Californium

Californium, ein spätes Actinid mit zwanzig bekannten Isotopen, ist ein von Menschen hergestelltes chemisches Element aus der Gruppe der Transurane, das nicht natürlich vorkommt. Es wurde erstmals von Glenn Seaborg und seinen Mitarbeitern im Februar 1950 in einem Experiment identifiziert, bei dem ein 60-Zoll-Zyklotron verwendet wurde, um Curium-Isotope Cm²⁴² mit Heliumionen zu beschießen:

24296Cm + 42He → 24598Cf + 10n.

Obwohl in erster Linie nach dem Bundesstaat Kalifornien benannt, ehrt es auch die Universität von Californien in Berkeley, an der viele Elemente zuerst entdeckt wurden.

Übersicht: Allgemeine Daten zum Californium

Bezeichnung:Californium Andere Namen:Kalifornium (selten, veraltet), Element 98 Symbol:Cf Ordnungszahl:98 Atommasse:251,079589428 u Periodensystem-Stellung:Actinoide, 7. Periode, f-Block Gruppen-Zugehörigkeit:Transurane, Metalle Entdeckung:(1950) - California Radiation Laboratory, Berkeley (Stanley Gerald Thompson, Kenneth Street Jr., Albert Ghiorso, Glenn T. Seaborg) Bedeutung des Namens:Kalifornien (US-Staat). Historische Bezeichnungen:Accretium, Cyclonium, Cyclotronium, Enactinium, Enneactinium, Euprosium, Lewisium, Nonactinium, Praedicium, Radlabium (abgelehnte Vorschläge). Irdisches Vorkommen:Künstliches, radioaktives chemisches Element. Englischer Name:Californium CAS-Nummer:7440-71-3 InChI-Key:HGLDOAKPQXAFKI-UHFFFAOYSA-N

Das Californium-Atom

Das Cf-Atom - und damit das chemische Element Californium - ist eindeutig durch die 98 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Californium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

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

Elektronenkonfiguration

Symbol	OZ	Kurzform
Cf	98	[Rn] 5f¹⁰ 7s²

Langform:

1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	6f	7s	7p
2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10	10	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 Californium-Atom zu trennen.

1. IE:

6,2817 eV

2. IE:

11,8 eV

Elektronenbindungsenergie

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

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p_1/2	2p_3/2
134939	26010	25108	19907

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p_1/2	3p_3/2	3d_3/2	3d_5/2
6761	6345	5116	4484	4247

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p_1/2	4p_3/2	4d_3/2	4d_5/2	4f_5/2	4f_7/2
1813	1620	1292	991	930	538	520

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p_1/2	5p_3/2	5d_3/2	5d_5/2
416	341	245	137	122

PI	PII	PIII
6s	6s_1/2	6p_3/2
54	33	17

Weitere Daten

Kovalente Radien:168 pm (in Einfach-Bindungen, nach Pyykkö et al.)
140 pm (in Zweifach-Bindungen, nach Pyykkö et al.) Van-der-Waals-Radius:200 pm Molvolumen:16,50 cm³ mol^-1 Fluoreszenz-Ausbeute:ω_K: 0,972; ω_L1: 0,244; ω_L2: 0,490; ω_L3: 0,560 Coster-Kronig-Übergänge:F₁₂: 0,03; F₁₃: 0,54; F₂₃: 0,197

Spektrallinien des Californiums

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

Chemische Daten

Elektronegativität:1,30 nach PaulingElektronaffinität:-1,01 eV bzw. -97,31 kJ mol^-1Oxidationsstufen:+II, +III, +IV, +V

Material- und physikalische Eigenschaften des Californiums

Die nachfolgende Tabelle führt einige berechnete bzw. experimentell ermittelte physikalische Daten bzw. Materialeigenschaften des Californiums auf.

Schmelzpunkt:900 °C Siedepunkt:1470 °C Thermische Leitfähigkeit:10 W m^-1 K^-1 Dichte:15,1 g cm^-3 Kristallstruktur:Doppelt-hexagonal dichteste Kugelpackung - dhcp Gitterkonstanten:a=338 pm, c = 1102,5 pm; Z=4 Raumgruppe:P6₃/mmc - Nr. 194 Härte:nach Mohs: 3-4

Verwendung

Eine gewisse praktische Bedeutung besitzt das Element in Form des Isotops Californium-252, das in verschiedenen Bereichen als Neutronenquelle eingesetzt wird (siehe dort).

Literatur und Quellen

[1] - Thomas Albrecht-Schmitt:
Californium gleaming.
In: Nature Chemistry, 2014, DOI 10.1038/nchem.2035.

Kategorie: Chemische Elemente

Letzte Änderung am 04.12.2022.

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