[fluorīds|fluorīdu]] (CfF₃). Šim elementam ir dažādas [[Oksidēšanas pakāpe|oksidēšanās pakāpes]], bet visstabilākā ir +3, kas raksturīgi arī citiem aktinīdiem. Kalifornijs veido ūdenī šķīstošus [[sāļi|sāļus]], piemēram, kalifornija [[hlorīdi|hlorīdu]] (CfCl₃), kas ķīmiskos pētījumos var būt izmantojami.

== Izotopi ==
Kalifornijs ir izteikti [[radioaktivitāte|radioaktīvs]] elements, un tam ir zināmi vairāk nekā 20 [[izotops|izotopi]], kuru [[masas skaitlis]] svārstās no 237 līdz 256. No tiem stabilākais ir kalifornijs-251, kura [[pussabrukšanas periods]] ir 898 gadi, taču visbiežāk izmantotais ir kalifornijs-252, kura pussabrukšanas periods ir 2,645 gadi. Kalifornijs-252 izstaro lielu daudzumu neitronu, tāpēc to izmanto kā neitronu avotu dažādās rūpniecības un medicīnas nozarēs, piemēram, to izmanto ātrās gamma neitronu aktivācijas analīzē ([[PGNAA]]), lai analizētu [[akmeņogles]], [[cements|cementu]] un [[minerāls|minerālus]], kā arī [[sprāgstvielas|sprāgstvielu]], [[mīna|mīnu]] un neeksplodējušas munīcijas noteikšanai un identifikācijai.<ref>{{laikraksta atsauce |title=Production, distribution and applications of californium-252 neutron sources |journal=Appl Radiat Isot |date=2000 Oct-Nov |volume=53 |issue=4-5 |page=785-92 |doi=10.1016/s0969-8043(00)00214-1 |language=en}}</ref> Turklāt kalifornijs-252 tiek izmantots kā neitronu avots [[naftas urbums|naftas urbumu]] izpētē, lai noteiktu urbumu potenciālo produktivitāti.<ref name="ORNL">{{tīmekļa atsauce |title=ORNL begins implementation of new californium-252 production contract |url=https://www.ornl.gov/news/ornl-begins-implementation-new-californium-252-production-contract |publisher=Oak Ridge National Laboratory |accessdate={{dat|2025|2|9||bez}} |language=en}}</ref>

Izotopa <sup>249</sup>Cf pussabrukšanas periods ir 351 gads, bet <sup>250</sup>Cf — 13,08 gadi.<ref name="jlab">{{tīmekļa atsauce | url= https://education.jlab.org/itselemental/iso098.html | title= Isotopes of the Element Californium | publisher= Jefferson Lab | accessdate= 2025. gada 9. februārī | language= en}}</ref> Pārējo izotopu pussabrukšanas periods ir stipri mazāks.

Zemāk kā piemērs parādīta kalifornija izotopa <sup>251</sup>Cf sabrukšana. Tas vispirms [[alfa sabrukšana]]s rezultātā kļūst par [[kirijs|kiriju]] (Cm), bet pēc tam kirijs atkārtoti alfa sabrukšanas rezultātā kļūst par [[plutonijs|plutoniju]] (Pu). Visbeidzot plutonijs [[bēta sabrukšana]]s rezultātā pārvēršas par [[amerīcijs|amerīciju]] (Am).

: <math>\mathrm{^{251}_{\ 98}Cf\ \xrightarrow[898 \ y]{\alpha} \ ^{247}_{\ 96}Cm\ \xrightarrow[15{,}6 \cdot 10^6 \ y]{\alpha} \ ^{243}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [4{,}956 \ h]{\beta^-} \ ^{243}_{\ 95}Am}</math>

: <small>Norādīti pussabrukšanas periodi: y — gadi, h — stundas.</small>

Savukārt sabrūkot izotopam <sup>252</sup>Cf, 96,908 % ir alfa sabrukšana, bet atlikušie 3,092 % ir [[spontāna skaldīšanās]].<ref>{{publikācijas atsauce |author1=Donald A. Hicks, John Ise, Jr., Robert V. Pyle |title=Spontaneous-Fission Neutrons of Californium-252 and Curium-244 |url=https://archive.org/details/sim_physical-review_1955-06-01_98_5/page/n307 |journal=Physical Review |date=1 June, 1955 |volume=98 |issue=5 |page=1521-1523 |doi=10.1103/PhysRev.98.1521}}</ref>

== Iegūšana un sintēze ==
Kalifornijs ir mākslīgi sintezēts elements, un dabā tas nav sastopams.<ref name="Britannica"/> Tā iegūšana ir sarežģīts un ilgstošs process, kas prasa vairāku kodolreakciju virkni. Kaliforniju iegūst [[kodolsintēze]]s reakcijās, bombardējot [[kirijs|kirija]] izotopus (Cm-242 vai Cm-244) ar [[alfa daļiņa|alfa daļiņām]] (hēlija kodoliem) augstas enerģijas [[daļiņu paātrinātājs|daļiņu paātrinātājos]] vai [[kodolreaktors|kodolreaktoros]] ilgstoši pakļaujot kiriju neitronu apstarojumam.

Kodolsintēzes process notiek šādi. Sākumā kirijs-242 vai kirijs-244 tiek ievietots augstas neitronu plūsmas reaktorā, kur tas pakāpeniski uztver neitronus un pārvēršas par smagākiem kirija izotopiem.<ref name="azom"/><ref name="ORNL"/><ref>{{tīmekļa atsauce |title=Complete Guide to Californium |url=https://frontier-cf252.com/blog/complete-guide-californium/ |publisher=Frontier Technology |accessdate={{dat|2025|2|9||bez}} |language=en}}</ref> Bēta sabrukšanas rezultātā iegūtie kirija izotopi pārvēršas [[berklijs|berklijā]] (Bk-249), kas pēc tam uztver vēl vienu neitronu un sabrūk par kaliforniju-249. Turpmākajā neitronu absorbcijā kalifornijs-249 tālāk uztvert neitronus, veidojot citus kalifornija izotopus, piemēram, kaliforniju-252, kas ir praktiski nozīmīgākais izotops.

Tā kā kalifornija sintēze ir ārkārtīgi sarežģīta un laikietilpīga, to iegūst tikai dažās specializētās kodolpētniecības laboratorijās. Lielākais kalifornija ražotājs pasaulē ir [[Oukridžas Nacionālā laboratorija]] (''Oak Ridge National Laboratory''), kur kaliforniju sintezē augstas plūsmas izotopu reaktorā ([[HFIR]]).<ref name="ORNL"/>

Pēc sintēzes kalifornijs tiek ķīmiski attīrīts, izmantojot jonu apmaiņas [[hromatogrāfija|hromatogrāfiju]] vai šķīdinātāju ekstrakciju, lai atdalītu to no citiem aktinīdiem un radioaktīvajiem piemaisījumiem.<ref>{{laikraksta atsauce |author1=Burns, Jonathan D.; Van Cleve, Shelley M.; Smith, Edward Hamilton; Boll, Rose Ann |title=Californium purification and electrodeposition |journal=Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry |date=30 novembris 2014 |doi=10.1007/s10967-014-3815-5}}</ref> Tā kā iegūtie kalifornija daudzumi ir ļoti mazi (tikai daži miligrami gadā), attīrīšanas process ir rūpīgi kontrolēts un laikietilpīgs.

== Atsauces ==
{{atsauces}}

== Ārējās saites ==
{{sisterlinks-inline}}
{{enciklopēdiju ārējās saites}}

{{Periodiskā sistēma}}
{{autoritatīvā vadība}}

[[Kategorija:Ķīmiskie elementi]]
[[Kategorija:Aktinīdi]]