Berkelium

Berkelium - chemisches Zeichen Bk, Ordnungszahl 97 - ist ein silberweißes, in zwei Modifikationen (hexagonal und kubisch) auftretendes, nur künstlich zugängliches, radioaktives, chemisches Element aus der Gruppe der Actinoide (Transuran Elemente).

Das Metall wurde erstmals 1949 durch Beschuss von Americium-241 mit Heliumkernen dargestellt und beschrieben.

Auf Grund der sehr kurzen Halbwertszeiten von 1380 Jahren tritt Berkelium in der Natur bestenfalls in äußerst geringen Spuren auf. Verwertbare Berkeliummengen entstehen jedoch bei verschiedenen Prozessen der Kerntechnik und Kernforschung; außer in der Forschung findet das Berkelium keine Anwendung.

Benannt wurde das Element nach der Stadt Berkeley in den USA benannt, in der es erstmals erzeugt wurde.

 

Übersicht: Allgemeine Daten zum Berkelium

 

Das Bk-Atom - und damit das chemische Element Berkelium - ist eindeutig durch die 97 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Berkelium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Berkelium-Isotope bzw. Berkelium-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

 

Elektronenkonfiguration

Symbol	OZ	Kurzform	1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	6f	7s	7p
Bk	97	[Rn] 5f9 7s2	2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10	9	2	6			2

 

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Berkelium-Atom zu entfernen.

1. IE:

6,1979 eV

2. IE:

eV

3. IE:

eV

4. IE:

eV

5. IE:

eV

6. IE:

eV

 

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Berkelium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p1/2	2p3/2
131556	25256	24371	19435

 

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p1/2	3p3/2	3d3/2	3d5/2
6545	6138	4976	4353	4127

 

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p1/2	4p3/2	4d3/2	4d5/2	4f5/2	4f7/2
1748	1558	1249	955	898	511	495

 

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p1/2	5p3/2	5d3/2	5d5/2
399	326	237	130	117

 

PI	PII	PIII
6s	6s1/2	6p3/2
52	32	16

 

Weitere Daten

 

Spektrallinien des Berkeliums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Berkeliums mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

 

 

Chemische Daten

 

Standardpotentiale

Normalpotential des Berkeliums:

E0 (V)	Nox	Name Ox.	Ox.	e-	⇔	Red.	Name Red.	Nox
-2,01	+III	Berkelium(III)-Kation	Bk3+	+3 e-	⇔	Bk (s)	Berkelium	0

 

Die nachfolgende Übersicht führt einige berechnete bzw. experimentell ermittelte physikalische Daten bzw. Materialeigenschaften des Berkeliums auf.

 

Wenn das oben beschriebene α-Berkelium bei Raumtemperatur auf 7 GPa komprimiert wird, dann wandelt es sich in die β-Modifikation um, die eine flächenzentrierte kubische Symmetrie (fcc) aufweist; Raumgruppe: Fm3m. Dieser Übergang erfolgt ohne Volumenänderung, die Enthalpie steigt jedoch um 3,66 kJ/mol. Bei weiterer Komprimierung auf 25 GPa wandelt sich das Berkelium in eine orthorhombische γ-Berkelium-Struktur um, die der des α-Urans ähnelt. Der Übergang geht mit einer Volumenverringerung von 12% und einer Delokalisierung der Elektronen an der 5f-Elektronenhülle einher. Bis 57 GPa wurden keine weiteren Phasenübergänge beobachtet.

Beim Erhitzen wandelt sich alpha-Berkelium in eine andere Phase mit einem fcc-Gitter um, die sich geringfügig vom beta-Berkelium unterscheidet: Raumgruppe Fm3m, Gitterkonstante: 500 pm. Diese flächenzentrierte-Struktur (fcc) entspricht einer dichtesten Packung mit der Sequenz ABC, ist metastabil und geht bei Raumtemperatur allmählich in die ursprüngliche α-Bk-Phase zurück. Es wird angenommen, dass die Temperatur des Phasenübergangs ziemlich nahe am Schmelzpunkt liegt.

 

Quellen und Literaturhinweise

[1] - S. G. Thompson, A. Ghiorso, G. T. Seaborg:
Element 97.
Physical Review, (1950), DOI 10.1103/PhysRev.77.838.2.

[2] - S. G. Thompson, B. B. Cunningham, G. T. Seaborg:
Chemical Properties of Berkelium.
Journal of the American Chemical Society, (1950), DOI 10.1021/ja01162a538.

[3] - S. G. Thompson, A. Ghiorso, G. T. Seaborg:
The New Element Berkelium (Atomic Number 97).
Physical Review, (1950), DOI 10.1103/PhysRev.80.781.

[4] - J.R. Peterson, J.A. Fahey:
The crystal structures and lattice parameters of berkelium metal.
Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, (1971), DOI 10.1016/0022-1902(71)80656-5.

[5] - J. Fuger, R.G. Haire, J.R. Peterson:
A new determination of the enthalpy of solution of berkelium metal and the standard enthalpy of formation of Bk³⁺ (aq).
Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, (1981), DOI 10.1016/0022-1902(81)80090-5.

[6] - J.R. Peterson, D.E. Hobart:
The Chemistry of Berkelium.
Advances in Inorganic Chemistry, (1984), DOI 10.1016/S0898-8838(08)60204-4.

[7] - Dr. Stefan Köhler et al.:
Die experimentelle Bestimmung der Ionisationsenergien von Berkelium und Californium.
In: Angewandte Chemie, (1996), DOI 10.1002/anie.19962856.

[8] - Mark A. Silver et al.:
Characterization of berkelium(III) dipicolinate and borate compounds in solution and the solid state.
In: Science, (2016), DOI 10.1126/science.aaf3762.

 

---

Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 24.01.2020.

Permalink: https://www.internetchemie.info/chemische-elemente/berkelium.php