Californium
Le californium (symbole Cf) est l'élément chimique de numéro atomique 98. C'est un élément transuranien de la famille des actinides, radioactif et synthétique. Le corps simple est un métal dans les conditions normales de température et de pression.
Californium | |||||||||||
Disque de 10 mg de californium 249. | |||||||||||
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Position dans le tableau périodique | |||||||||||
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Symbole | Cf | ||||||||||
Nom | Californium | ||||||||||
Numéro atomique | 98 | ||||||||||
Groupe | â | ||||||||||
Période | 7e période | ||||||||||
Bloc | Bloc f | ||||||||||
Famille d'éléments | Actinide | ||||||||||
Configuration Ă©lectronique | [Rn] 5f10 7s2 | ||||||||||
Ălectrons par niveau dâĂ©nergie | 2, 8, 18, 32, 28, 8, 2 | ||||||||||
Propriétés atomiques de l'élément | |||||||||||
Masse atomique | 251 u | ||||||||||
Rayon atomique (calc) | 186 ± 2 pm | ||||||||||
Rayon de covalence | 225 pm | ||||||||||
Ătat dâoxydation | 2, 3, 4 | ||||||||||
ĂlectronĂ©gativitĂ© (Pauling) | 1.3 | ||||||||||
Ănergies dâionisation[1] | |||||||||||
1re : 6,281 7 eV | 2e : 11,8 eV | ||||||||||
Isotopes les plus stables | |||||||||||
Propriétés physiques du corps simple | |||||||||||
Ătat ordinaire | Solide | ||||||||||
Masse volumique | 15,1 g·cm-3[2] | ||||||||||
SystĂšme cristallin | Hexagonal compact | ||||||||||
Couleur | Argentée | ||||||||||
Point de fusion | 900 °C[2] | ||||||||||
Point dâĂ©bullition | 1 469,85 °C, 1 743 | ||||||||||
Divers | |||||||||||
No CAS | [3] | ||||||||||
Précautions | |||||||||||
Radioélément à activité notable |
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Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. | |||||||||||
Le californium trouve des applications comme amorce des réactions de fission dans les réacteurs nucléaires, dans le pilotage des centrales thermiques et des cimenteries en intervenant dans les sondes de contrÎle de production, dans certaines radiothérapies, ainsi que dans l'exploration pétroliÚre.
Le californium est le sixiĂšme transuranien Ă avoir Ă©tĂ© synthĂ©tisĂ©. Il a Ă©tĂ© produit pour la premiĂšre fois en 1950 par Stanley G. Thompson, Glenn T. Seaborg, Kenneth Street, Jr. (en), et Albert Ghiorso Ă Berkeley, en Californie, d'oĂč son nom : il avait alors Ă©tĂ© obtenu en bombardant une cible de curium 242 avec un faisceau de particules α pour produire du 245Cf par une rĂ©action (α,n) :
Occurrence
L'élément n'existe pas à l'état naturel sur Terre, en raison de sa demi-vie faible (900 ans ou moins selon les isotopes) par rapport à l'ùge de la planÚte, tous les atomes qui pouvaient se trouver présents lors de la formation de la Terre se seraient désintégrés, et ne faisant pas partie des chaßnes de désintégration naturelles il n'est pas renouvelé naturellement. Tous les atomes de californium présents sur Terre sont donc d'origine humaine.
Des traces de californium peuvent ĂȘtre trouvĂ©es Ă proximitĂ© d'installations utilisant l'Ă©lĂ©ment en prospection miniĂšre et en mĂ©decine[4]. L'Ă©lĂ©ment est difficilement soluble dans l'eau mais il adhĂšre bien Ă un sol ordinaire (les concentrations de californium dans le sol peuvent ĂȘtre 500 fois plus importantes que dans l'eau entourant les particules de ce sol)[5].
Les retombées radioactives issues d'essais nucléaires atmosphériques antérieurs à 1980 sont à l'origine de la présence d'une petite quantité de californium dans l'environnement[5]. Les isotopes du californium de nombres de masse 249, 252, 253 et 254 ont été observés dans la poussiÚre radioactive récoltée dans l'air aprÚs une explosion nucléaire[6].
Il a été supposé que le californium était produit par des supernovae, leurs désintégrations concordant avec la demi-vie de 60 jours de 254Cf[7]. Cependant, des études ultérieures ont échoué à montrer tout spectre du californium[8] et les courbes de lumiÚre des supernovae sont maintenant présumées suivre la désintégration du nickel 56[9].
Formation
Le californium se forme dans les rĂ©acteurs nuclĂ©aires par captures neutroniques successives Ă partir d'uranium 238. L'Ă©tape intermĂ©diaire est le berkĂ©lium 97Bk, qui peut donner du californium autant par capture neutronique que par dĂ©sintĂ©gration ÎČ (Ă partir de l'isotope 249Bk).
L'isotope 251Cf a une section efficace de fission de 4 800 barn pour les neutrons thermiques, ce qui fait que la plupart des atomes fissionnent avant de capturer des neutrons supplémentaires, mais il en demeure néanmoins suffisamment pour que se forme du 252Cf dans le matériau nucléaire ; ce 252Cf se désintÚgre rapidement en une série d'isotopes du curium, lesquels sont susceptibles de redonner à leur tour du californium par capture neutronique.
Isotopes
L'isotope Ă la plus grande demi-vie est 251Cf avec une demi-vie d'environ 900 ans.
Propriétés
L'isotope 252Cf est un puissant émetteur de neutrons, ce qui le rend particuliÚrement dangereux. Chaque microgramme de 252Cf émet spontanément 2 314 000 neutrons par seconde[10], tandis qu'un gramme dégage 39 W de chaleur somme de la chaleur des désintégrations alpha et de celle émise par les fissions spontanées[11]. Le taux de fissions spontanées par désintégration alpha est de 3,09 %; le nombre de neutrons émis est de 3,73 en moyenne par fission.
L'isotope 251Cf est connu pour sa faible masse critique, infĂ©rieure Ă 5 kg et mĂȘme Ă peine 2 kg avec un rĂ©flecteur de neutrons comme lâacier[12]. Il serait en thĂ©orie possible de fabriquer une bombe atomique trĂšs compacte Ă base de cet isotope.
Notes et références
- (en) Cet article est partiellement ou en totalitĂ© issu de lâarticle de WikipĂ©dia en anglais intitulĂ© « Californium#Occurrence » (voir la liste des auteurs).
- (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, , 89e Ă©d., p. 10-203
- (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
- Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
- Emsley 2001, p. 90.
- (en) ANL contributors, « Human Health Fact Sheet: Californium » [PDF], Argonne National Laboratory,
- (en) P. R. Fields, M. Studier, H. Diamond, J. Mech, M. Inghram, G. Pyle, C. Stevens, S. Fried et W. Manning, « Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris », Physical Review, vol. 102, no 1,â , p. 180â182 (DOI 10.1103/PhysRev.102.180, Bibcode 1956PhRv..102..180F)
- (en) W. Baade, Burbidge, G. R., Hoyle, F., Burbidge, E. M., Christy, R. F. et Fowler, W. A., « Supernovae and Californium 254 », Publications of the Astronomical Society of the Pacific, vol. 68, no 403,â , p. 296â300 (DOI 10.1086/126941, Bibcode 1956PASP...68..296B, lire en ligne, consultĂ© le )
- (en) J. G. Conway, Hulet, E.K. et Morrow, R.J., « Emission Spectrum of Californium », Journal of the Optical Society of America, vol. 52,â (DOI 10.1364/josa.52.000222, lire en ligne, consultĂ© le )
- Ruiz-Lapuente1996, p. 274.
- (en) R. C. Martin, J. B. Knauer, P. A. Balo, « Production, Distribution, and Applications of Californium-252 Neutron Sources », Applied Radiation and Isotopes, vol. 53, nos 4â5,â , p. 785â792 (DOI 10.1016/S0969-8043(00)00214-1, lire en ligne)
- EncyclopĂŠdia Britannica Transuranium Element â Nuclear Properties.
- Site de l'IRSN (Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire)
Voir aussi
Bibliographie
- (en) John Emsley, Nature's Building Blocks : An A-Z Guide to the Elements, Oxford University Press, , 538 p. (ISBN 978-0-19-850340-8, lire en ligne), « Californium »
- (en) P. Ruiz-Lapuente, R. Canal et J. Isern, Thermonuclear Supernovae, Springer Science+Business Media, , 890 p. (ISBN 978-0-7923-4359-2, lire en ligne)
Liens externes
- (en) « Technical data for Californium » (consulté le ), avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope
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1 | H | He | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
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