КАЛИФОРНИЙ (от назв. штата Калифорния, США; лат. Californium) Cf, искусств. радиоактивный хим. элемент III гр. периодич. системы, ат. н. 98; относится к актиноидам. Стабильных изотопов не имеет. Известно 17 изотопов с мас. ч. 240-256. Наиб. долгоживущие изотопы 249Cf (Т1/2 352 года), 251Cf (T1/2 900 лет) и 252Cf (Т1/2 2,64 года) a-излучатели (252Cf также испускает нейтроны спонтанного деления). Полагают, что 254Cf образуется при взрывах нек-рых сверхновых звезд.
Конфигурация внешних электронных оболочек атома 5f 106s26p67s2; степени окисления +2, +3 (наиб. устойчива), +4; электроотрицательность по Полингу 1,2; атомный радиус 0,169 нм, ионные радиусы 0,0962 нм для Cf3+ и 0,082 нм для Cf4+ .
Свойства. К. - чрезвычайно летучий металл. Существует в двух модификациях: ниже 600 °С устойчива a-форма с гексагон. решеткой, а = 0,339 нм, с = 1,101 нм, z = 2; выше 600 °С устойчива модификация с кубич. гранецентрир. решеткой (а = 0,494 нм при 600-725 °С и а = 0,575 нм выше 725 °С). Т. пл. 900 °С, т. кип. 1227°С; C0p 29 Дж/(моль.К); DH0возг 163 кДж/моль; S0298 77 Дж/(моль.К). По хим. св-вам К. во многом подобен лантаноидам. Характеристика нек-рых соед. К. приведена в таблице. Сесквиоксид Cf2O3 с кубич. решеткой (т. пл. 1750°С) получают сжиганием на воздухе при 1400°С ионита, на к-ром сорбированы ионы Cf3+ . При нагр. в токе Н2 при 1450 °С кубич. модификация переходит в моноклинную. Cf2O3, полученный при р-распаде Bk2O3 после 1490 сут, имеет гексагон. решетку.
Диоксид CfO2 получают окислением Сf2О3 кислородом при 300 °С и давлении 10 МПа; выше 400 °С разлагается. Восстановлением тригалогенидов К. водородом при 550-650 °С получают дигалогениды CfX2 (Х - Сl, Вr, I). Трихлорид (т. пл. 545°С) и трибромид синтезируют взаимод. Cf2O3 соотв. с НСl (при 520 °С) и НВr (при 675 °С), триодид - р-цией СfСl3 с HI при 550 °С, трифторид - из Cf2O3 с HF в атмосфере Н2 при 600 °С, тетрафторид - фторированием CfF3, CfCl3 или Cf2O3 фтором при 450 °С и давлении 0,3 МПа. Нагреванием Cf2O3 в присут. смеси паров воды и соответствующего галогене водорода получены CfOCl, CfOBr, а также СfOI с гексагон. решеткой и CfOF - c кубической. Сесквисульфид синтезирован при 1100°С по р-ции: Cf2O3 + CS2 + Н2 : Cf2S3 + СО2 + Н2О. В водных р-рах стандартные окислит. потенциалы для Cf(III)/Cf(II) - 1,6 В, для Cf(IV)/Cf(III) 3,1 В; DH0обр иона Cf3+ для бесконечно разб. р-ра — 623 кДж/моль. При окислении Cf3+ персульфатом калия при нагревании в присут. ненасыщ. гетерополианионов образуется неустойчивый Cf4+ .
Получение. Изотопы К. образуются при длит. облучении Pu, Am и (или) Cm нейтронами в ядерных реакторах. Смесь изотопов Cf с маc. ч. 249-254 обычно содержит ок. 60-90% 252Cf. Этим путем в США получают неск. г 252Cf в год. К., выделенный после термоядерного взрыва, значительно богаче изотопами 251Cf и 254Cf. 249Cf высокой изотопной чистоты выделяют из старых препаратов 249Bk. Легкие (нейтронодефицитные) изотопы К. обычно получают при облучении Cm a-частицами или в ядерных р-циях с тяжелыми ионами, напр., бомбардировкой Th ионами О или U. Выделяют изотопы К. экстракцией, ионным обменом и экстракционно-хроматографически. Металлич. К. получают восстановлением его оксидов или фторидов лантаном или литием.
Применение. 252Cf - источник нейтронов в активац. анализе, дефектоскопии, нейтронном каротаже, при поисках нефти, в медицине и др. (1 г 252Cf испускает 3.1012 нейтронов в с). 249Cf, не требующий нейтронной защиты, применяют в научных исследованиях. К. высокотоксичен; ПДК 252Cf в открытых водоемах и воздухе рабочих помещений соотв. 133,2 и 4,1.10-6 Бк/л Впервые К. получили С. Томпсон, К. Стрит, А. Гиорсо и Г. Сиборг в 1950. Лит. см. при ст. Актиноиды. Б. Ф. Мясоедов.
Свойства. К. - чрезвычайно летучий металл. Существует в двух модификациях: ниже 600 °С устойчива a-форма с гексагон. решеткой, а = 0,339 нм, с = 1,101 нм, z = 2; выше 600 °С устойчива модификация с кубич. гранецентрир. решеткой (а = 0,494 нм при 600-725 °С и а = 0,575 нм выше 725 °С). Т. пл. 900 °С, т. кип. 1227°С; C0p 29 Дж/(моль.К); DH0возг 163 кДж/моль; S0298 77 Дж/(моль.К). По хим. св-вам К. во многом подобен лантаноидам. Характеристика нек-рых соед. К. приведена в таблице. Сесквиоксид Cf2O3 с кубич. решеткой (т. пл. 1750°С) получают сжиганием на воздухе при 1400°С ионита, на к-ром сорбированы ионы Cf3+ . При нагр. в токе Н2 при 1450 °С кубич. модификация переходит в моноклинную. Cf2O3, полученный при р-распаде Bk2O3 после 1490 сут, имеет гексагон. решетку.
Диоксид CfO2 получают окислением Сf2О3 кислородом при 300 °С и давлении 10 МПа; выше 400 °С разлагается. Восстановлением тригалогенидов К. водородом при 550-650 °С получают дигалогениды CfX2 (Х - Сl, Вr, I). Трихлорид (т. пл. 545°С) и трибромид синтезируют взаимод. Cf2O3 соотв. с НСl (при 520 °С) и НВr (при 675 °С), триодид - р-цией СfСl3 с HI при 550 °С, трифторид - из Cf2O3 с HF в атмосфере Н2 при 600 °С, тетрафторид - фторированием CfF3, CfCl3 или Cf2O3 фтором при 450 °С и давлении 0,3 МПа. Нагреванием Cf2O3 в присут. смеси паров воды и соответствующего галогене водорода получены CfOCl, CfOBr, а также СfOI с гексагон. решеткой и CfOF - c кубической. Сесквисульфид синтезирован при 1100°С по р-ции: Cf2O3 + CS2 + Н2 : Cf2S3 + СО2 + Н2О. В водных р-рах стандартные окислит. потенциалы для Cf(III)/Cf(II) - 1,6 В, для Cf(IV)/Cf(III) 3,1 В; DH0обр иона Cf3+ для бесконечно разб. р-ра — 623 кДж/моль. При окислении Cf3+ персульфатом калия при нагревании в присут. ненасыщ. гетерополианионов образуется неустойчивый Cf4+ .
Получение. Изотопы К. образуются при длит. облучении Pu, Am и (или) Cm нейтронами в ядерных реакторах. Смесь изотопов Cf с маc. ч. 249-254 обычно содержит ок. 60-90% 252Cf. Этим путем в США получают неск. г 252Cf в год. К., выделенный после термоядерного взрыва, значительно богаче изотопами 251Cf и 254Cf. 249Cf высокой изотопной чистоты выделяют из старых препаратов 249Bk. Легкие (нейтронодефицитные) изотопы К. обычно получают при облучении Cm a-частицами или в ядерных р-циях с тяжелыми ионами, напр., бомбардировкой Th ионами О или U. Выделяют изотопы К. экстракцией, ионным обменом и экстракционно-хроматографически. Металлич. К. получают восстановлением его оксидов или фторидов лантаном или литием.
Применение. 252Cf - источник нейтронов в активац. анализе, дефектоскопии, нейтронном каротаже, при поисках нефти, в медицине и др. (1 г 252Cf испускает 3.1012 нейтронов в с). 249Cf, не требующий нейтронной защиты, применяют в научных исследованиях. К. высокотоксичен; ПДК 252Cf в открытых водоемах и воздухе рабочих помещений соотв. 133,2 и 4,1.10-6 Бк/л Впервые К. получили С. Томпсон, К. Стрит, А. Гиорсо и Г. Сиборг в 1950. Лит. см. при ст. Актиноиды. Б. Ф. Мясоедов.