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锎,元素符号Cf,原子序数98,原子量251,核外电子排布5f107s2,位于第七周期ⅢB族。电负性1.3,主要氧化数+2、+3、+4。人工合成的超铀元素。同位素都有放射性。易挥发。熔点900℃。在室温到900℃之间有三种结晶变体。化学性质活泼。已制得氧化物、卤化物、氢氧化物、硝酸盐、硫酸盐等。1950年由美国人汤普森、小斯特里特、乔索和西博格用加速的α粒子轰击百万分之几克的锔-242构成的靶,首次合成同位素锎-245(半衰期44分钟)。可用作高通量的中子源。自然界不存在。直到1975年,全世界大约合成了1克锎。
中文名
锎,金属锎
元素读音
kāi
英文名
CALIFORNIUM
元素符号
Cf
分子量
251
熔点
900℃
沸点
1745℃
CAS登录号
7440-71-3
晶体结构
晶胞为六方晶胞。
元素类型
金属

目录

发现人:汤普森(S.G.Thompson)、小斯特里特(K.Street Jr.)、乔索(A.Chiorso)和西博格

发现年代:1950年

科学家们在1952年氢弹试爆的残骸物中也发现了锎元素的存在,但锎并不是一定要氢弹爆炸才能产生。1950年,美国核化学家汤普森(S.G.Thompson)、小斯特里特(K.Street Jr.)、乔索(A.Chiorso)和西博格(G.T.Seaporg)等人用氦离子轰击锔从而产生了锎。

资源分布

锎在地壳中并不存在,因为它的核不稳定,昂贵是因为其稀有以及合成的难度大。直到1975年,全世界才大约有1克的锎。所以它是最贵的元素。美国某工厂制造锎252,到80年累计产2克,价格由初期1000美圆每微克降至目前10美圆每微克。这就是说1994年之前价格就已经由10亿美圆/克降至1千万美圆/克了!

制备方法

因为锎金属与氟化锂相比具有较高的蒸气压,所以很难用氟化物的锂还原方法来制备,但在制备少量(<10μg)的金属时也可通过还原三氟化锎而制得。制备锎金属优选的方法是通过用La金属还原锎的氧化物制得,但所制备金属量须在2mg以上

理化性质

锎
物理特性

熔 点(℃):900

密度(g/cc,300K):15.1

比 热/J/gK:

蒸发热/KJ/mol:

熔化热/KJ/mol:

导电率/106/cm:

导热系数/W/cmK:0.1

原子数据:

原子半径/&Aring;:

原子体积/cm3/mol:

离子半径/&Aring;:0.934

共价半径/&Aring;:

氧化态:3

电子构型:1s2 2s2p6 3s23p63d10 4s24p64d104f14 5s25p65d105f10 6s26p6 7s2

同位素及放射线: Cf-245[44m] Cf-246[1.5d] Cf-247[3.1h] Cf-248[334d] Cf-249[351y] Cf-250[13y] Cf-251(放 α[900y]) Cf-252[2.6y] Cf-253[17.8d] Cf-254[60.5d]

外围电子层排布:5f10 7s2

晶体数据:

晶胞为六方晶胞。

晶胞参数:

a = 338 pm

b = 338 pm

c = 1102.5 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

化学特性

锎的化学性质活泼,与其他+3价锕系元素相似。有水溶性的硝酸盐、硫酸盐、氯化物和过氯酸盐;它的氟化物、草酸盐、氢氧化物在水溶液中沉淀。利用耙子同位素和轰击粒子的种种组合,已发现了几种锎的同位素:246Cf、249Cf、251Cf、252Cf、254Cf等。251Cf半衰期为900年;249Cf半衰期为360年;252Cf半衰期为2.64年;254Cf半衰期为64天。

应用价值

锎是少数具有实际用途的超铀元素之一,利用某些锎同位素是强中子射源的特性,锎能够用于启动核反应堆,还可以使用在中子衍射技术和中子谱学(英语:Neutron spectroscopy)中对材料进行研究。另外,锎可用来合成质量数更高的元素,例如以钙-48离子撞击锎-249可合成第118号元素Uuo。但在处理锎的时候,也因此必须考虑到放射性的问题。当锎累积在动物的骨骼组织时,将破坏红血球的形成,影响造血功能。

医疗

由于锎的特性,在医药上有其特殊的用途,在核医学领域可用来治疗恶性肿瘤,在治疗癌症方面有人称它为“难得的治癌圣手”。由于锎-252中子源可以做得很小很细,这是其它中子源所做不到的,所以把中子源经过软管送到人体腔内器官肿瘤部位,或者植入到人体的肿瘤组织内进行治疗。特别是对子宫癌、口腔癌、直肠癌、食道癌、胃癌、鼻腔癌等,锎-252中子治疗都有相当好的疗效。

1968年医用锎源被用来治疗首例病人,中子近距离治疗法由此诞生。中子治癌是最先进的癌症治疗方法之一,治疗效果优于当前被广泛使用的放疗。它无须让病人全身接受放射性射线,而是利用特制的施源器将中子源送入人体或肿瘤内进行腔内、管内或组织间照射,放射反应轻且能够彻底杀死癌细胞。

核研究

锎-252为一种强中子射源,有着几个应用的范畴。每微克的锎每分钟能够产生1.39亿颗中子,因此在核研究领域里,锎可以被用作核反应堆的中子启动源。

探测

由于中子能够穿透物质,所以锎也可以用在探测器中,如燃料棒扫描仪,使用中子射线照相术(英语:neutron radiography)来探测飞机和武器部件的腐蚀、问题焊接点、破裂及内部湿气,以及便携式金属探测器等。中子湿度计(英语:)利用锎-252来寻找油井中的水和石油,为金银矿的实地探测提供中子源,以及探测地下水的流动。1982年锎-252的主要用途按用量比例分别为:反应炉启动源(48.3%)、燃料棒扫描仪(25.3%)及活化分析(19.4%)。到了1994年,大部份的锎-252都用于中子射线照相(77.4%),而燃料棒扫描仪(12.1%)和反应炉启动源(6.9%)则成了次要的应用范围。

在中国的应用发展

中国生产和应用锎-252中子源始于20世纪90年代。1992年中国原子能科学研究院与俄罗斯原子反应堆院在北京成立了合资企业“北京双原同位素技术有限公司”,在中国原子能科学研究院同位素所建立了锎-252中子源生产线。由俄罗斯原子反应堆院提供锎-252原料和工艺设备,在中国生产锎-252中子源。



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