కాలిఫోర్నియం

From LTRC

కాలిఫోర్నియం అనేది ఒక కృత్రిమ రసాయన మూలకం; దీని సంకేతం Cf మరియు పరమాణు సంఖ్య 98. దీనిని మొదట 1950లో లారెన్స్ బర్కిలీ నేషనల్ లాబొరేటరీ (అప్పట్లో యూనివర్సిటీ ఆఫ్ కాలిఫోర్నియా రేడియేషన్ లాబొరేటరీ) లో క్యూరియంను ఆల్ఫా కణాలతో (helium-4 అయాన్లు) తాడనం చేయడం ద్వారా సంశ్లేషణ చేశారు. ఇది ఒక ఆక్టినైడ్ మూలకం, సంశ్లేషణ చేయబడిన ఆరవ ట్రాన్స్‌యురేనియం మూలకం, మరియు కంటితో చూడగలిగేంత పరిమాణంలో ఉత్పత్తి చేయబడిన అన్ని మూలకాలలో (ఐన్‌స్టీనియం తర్వాత) రెండవ అత్యధిక పరమాణు ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంది. దీనికి యూనివర్సిటీ మరియు అమెరికా రాష్ట్రం కాలిఫోర్నియా పేరు పెట్టారు.

సాధారణ పీడనం వద్ద రెండు స్ఫటిక రూపాలు ఉంటాయి: ఒకటి 900 C కంటే ఎక్కువ మరియు మరొకటి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద. అధిక పీడనం వద్ద మూడవ రూపం ఉంటుంది. గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద గాలిలో కాలిఫోర్నియం నెమ్మదిగా రంగు మారుతుంది (tarnishes). కాలిఫోర్నియం సమ్మేళనాలు +3 ఆక్సీకరణ స్థితిని కలిగి ఉంటాయి. కాలిఫోర్నియం యొక్క ఇరవై తెలిసిన ఐసోటోపులలో అత్యంత స్థిరమైనది కాలిఫోర్నియం-251, దీని అర్థ జీవిత కాలం 898 సంవత్సరాలు. ఈ తక్కువ అర్థ జీవిత కాలం కారణంగా, భూమి యొక్క పొరలలో ఈ మూలకం గణనీయమైన పరిమాణంలో కనిపించదు.[note 1] 252Cf, సుమారు 2.645 సంవత్సరాల అర్థ జీవిత కాలంతో, ఎక్కువగా ఉపయోగించే ఐసోటోప్ మరియు దీనిని యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోని ఓక్ రిడ్జ్ నేషనల్ లాబొరేటరీ (ORNL) మరియు రష్యాలోని Research Institute of Atomic Reactors లలో ఉత్పత్తి చేస్తారు.

కాలిఫోర్నియం ఆచరణాత్మక ఉపయోగాలు కలిగిన కొన్ని ట్రాన్స్‌యురేనియం మూలకాలలో ఒకటి. ఈ అనువర్తనాల్లో చాలా వరకు కాలిఫోర్నియం యొక్క కొన్ని ఐసోటోపులు న్యూట్రాన్లను విడుదల చేస్తాయనే వాస్తవాన్ని ఉపయోగిస్తాయి. ఉదాహరణకు, అణు రియాక్టర్లను ప్రారంభించడానికి కాలిఫోర్నియంను ఉపయోగించవచ్చు, మరియు న్యూట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ మరియు న్యూట్రాన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ ఉపయోగించి పదార్థాలను అధ్యయనం చేసేటప్పుడు ఇది న్యూట్రాన్ల వనరుగా ఉపయోగపడుతుంది. ఇది అధిక ద్రవ్యరాశి గల మూలకాల అణు సంశ్లేషణలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది; ఒగానెసన్ (మూలకం 118) కాలిఫోర్నియం-249 పరమాణువులను calcium-48 అయాన్లతో తాడనం చేయడం ద్వారా సంశ్లేషణ చేయబడింది. కాలిఫోర్నియం వినియోగదారులు రేడియోలాజికల్ ఆందోళనలను మరియు అస్థి కణజాలంలో బయోఅక్యుమ్యులేషన్ ద్వారా ఎర్ర రక్త కణాల నిర్మాణాన్ని దెబ్బతీసే మూలకం యొక్క సామర్థ్యాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి.

లక్షణాలు

భౌతిక ధర్మాలు

కాలిఫోర్నియం ఒక వెండి-తెలుపు ఆక్టినైడ్ లోహం(Jakubke, 1994, p. 166), దీని ద్రవీభవన స్థానం 900 ± మరియు అంచనా వేయబడిన బాష్పీభవన స్థానం 1743 K.(Haire, 2006, pp. 1522–1523) స్వచ్ఛమైన లోహం సాగే గుణం కలిగి ఉంటుంది మరియు కత్తితో సులభంగా కోయవచ్చు. శూన్యంలో ఉంచినప్పుడు కాలిఫోర్నియం లోహం 300 C పైన ఆవిరి కావడం ప్రారంభిస్తుంది.(Haire, 2006, p. 1526) 51 K కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కాలిఫోర్నియం లోహం ఫెర్రో అయస్కాంతం లేదా ఫెర్రీ అయస్కాంతం (ఇది అయస్కాంతంలా పనిచేస్తుంది), 48 మరియు 66 K మధ్య ఇది యాంటీఫెర్రో అయస్కాంతం (మధ్యంతర స్థితి), మరియు 160 K పైన ఇది పారా అయస్కాంతం (బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రాలు దీనిని అయస్కాంతంగా మార్చగలవు).(Haire, 2006, p. 1525) ఇది లాంతనైడ్ లోహాలతో మిశ్రమ లోహాలను ఏర్పరుస్తుంది, కానీ ఫలితంగా వచ్చే పదార్థాల గురించి తక్కువ సమాచారం ఉంది.(Haire, 2006, p. 1526)

ఈ మూలకం ప్రామాణిక వాతావరణ పీడనం వద్ద రెండు స్ఫటిక రూపాలను కలిగి ఉంటుంది: ఆల్ఫా (α) అని పిలువబడే డబుల్-హెక్సాగోనల్ క్లోజ్-ప్యాక్డ్ రూపం మరియు బీటా (β) అని పిలువబడే ఫేస్-సెంటర్డ్ క్యూబిక్ రూపం.[note 2] α రూపం 600–800 °C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద 15.10 g/cm³ సాంద్రతతో ఉంటుంది మరియు β రూపం 600–800 °C కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద 8.74 g/cm³ సాంద్రతతో ఉంటుంది.(O'Neil, 2006, p. 276) 48 GPa పీడనం వద్ద, పరమాణువు యొక్క 5f ఎలక్ట్రాన్ల డీలోకలైజేషన్ కారణంగా β రూపం ఆర్థోరోంబిక్ స్ఫటిక వ్యవస్థగా మారుతుంది, ఇది వాటిని బంధించడానికి స్వేచ్ఛను ఇస్తుంది.(Haire, 2006, p. 1522)[note 3]

పదార్థం యొక్క బల్క్ మాడ్యులస్ అనేది ఏకరీతి పీడనానికి దాని నిరోధకత యొక్క కొలత. కాలిఫోర్నియం యొక్క బల్క్ మాడ్యులస్ 50 ± 5 GPa, ఇది త్రిసంయోజక లాంతనైడ్ లోహాల మాదిరిగానే ఉంటుంది, కానీ అల్యూమినియం (70 GPa) వంటి మరింత తెలిసిన లోహాల కంటే తక్కువ.(Haire, 2006, p. 1522)

రసాయన ధర్మాలు మరియు సమ్మేళనాలు

మరింత సమాచారం: Californium compounds

ప్రాతినిధ్య కాలిఫోర్నియం సమ్మేళనాలు(Jakubke, 1994, p. 166)[note 4]
స్థితి సమ్మేళనం ఫార్ములా రంగు
+2 కాలిఫోర్నియం(II) బ్రోమైడ్ CfBr2 పసుపు
+2 కాలిఫోర్నియం(II) అయోడైడ్ CfI2 ముదురు ఊదా
+3 కాలిఫోర్నియం(III) ఆక్సైడ్ Cf2O3 పసుపు-ఆకుపచ్చ
+3 కాలిఫోర్నియం(III) ఫ్లోరైడ్ CfF3 ప్రకాశవంతమైన ఆకుపచ్చ
+3 కాలిఫోర్నియం(III) క్లోరైడ్ CfCl3 ఎమరాల్డ్ ఆకుపచ్చ
+3 కాలిఫోర్నియం(III) బ్రోమైడ్ CfBr3 పసుపు రంగు ఆకుపచ్చ
+3 కాలిఫోర్నియం(III) అయోడైడ్ CfI3 నిమ్మ పసుపు
+3 కాలిఫోర్నియం(III) పాలీబోరేట్ Cf[B6O8(OH)5] లేత ఆకుపచ్చ
+4 కాలిఫోర్నియం(IV) ఆక్సైడ్ CfO2 నలుపు గోధుమ
+4 కాలిఫోర్నియం(IV) ఫ్లోరైడ్ CfF4 ఆకుపచ్చ

కాలిఫోర్నియం 4, 3, లేదా 2 ఆక్సీకరణ స్థితులను ప్రదర్శిస్తుంది. ఇది సాధారణంగా చుట్టుపక్కల పరమాణువులు లేదా అయాన్లకు ఎనిమిది లేదా తొమ్మిది బంధాలను ఏర్పరుస్తుంది. దీని రసాయన ధర్మాలు ఇతర ప్రాథమిక 3+ వాలెన్స్ ఆక్టినైడ్ మూలకాలకు(Seaborg, 2004) మరియు ఆవర్తన పట్టికలో కాలిఫోర్నియం పైన ఉన్న లాంతనైడ్ అయిన డిస్ప్రోసియంకు సమానంగా ఉంటాయని అంచనా వేయబడింది.(CRC, 2006, p. 4.8) +4 ఆక్సీకరణ స్థితిలోని సమ్మేళనాలు బలమైన ఆక్సీకరణ కారకాలు మరియు +2 స్థితిలోనివి బలమైన క్షయకరణ కారకాలు.(Jakubke, 1994, p. 166)

ఈ మూలకం గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద గాలిలో నెమ్మదిగా రంగు మారుతుంది, తేమను కలిపినప్పుడు ఈ రేటు పెరుగుతుంది.(O'Neil, 2006, p. 276) కాలిఫోర్నియం వేడి చేసినప్పుడు హైడ్రోజన్, నైట్రోజన్, లేదా చాల్కోజెన్ (ఆక్సిజన్ కుటుంబ మూలకం) తో చర్య జరుపుతుంది; పొడి హైడ్రోజన్ మరియు జల ఖనిజ ఆమ్లాలతో చర్యలు వేగంగా ఉంటాయి.(O'Neil, 2006, p. 276)

కాలిఫోర్నియం కాలిఫోర్నియం(III) కాటయాన్గా మాత్రమే నీటిలో కరుగుతుంది. ద్రావణంలో +3 అయాన్‌ను క్షయకరణం లేదా ఆక్సీకరణం చేయడానికి చేసిన ప్రయత్నాలు విఫలమయ్యాయి.(CRC, 2006, p. 4.8) ఈ మూలకం నీటిలో కరిగే క్లోరైడ్, నైట్రేట్, పెర్క్లోరేట్, మరియు సల్ఫేట్లను ఏర్పరుస్తుంది మరియు ఫ్లోరైడ్, ఆక్సలేట్, లేదా హైడ్రాక్సైడ్గా అవక్షేపించబడుతుంది.(Seaborg, 2004) కాలిఫోర్నియం బోరేట్‌లో గమనించినట్లుగా, సమయోజనీయ ధర్మాలను ప్రదర్శించే అత్యంత భారీ ఆక్టినైడ్ కాలిఫోర్నియం.[1]

ఐసోటోపులు

ప్రధాన వ్యాసం: Isotopes of californium

మరే ఇతర సమాచారం లేని అన్ని అణు డేటా ప్రామాణిక మూలం నుండి:

కాలిఫోర్నియం యొక్క ఇరవై ఐసోటోపులు 237 నుండి 256 వరకు ద్రవ్యరాశి సంఖ్యతో తెలిసినవి; అత్యంత స్థిరమైనవి 898 సంవత్సరాల అర్థ జీవిత కాలంతో 251Cf, 351 సంవత్సరాల అర్థ జీవిత కాలంతో 249Cf, 13.08 సంవత్సరాలతో 250Cf, మరియు 2.645 సంవత్సరాలతో 252Cf. ఇతర ఐసోటోపులన్నీ ఒక సంవత్సరం కంటే తక్కువ అర్థ జీవిత కాలాన్ని కలిగి ఉంటాయి, మరియు వీటిలో చాలా వరకు 20 నిమిషాల కంటే తక్కువ అర్థ జీవిత కాలాన్ని కలిగి ఉంటాయి.

249Cf బెర్కెలియం-249 యొక్క బీటా క్షయం ద్వారా ఏర్పడుతుంది, మరియు భారీ కాలిఫోర్నియం ఐసోటోపులు బెర్కెలియంను అణు రియాక్టర్‌లో తీవ్రమైన న్యూట్రాన్ రేడియేషన్‌కు గురి చేయడం ద్వారా తయారు చేయబడతాయి. కాలిఫోర్నియం-251 అత్యధిక అర్థ జీవిత కాలాన్ని కలిగి ఉన్నప్పటికీ, మరొక న్యూట్రాన్‌తో చర్య (అధిక న్యూట్రాన్ క్రాస్ సెక్షన్) ద్వారా దాని వేగవంతమైన క్షీణత కారణంగా దాని ఉత్పత్తి దిగుబడి తక్కువగా ఉంటుంది.(Haire, 2006, p. 1504)

252Cf చాలా బలమైన న్యూట్రాన్ ఉద్గారిణి, ఇది అత్యంత ప్రమాదకరమైన రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్‌గా మారుతుంది.[2][3][4] 252Cf, 96.9% సమయాల్లో, ఆల్ఫా క్షయం చెంది క్యూరియం-248గా మారుతుంది; మిగిలిన 3.1% క్షయాలు స్వయంసిద్ధ విచ్ఛిత్తి. ఒక మైక్రోగ్రామ్ 252Cf సెకనుకు 2.3 మిలియన్ల న్యూట్రాన్లను విడుదల చేస్తుంది (విచ్ఛిత్తికి సుమారు 3.7 న్యూట్రాన్లు).[5] ఇతర ప్రధాన కాలిఫోర్నియం ఐసోటోపులు (248-251) కూడా క్యూరియం ఐసోటోపులకు ఆల్ఫా క్షయం చెందుతాయి, చాలా తక్కువ విచ్ఛిత్తితో.

చరిత్ర

కాలిఫోర్నియం మొదట యూనివర్సిటీ ఆఫ్ కాలిఫోర్నియా రేడియేషన్ లాబొరేటరీ, బెర్కిలీలో, భౌతిక శాస్త్ర పరిశోధకులు Stanley Gerald Thompson, Kenneth Street Jr., Albert Ghiorso, మరియు Glenn T. Seaborg ద్వారా ఫిబ్రవరి 9, 1950న తయారు చేయబడింది.(Cunningham, 1968, p. 103) ఇది కనుగొనబడిన ఆరవ ట్రాన్స్‌యురేనియం మూలకం; ఈ బృందం మార్చి 17, 1950న దీని ఆవిష్కరణను ప్రకటించింది.[6][7]

కాలిఫోర్నియంను ఉత్పత్తి చేయడానికి, క్యూరియం-242 (242Cm) యొక్క మైక్రోగ్రామ్-పరిమాణ లక్ష్యాన్ని బెర్కిలీలోని 60 in సైక్లోట్రాన్లో 35 MeV ఆల్ఫా కణాలతో (4He) తాడనం చేశారు, ఇది కాలిఫోర్నియం-245 (245Cf) మరియు ఒక ఉచిత న్యూట్రాన్‌ను (neutron) ఉత్పత్తి చేసింది.(Cunningham, 1968, p. 103)[6]

242 + 4 → 245 + 1

మూలకాన్ని గుర్తించడానికి మరియు వేరు చేయడానికి, అయాన్ మార్పిడి మరియు అధిశోషణ పద్ధతులను చేపట్టారు.[6][8] ఈ ప్రయోగంలో కేవలం 5,000 కాలిఫోర్నియం పరమాణువులు మాత్రమే ఉత్పత్తి చేయబడ్డాయి,(Seaborg, 1996, p. 82) మరియు ఈ పరమాణువుల అర్థ జీవిత కాలం 44 నిమిషాలు.(Cunningham, 1968, p. 103)

ఆవిష్కర్తలు కొత్త మూలకానికి యూనివర్సిటీ మరియు రాష్ట్రం పేరు పెట్టారు. ఇది 95 నుండి 97 మూలకాల కోసం ఉపయోగించిన సంప్రదాయం నుండి విరామం, ఇవి ఆవర్తన పట్టికలో వాటి పైన ఉన్న మూలకాలు ఎలా పేరు పెట్టబడ్డాయో దాని నుండి ప్రేరణ పొందాయి.(Weeks, Leichester, 1968, p. 849)[note 5] అయితే, ఆవర్తన పట్టికలో మూలకం 98 పైన ఉన్న మూలకం, డిస్ప్రోసియం, "పొందడం కష్టం" అని అర్థం వచ్చే పేరును కలిగి ఉంది, కాబట్టి పరిశోధకులు అనధికారిక నామకరణ సంప్రదాయాన్ని పక్కన పెట్టాలని నిర్ణయించుకున్నారు.(Heiserman, 1992, p. 347) వారు "మేము చేయగలిగిన ఉత్తమమైన పని ఏమిటంటే... ఒక శతాబ్దం క్రితం అన్వేషకులు కాలిఫోర్నియాకు చేరుకోవడం కష్టమని భావించారని ఎత్తిచూపడం" అని జోడించారు.(Weeks, Leichester, 1968, p. 848)

తూర్పు ఐడహోలోని నేషనల్ రియాక్టర్ టెస్టింగ్ స్టేషన్ వద్ద ఉన్న మెటీరియల్స్ టెస్టింగ్ రియాక్టర్లో ప్లూటోనియం లక్ష్యాలను రేడియేషన్ చేయడం ద్వారా కాలిఫోర్నియం యొక్క బరువు చూడగలిగే పరిమాణాలు మొదటిసారి ఉత్పత్తి చేయబడ్డాయి; ఈ ఫలితాలు 1954లో నివేదించబడ్డాయి.[9] ఈ నమూనాలలో కాలిఫోర్నియం-252 యొక్క అధిక స్వయంసిద్ధ విచ్ఛిత్తి రేటు గమనించబడింది. గాఢ రూపంలో కాలిఫోర్నియంతో మొదటి ప్రయోగం 1958లో జరిగింది.(Cunningham, 1968, p. 103) 249Cf నుండి 252Cf ఐసోటోపులు అదే సంవత్సరంలో ఐదు సంవత్సరాల పాటు అణు రియాక్టర్‌లో న్యూట్రాన్లతో రేడియేషన్ చేయబడిన ప్లూటోనియం-239 నమూనా నుండి వేరు చేయబడ్డాయి.(Jakubke, 1994, p. 166) రెండు సంవత్సరాల తర్వాత, 1960లో, యూనివర్సిటీ ఆఫ్ కాలిఫోర్నియాకు చెందిన లారెన్స్ రేడియేషన్ లాబొరేటరీకి చెందిన బర్రిస్ కన్నింగ్‌హామ్ మరియు జేమ్స్ వాల్‌మాన్ కాలిఫోర్నియంను ఆవిరి మరియు హైడ్రోక్లోరిక్ ఆమ్లంతో చికిత్స చేయడం ద్వారా మొదటి కాలిఫోర్నియం సమ్మేళనాలను—కాలిఫోర్నియం ట్రైక్లోరైడ్, కాలిఫోర్నియం(III) ఆక్సిక్లోరైడ్, మరియు కాలిఫోర్నియం ఆక్సైడ్—సృష్టించారు.[10]

ఓక్ రిడ్జ్, టెన్నెసీలోని ORNL వద్ద ఉన్న హై ఫ్లక్స్ ఐసోటోప్ రియాక్టర్ (HFIR), 1960లలో చిన్న బ్యాచ్‌లలో కాలిఫోర్నియంను ఉత్పత్తి చేయడం ప్రారంభించింది.[11] 1995 నాటికి, HFIR ఏటా 500 mg కాలిఫోర్నియంను ఉత్పత్తి చేసింది.(Osborne-Lee, 1995, p. 11) 1958 US–UK మ్యూచువల్ డిఫెన్స్ అగ్రిమెంట్ ప్రకారం యునైటెడ్ కింగ్‌డమ్ యునైటెడ్ స్టేట్స్‌కు సరఫరా చేసిన ప్లూటోనియం కాలిఫోర్నియం తయారీకి ఉపయోగించబడింది.[12]

అటామిక్ ఎనర్జీ కమిషన్ 1970ల ప్రారంభంలో పారిశ్రామిక మరియు విద్యా వినియోగదారులకు 252Cfని మైక్రోగ్రాముకు $10 చొప్పున విక్రయించింది,[5] మరియు 1970 నుండి 1990 వరకు ప్రతి సంవత్సరం సగటున 150 mg 252Cf రవాణా చేయబడింది.(Osborne-Lee, 1995, p. 6)Cite error: Closing </ref> missing for <ref> tagCite error: Closing </ref> missing for <ref> tag 1974 పని 1976లో ధృవీకరించబడింది మరియు కాలిఫోర్నియం లోహంపై పని కొనసాగింది.(Haire, 2006, p. 1519)</ref></ref>

లభ్యత

ఖనిజ అన్వేషణ మరియు వైద్య చికిత్సలలో మూలకాన్ని ఉపయోగించే సౌకర్యాల దగ్గర కాలిఫోర్నియం జాడలు కనిపిస్తాయి.(Emsley, 2001, p. 90) ఈ మూలకం నీటిలో తక్కువగా కరుగుతుంది, కానీ ఇది సాధారణ మట్టికి బాగా అంటుకుంటుంది; మరియు మట్టిలో దీని గాఢత మట్టి కణాల చుట్టూ ఉన్న నీటి కంటే 500 రెట్లు ఎక్కువగా ఉండవచ్చు.[13]

1980కి ముందు వాతావరణ అణు ఆయుధాల పరీక్షల నుండి వచ్చిన అణు పతనం పర్యావరణానికి తక్కువ మొత్తంలో కాలిఫోర్నియంను అందించింది.[13] అణు విస్ఫోటనం తర్వాత గాలి నుండి సేకరించిన రేడియోధార్మిక ధూళిలో కాలిఫోర్నియం-249, -252, -253, మరియు -254 గమనించబడ్డాయి.[14] కాలిఫోర్నియం పెద్ద పరిమాణంలో ఉత్పత్తి చేయబడనందున యునైటెడ్ స్టేట్స్ డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ ఎనర్జీ లెగసీ సైట్‌లలో ఇది ప్రధాన రేడియోన్యూక్లైడ్ కాదు.[13]

కాలిఫోర్నియం ఒకప్పుడు సూపర్నోవాలలో ఉత్పత్తి చేయబడుతుందని నమ్మేవారు, ఎందుకంటే వాటి క్షయం 254Cf యొక్క 60-రోజుల అర్థ జీవిత కాలంతో సరిపోలుతుంది.[15] అయితే, తదుపరి అధ్యయనాలు ఎటువంటి కాలిఫోర్నియం స్పెక్ట్రాలను ప్రదర్శించడంలో విఫలమయ్యాయి,[16] మరియు సూపర్నోవా కాంతి వక్రతలు ఇప్పుడు నికెల్-56 క్షయాన్ని అనుసరిస్తాయని భావిస్తున్నారు.(Ruiz-Lapuente1996, p. 274)

కాలిఫోర్నియంతో సహా ఫెర్మియం వరకు ఉన్న ట్రాన్స్‌యురేనిక్ మూలకాలు ఒక్లోలోని సహజ అణు విచ్ఛిత్తి రియాక్టర్‌లో ఉండి ఉండాలి, కానీ అప్పుడు ఉత్పత్తి చేయబడిన ఏ పరిమాణాలైనా చాలా కాలం క్రితమే క్షీణించి ఉంటాయి.[17]

ఉత్పత్తి

ఇవి కూడా చూడండి: Nuclear fuel cycle కాలిఫోర్నియం అణు రియాక్టర్లు మరియు పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్లలో ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.(Krebs, 2006, pp. 327–328) కాలిఫోర్నియం-250 బెర్కెలియం-249 (249Bk)ను న్యూట్రాన్లతో తాడనం చేయడం ద్వారా తయారు చేయబడుతుంది, ఇది న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్ (n,γ) ద్వారా బెర్కెలియం-250 (250Bk)ని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది త్వరగా బీటా క్షయం (β−) చెంది కాలిఫోర్నియం-250 (250Cf)గా మారుతుంది:(Heiserman, 1992, p. 348)

249(n,γ)250 → 250 + β−

250Cfను న్యూట్రాన్లతో తాడనం చేయడం ద్వారా 251Cf మరియు 252Cf ఉత్పత్తి అవుతాయి.(Heiserman, 1992, p. 348)

అమెరీషియం, క్యూరియం, మరియు ప్లూటోనియంలను న్యూట్రాన్లతో సుదీర్ఘంగా రేడియేషన్ చేయడం ద్వారా మిల్లీగ్రాముల 252Cf మరియు మైక్రోగ్రాముల 249Cf ఉత్పత్తి అవుతాయి.(Cunningham, 1968, p. 105) 2006 నాటికి, క్యూరియం ఐసోటోపులు 244 నుండి 248 వరకు ప్రత్యేక రియాక్టర్లలో న్యూట్రాన్ల ద్వారా రేడియేషన్ చేయబడి ప్రధానంగా కాలిఫోర్నియం-252ని మరియు తక్కువ మొత్తంలో 249 నుండి 255 ఐసోటోపులను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.(Haire, 2006, p. 1503)

252Cf యొక్క మైక్రోగ్రామ్ పరిమాణాలు U.S. న్యూక్లియర్ రెగ్యులేటరీ కమిషన్ ద్వారా వాణిజ్య ఉపయోగం కోసం అందుబాటులో ఉన్నాయి.(Krebs, 2006, pp. 327–328) కేవలం రెండు సైట్లు మాత్రమే 252Cfని ఉత్పత్తి చేస్తాయి: U.S.లోని ఓక్ రిడ్జ్ నేషనల్ లాబొరేటరీ, మరియు దిమిత్రోవ్‌గ్రాడ్, రష్యాలోని Research Institute of Atomic Reactors. 2003 నాటికి, ఈ రెండు సైట్లు వరుసగా సంవత్సరానికి 0.25 గ్రాములు మరియు 0.025 గ్రాముల 252Cfని ఉత్పత్తి చేస్తున్నాయి.(NRC, 2008, p. 33)

గణనీయమైన అర్థ జీవిత కాలాలు కలిగిన మూడు కాలిఫోర్నియం ఐసోటోపులు ఉత్పత్తి చేయబడతాయి, దీనికి ప్రక్రియలో అణు విచ్ఛిత్తి లేదా ఆల్ఫా క్షయం జరగకుండా యురేనియం-238 ద్వారా మొత్తం 15 న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్లు అవసరం.(NRC, 2008, p. 33) 253Cf అనేది యురేనియం-238తో ప్రారంభమయ్యే ఉత్పత్తి గొలుసు చివరలో ఉంటుంది, మరియు ఇందులో అనేక ప్లూటోనియం, అమెరీషియం, క్యూరియం, మరియు బెర్కెలియం ఐసోటోపులు, మరియు కాలిఫోర్నియం ఐసోటోపులు 249 నుండి 253 ఉంటాయి (చిత్రం చూడండి).

అనువర్తనాలు

[18]

న్యూట్రాన్ వనరు

252 బలమైన న్యూట్రాన్ ఉద్గారిణిగా అనేక ప్రత్యేక ఉపయోగాలను కలిగి ఉంది; ఇది నిమిషానికి మైక్రోగ్రాముకు 139 మిలియన్ల న్యూట్రాన్లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.[5] ఈ ధర్మం దీనిని కొన్ని అణు రియాక్టర్లకు స్టార్టప్ న్యూట్రాన్ వనరుగా(O'Neil, 2006, p. 276) మరియు నమూనాలలో మూలకాల జాడలను గుర్తించడానికి న్యూట్రాన్ యాక్టివేషన్ అనాలిసిస్ కోసం పోర్టబుల్ (రియాక్టర్ ఆధారితం కాని) న్యూట్రాన్ వనరుగా ఉపయోగకరంగా చేస్తుంది.[19][note 6] కాలిఫోర్నియం నుండి వచ్చే న్యూట్రాన్లు ఇతర రేడియేషన్ థెరపీ ప్రభావవంతంగా లేని కొన్ని గర్భాశయ మరియు మెదడు క్యాన్సర్ల చికిత్సగా ఉపయోగించబడతాయి.(O'Neil, 2006, p. 276) జార్జియా ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ సవన్నా రివర్ సైట్ నుండి 119 μg 252Cf రుణం పొందినప్పుడు 1969 నుండి ఇది విద్యా అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించబడింది.(Osborne-Lee, 1995, p. 33) ఇది బొగ్గు మరియు సిమెంట్ పరిశ్రమలలో ఆన్‌లైన్ ఎలిమెంటల్ కోల్ ఎనలైజర్లు మరియు బల్క్ మెటీరియల్ ఎనలైజర్లతో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.

పదార్థాలలోకి న్యూట్రాన్లు చొచ్చుకుపోయే సామర్థ్యం కారణంగా, కాలిఫోర్నియం ఫ్యూయల్ రాడ్ స్కానర్లు;(O'Neil, 2006, p. 276) విమానాలు మరియు ఆయుధాల భాగాలలో తుప్పు, లోపభూయిష్టమైన వెల్డింగ్‌లు, పగుళ్లు మరియు చిక్కుకున్న తేమను గుర్తించడానికి చేసే న్యూట్రాన్ రేడియోగ్రఫీ;(Osborne-Lee, 1995, pp. 26–27) మరియు పోర్టబుల్ మెటల్ డిటెక్టర్ల వంటి గుర్తింపు పరికరాలలో ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది.[20] న్యూట్రాన్ మాయిశ్చర్ గేజ్లు చమురు బావులలో నీరు మరియు పెట్రోలియం పొరలను కనుగొనడానికి, బంగారం మరియు వెండి అన్వేషణలో తక్షణ విశ్లేషణ కోసం పోర్టబుల్ న్యూట్రాన్ సోర్స్గా,(CRC, 2006, p. 4.8) మరియు భూగర్భ జలాల కదలికను గుర్తించడానికి 252Cfని ఉపయోగిస్తాయి.[21] 1982లో 252Cf యొక్క ప్రధాన ఉపయోగాలు రియాక్టర్ స్టార్ట్-అప్ (48.3%), ఫ్యూయల్ రాడ్ స్కానింగ్ (25.3%), మరియు యాక్టివేషన్ అనాలిసిస్ (19.4%).(Osborne-Lee, 1995, p. 12) 1994 నాటికి, చాలా వరకు 252Cf న్యూట్రాన్ రేడియోగ్రఫీలో (77.4%) ఉపయోగించబడింది, ఫ్యూయల్ రాడ్ స్కానింగ్ (12.1%) మరియు రియాక్టర్ స్టార్ట్-అప్ (6.9%) ముఖ్యమైనవి అయినప్పటికీ ద్వితీయ ఉపయోగాలుగా మారాయి.(Osborne-Lee, 1995, p. 12) 2021లో, 252Cf నుండి వెలువడే ఫాస్ట్ న్యూట్రాన్లను వైర్‌లెస్ డేటా ప్రసారం కోసం ఉపయోగించారు.[22]

సూపర్ హెవీ ఎలిమెంట్ ఉత్పత్తి

ఇవి కూడా చూడండి: Superheavy element#Synthesis of superheavy nuclei అక్టోబర్ 2006లో, రష్యాలోని దుబ్నాలో ఉన్న జాయింట్ ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఫర్ న్యూక్లియర్ రీసెర్చ్లో 249Cfని కాల్షియం-48తో ఢీకొట్టడం ద్వారా ఒగానెసన్ (మూలకం 118) యొక్క మూడు పరమాణువులను గుర్తించినట్లు పరిశోధకులు ప్రకటించారు, ఇది ఇప్పటివరకు తయారు చేయబడిన అత్యంత భారీ మూలకంగా నిలిచింది. ఈ లక్ష్యం (టార్గెట్) 32 cm2 వైశాల్యం గల టైటానియం ఫాయిల్‌పై నిక్షిప్తమైన సుమారు 10 mg 249Cfని కలిగి ఉంది.[23][24][25] కాలిఫోర్నియంను ఇతర ట్రాన్స్‌యురేనిక్ మూలకాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి కూడా ఉపయోగించారు; ఉదాహరణకు, కాలిఫోర్నియంను బోరాన్ కేంద్రకాలతో ఢీకొట్టడం ద్వారా 1961లో మొదటిసారిగా లారెన్షియంను సంశ్లేషణ చేశారు.[26]

ఊహాజనిత అణు ఆయుధాలు

ఇవి కూడా చూడండి: Nuclear weapon design#Minor actinide fission weapons 251 సుమారు 5 kg యొక్క చాలా తక్కువ గణన చేయబడిన క్రిటికల్ మాస్ను కలిగి ఉంటుంది,[27] ఇది అధిక ప్రాణాంతకతను మరియు విషపూరిత పర్యావరణ వికిరణం యొక్క తక్కువ కాలాన్ని కలిగి ఉంటుంది. కాలిఫోర్నియం యొక్క తక్కువ క్రిటికల్ మాస్ ఈ మూలకం యొక్క సాధ్యమైన ఉపయోగాల గురించి కొన్ని అతిశయోక్తి వాదనలకు దారితీసింది.Cite error: Closing </ref> missing for <ref> tag</ref>

జాగ్రత్తలు

అస్థి కణజాలంలో బయోఅక్యుమ్యులేట్ అయ్యే కాలిఫోర్నియం, శరీరం ఎర్ర రక్త కణాలను తయారు చేసే సామర్థ్యాన్ని దెబ్బతీసే రేడియేషన్‌ను విడుదల చేస్తుంది.(Cunningham, 1968, p. 106) దీని తీవ్రమైన రేడియోధార్మికత మరియు పర్యావరణంలో తక్కువ గాఢత కారణంగా, ఈ మూలకం ఏ జీవిలోనూ సహజ జీవక్రియ పాత్రను పోషించదు.(Emsley, 2001, p. 90)

కలుషితమైన ఆహారం లేదా పానీయాలను తీసుకోవడం ద్వారా లేదా ఈ మూలకం యొక్క కణాలతో కూడిన గాలిని పీల్చడం ద్వారా కాలిఫోర్నియం శరీరంలోకి ప్రవేశించవచ్చు. శరీరంలోకి ప్రవేశించిన తర్వాత, కేవలం 0.05% కాలిఫోర్నియం మాత్రమే రక్తప్రవాహంలోకి చేరుతుంది. ఆ కాలిఫోర్నియంలో సుమారు 65% అస్థిపంజరంలో, 25% కాలేయంలో నిక్షిప్తమవుతుంది, మిగిలినది ఇతర అవయవాలలో ఉంటుంది లేదా ప్రధానంగా మూత్రం ద్వారా విసర్జించబడుతుంది. అస్థిపంజరం మరియు కాలేయంలో నిక్షిప్తమైన కాలిఫోర్నియంలో సగం వరుసగా 50 మరియు 20 సంవత్సరాలలో తొలగిపోతాయి. అస్థిపంజరంలోని కాలిఫోర్నియం ఎముక ఉపరితలాలకు అంటుకుని, ఆపై నెమ్మదిగా ఎముక అంతటా వ్యాపిస్తుంది.[13]

ఈ మూలకం శరీరంలోకి వెళ్తే అత్యంత ప్రమాదకరం. అదనంగా, కాలిఫోర్నియం-249 మరియు కాలిఫోర్నియం-251 గామా కిరణాల ఉద్గారం ద్వారా బాహ్యంగా కణజాల నష్టాన్ని కలిగించగలవు. ఎముక మరియు కాలేయంలో కాలిఫోర్నియం ద్వారా వెలువడే అయనీకరణ వికిరణం క్యాన్సర్‌కు కారణం కావచ్చు.[13]

గమనికలు

[note 1]

  1. ↑ 1.0 1.1 భూమి 4.5 బిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం ఏర్పడింది, మరియు దానిలో మరింత స్థిరమైన మూలకాల నుండి కాలిఫోర్నియంను ఉత్పత్తి చేయగల సహజ న్యూట్రాన్ ఉద్గారాల పరిధి చాలా పరిమితం.
  2. ↑ ఒక డబుల్ హెక్సాగోనల్ క్లోజ్-ప్యాక్డ్ (dhcp) యూనిట్ సెల్ ఒక సాధారణ హెక్సాగోనల్ తలాన్ని పంచుకునే రెండు హెక్సాగోనల్ క్లోజ్-ప్యాక్డ్ నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇది dhcpకి ABACABAC క్రమాన్ని ఇస్తుంది.(Szwacki, 2010, p. 80)
  3. ↑ తక్కువ ద్రవ్యరాశి గల మూడు ట్రాన్స్‌ప్లూటోనియం మూలకాలు—అమెరీషియం, క్యూరియం, మరియు బెర్కెలియం—వాటి 5f ఎలక్ట్రాన్లను డీలోకలైజ్ చేయడానికి చాలా తక్కువ పీడనం అవసరం.(Haire, 2006, p. 1522)
  4. ↑ ఇతర +3 ఆక్సీకరణ స్థితులలో సల్ఫైడ్ మరియు మెటాలోసీన్ ఉన్నాయి.(Cotton, Wilkinson, Murillo, Bochmann, 1999, p. 1163)
  5. ↑ మూలకం 95 పైన ఆరవ పీరియడ్‌లో ఉన్న యూరోపియం, అది కనుగొనబడిన ఖండం పేరు మీద పెట్టబడింది, కాబట్టి మూలకం 95కి అమెరీషియం అని పేరు పెట్టారు. మూలకం 96కి గాడోలినియం పేరు పెట్టడానికి కారణమైన శాస్త్రవేత్త మరియు ఇంజనీర్ జోహాన్ గాడోలిన్ వలె మేరీ క్యూరీ మరియు పియర్ క్యూరీ గౌరవార్థం క్యూరియం అని పేరు పెట్టారు. టెర్బియం అది కనుగొనబడిన గ్రామం పేరు మీద పెట్టబడింది, కాబట్టి మూలకం 97కి బెర్కెలియం అని పేరు పెట్టారు.(Weeks, Leichester, 1968, p. 848)
  6. ↑ 1990 నాటికి, కాలిఫోర్నియం-252 దాని చిన్న పరిమాణం మరియు తక్కువ వేడి మరియు వాయువు ఉత్పత్తి కారణంగా ప్లూటోనియం-బెరీలియం న్యూట్రాన్ వనరులను భర్తీ చేసింది.(Seaborg, 1990, p. 318)

మూలాలు

  1. ↑ (మే 1, 2014). Unusual structure, bonding and properties in a californium borate. Nature Chemistry. 6 (5) 387–392. doi:10.1038/nchem.1896.
  2. ↑ Hicks, D. A.. (1955). Multiplicity of Neutrons from the Spontaneous Fission of Californium-252. Physical Review. 97 (2) 564–565. doi:10.1103/PhysRev.97.564.
  3. ↑ Hicks, D. A.. (1955). "Spontaneous-Fission Neutrons of Californium-252 and Curium-244". Physical Review. 98 (5) 1521–1523. doi:10.1103/PhysRev.98.1521.
  4. ↑ Hjalmar, E.. (1955). "Energy Spectrum of Neutrons from Spontaneous Fission of Californium-252". Physical Review. 100 (5) 1542–1543. doi:10.1103/PhysRev.100.1542.
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 Martin, R. C.. (1999). Production, Distribution, and Applications of Californium-252 Neutron Sources. Applied Radiation and Isotopes. 53 (4–5) 785–92. doi:10.1016/S0969-8043(00)00214-1.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 (1950). Chemical Properties of Californium. Journal of the American Chemical Society. 72 (10) 4832. doi:10.1021/ja01166a528.
  7. ↑ Glenn Theodore Seaborg. (1990). Journal of Glenn T. Seaborg, 1946–1958: January 1, 1950 – December 31, 1950. 80. Lawrence Berkeley Laboratory, University of California.
  8. ↑ (1950). Element 98. Physical Review. 78 (3) 298. doi:10.1103/PhysRev.78.298.2.
  9. ↑ Diamond, H.. (1954). "Identification of Californium Isotopes 249, 250, 251, and 252 from Pile-Irradiated Plutonium". Physical Review. 94 (4) 1083. doi:10.1103/PhysRev.94.1083.
  10. ↑ (డిసెంబర్ 1960). "Element 98 Prepared". Science News Letter. 78 (26).
  11. ↑ The High Flux Isotope Reactor. Oak Ridge National Laboratory.
  12. ↑ (సెప్టెంబర్ 4, 2001). Plutonium and Aldermaston – an Historical Account. 30. UK Ministry of Defence.
  13. ↑ 13.0 13.1 13.2 13.3 13.4 (ఆగస్టు 2005). Human Health Fact Sheet: Californium. Argonne National Laboratory.
  14. ↑ (1956). "Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris". Physical Review. 102 (1) 180–182. doi:10.1103/PhysRev.102.180.
  15. ↑ Baade, W.. (ఆగస్టు 1956). Supernovae and Californium 254. Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 68 (403) 296–300. doi:10.1086/126941.
  16. ↑ Conway, J. G.. (ఫిబ్రవరి 1, 1962). Emission Spectrum of Californium. Journal of the Optical Society of America. 52 (2) 222. doi:10.1364/josa.52.000222.
  17. ↑ Emsley, John. (2011). "Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements". Oxford University Press. ISBN 978-0-19-960563-7.
  18. ↑ Shuler, James. (2008). DOE Certified Radioactive Materials Transportation Packagings. 1. United States Department of Energy.
  19. ↑ Martin, R. C.. (సెప్టెంబర్ 24, 2000). Applications and Availability of Californium-252 Neutron Sources for Waste Characterization.
  20. ↑ (October 25, 2000). Will You be 'Mine'? Physics Key to Detection. Pacific Northwest National Laboratory.
  21. ↑ Davis, S. N.. (2006). "Ground-Water Tracers – A Short Review". Ground Water. 18 (1) 14–23. doi:10.1111/j.1745-6584.1980.tb03366.x.
  22. ↑ Joyce, Malcolm J.. (2022). "Wireless information transfer with fast neutrons". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 1021 (1). doi:10.1016/j.nima.2021.165946.
  23. ↑ (2006). "Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the californium-249 and 245Cm+48Ca fusion reactions". Physical Review C. 74 (4) 044602–044611. doi:10.1103/PhysRevC.74.044602.
  24. ↑ Sanderson, K.. (October 17, 2006). "Heaviest element made – again". Nature News. doi:10.1038/news061016-4.
  25. ↑ Schewe, P.. (October 17, 2006). Elements 116 and 118 Are Discovered. Physics News Update.
  26. ↑ (April 1961). "Element 103 Synthesized". Science News-Letter. 79 (17) 259. doi:10.2307/3943043.
  27. ↑ Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport. 16. Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire.

గ్రంథ పట్టిక

బాహ్య లింకులు

californium

మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Californium” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Californium ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=కాలిఫోర్నియం&oldid=999"