Fatos sobre o Californium

Califórnio é um elemento sintético radioativo não encontrado na natureza. É um actinídeo: um dos 15 elementos metálicos radioativos encontrados na parte inferior da tabela periódica. O metal puro é branco prateado, maleável e tão macio que pode ser facilmente fatiado com uma lâmina de barbear. Californium é moderadamente reativo quimicamente. Ele mancha lentamente ao ar em temperatura ambiente - pequenos pedaços ou folhas de metal começam a oxidar, mas não violentamente.

Apenas os fatos

• Número atômico (número de prótons no núcleo): 98
• Símbolo atômico (na tabela periódica dos elementos): Cf
• Peso atômico (massa média do átomo): 251
• Densidade: Desconhecida
• Fase à temperatura ambiente: Sólido
• Ponto de fusão: 1.652 F (900 C)
• Ponto de ebulição: Desconhecido
• Número de isótopos (átomos do mesmo elemento com um número diferente de nêutrons): 20 isótopos cujas meias-vidas são conhecidas com números de massa 237 a 256.
• Isótopos mais comuns: Sem isótopos de ocorrência natural

Todos os isótopos de califórnio são radioativos. O Cf-251 é o mais estável, com meia-vida de cerca de 800 anos. O isótopo Cf-252 é um emissor de nêutrons muito forte, o que significa que tem a propriedade incomum de emitir nêutrons quando se separa. Os isótopos que se comportam dessa forma são muito incomuns, de acordo com o Chemistry Explained. O Cf-252 é usado em uma variedade de indústrias: aplicações militares, detectores de metal e como uma forma de detectar fadiga e tensão de metal em aviões.

Descoberta

Em 1950, os cientistas americanos Stanley Thompson, Kenneth Street, Albert Ghiorso e Glenn Seaborg produziram califórnio pela primeira vez em um laboratório na Universidade da Califórnia, Berkeley. Foi o sexto elemento transurânio sintético ("além" do urânio) no grupo dos actinídeos a ser descoberto. A descoberta ocorreu quando os químicos bombardearam o cúrio-242 com partículas alfa (átomos de hélio sem elétrons) em um acelerador de partículas de ciclotron de 60 polegadas, de acordo com Chemicool.com.

Cada reação nuclear criou Cf-245 - um isótopo com meia-vida de cerca de 45 minutos - e um nêutron livre. Os cientistas produziram cerca de 700 mil átomos de Cf-245, apenas o suficiente para fazer um cubo com lados medindo apenas 27 nanômetros, de acordo com a Chemicool. Após uma análise química, os cientistas confirmaram que um novo elemento havia sido descoberto.

Em 1958, o califórnio foi isolado em grandes quantidades (1,2 microgramas) pela primeira vez por Thompson e o pesquisador Burris Cunningham no Materials Testing Reactor em Idaho por meio de irradiação de nêutrons prolongada (cinco anos) de plutônio-239.

Usos

Cf-252, um isótopo de califórnio com meia-vida de 2.645 anos, é uma fonte de nêutrons muito forte. Um micrograma (0,000001 gramas) de Cf-252 produz 170 milhões de nêutrons por minuto, de acordo com o Laboratório Jefferson. Este isótopo tem uma variedade de usos, incluindo atuar como emissor de nêutrons, fornecendo nêutrons para a inicialização de reatores nucleares. Também é usado como fonte de nêutrons para detectar minérios de ouro e prata por meio de uma técnica conhecida como ativação de nêutrons. É usado em medidores de umidade de nêutrons, dispositivos que podem detectar camadas de água e óleo em poços de petróleo, de acordo com o Jefferson Lab.

O isótopo Cf-252 é um material alvo para a produção de elementos transcalifórnio. Por exemplo, o elemento 118, oganesson, o elemento mais pesado, foi produzido quando os cientistas bombardearam o califórnio com íons de cálcio, de acordo com a Chemicool. Cf-252 também é usado para tratar câncer cervical e pode ajudar a analisar o teor de enxofre do petróleo.

Nova pesquisa

Ainda há muito a aprender sobre os elementos mais pesados ​​da tabela periódica, como califórnio, berquélio e einstênio. Thomas E. Albrecht-Schmitt, professor de química da Florida State University e seu grupo de pesquisa estudam as propriedades químicas e físicas desses elementos. A pesquisa deles sobre como eles se relacionam com outros elementos está reescrevendo livros didáticos.

Um dos primeiros problemas de estudar o califórnio, no entanto, é realmente pegar um pedaço dele. Após anos de negociações com o Departamento de Energia dos Estados Unidos, Albrecht-Schmitt recebeu 5 miligramas de califórnio por meio de uma doação para a universidade. Esses 5 mg passaram por vários experimentos, levando à descoberta de que o califórnio tem a capacidade de se ligar e separar outros materiais, de acordo com um estudo à imprensa publicado no Science Daily.

Um dos estudos de Albrecht-Schmitt, publicado na revista Nature Communications, revelou que o califórnio é um elemento transicional, o que significa que ajuda a ligar uma parte da tabela periódica à seguinte. Especificamente, o califórnio compartilha propriedades com os três elementos actinídeos anteriores na tabela - amerício, cúrio e berquélio - assim como os três actinídeos que vêm depois dele - einsteínio, férmio e mendelévio.

Os actinídeos consistem em 15 elementos metálicos radioativos, de actínio (Ac, número atômico 89) a lawrencium (Lr, número atômico 103) na tabela periódica. Os membros mais pesados ​​são extremamente instáveis ​​e não ocorrem naturalmente.

"Descobrimos que o califórnio representa um lugar na série de elementos actinídeos (Ac a Lr) onde a química muda fundamentalmente em relação aos actinídeos anteriores", disse Albrecht-Schmitt .

"Começando no califórnio e fortalecendo através do einstênio, férmio e mendelévio, e finalmente maximizando no nobélio, o estado de oxidação 2+ passa a dominar a química desses elementos", explicou. "Para califórnio até mendelévio, o estado 2+ é metaestável, e isso cria propriedades químicas e físicas que são significativamente afetadas pela transferência de carga dos ligantes para os metais."

"Os físicos chamam isso de 'instabilidade de valência' e isso dá origem a uma série de recursos eletrônicos imprevistos, como mudanças de ligação que são mais semelhantes aos metais de transição do que aos lantanídeos."

Albrecht-Schmitt observou que esta pesquisa é importante por dois motivos: "Primeiro, o califórnio é o elemento mais pesado pelo qual as propriedades químicas e físicas em massa podem ser medidas", explica ele. "Suas propriedades eletrônicas estão sendo significativamente afetadas por seus elétrons internos se movendo em facções significativas da velocidade da luz. Assim, o califórnio é um banco de ensaio para medir como os efeitos relativísticos alteram a química."

"Em segundo lugar, embora essas propriedades sejam menos pronunciadas em actinídeos mais leves como o plutônio, eles ainda estão presentes e podem ser capitalizados em processos de separação que são usados ​​para reciclar combustível nuclear usado e ajudar a mitigar o legado ambiental da Guerra Fria", disse ele.

Quem sabia?

• O califórnio é o elemento mais pesado que foi produzido em quantidades pesáveis.
• O espectro de Cf-254 foi observado em supernovas.
• O Oak Ridge National Laboratory no Tennessee é o único produtor de Cf-252 para o governo dos EUA.
• O califórnio é considerado um elemento transurânio, que significa "além do urânio" na tabela periódica. O urânio é o elemento número 92, portanto, os elementos com números atômicos maiores que 92 são elementos transurânicos.
• Cf-252 é usado para tratar alguns cânceres cervicais e cerebrais quando a radiação é ineficaz.
• Apenas alguns compostos de califórnio foram produzidos e estudados, incluindo óxido de califórnio (CfO3), tricloreto de califórnio (CfCl3) e oxicloreto de califórnio (CfOCl).