Берклий

Берклий (Bk, лат. Berkelium) — искусственно полученный радиоактивный трансурановый химический элемент группы актиноидов с атомным номером 97. Берклий не имеет стабильных изотопов, наиболее долгоживущий нуклид ²⁴⁷Bk имеет период полураспада 1380 лет.

История

Получен в 1949 г. учеными Национальной лаборатории им. Лоуренса в г. Беркли (Калифорния, США; прежнее название — Радиационная лаборатория) С. Томпсоном, Г. Сиборгом, А. Гиорсо при бомбардировке мишени из америция-241 ускоренными на 60-дюймовом циклотроне α-частицами:

 ₉₅²⁴¹Am + ₂⁴He → ₉₇²⁴³Bk + 2₀¹n

97-й элемент был получен группой Сиборга вслед за элементами с номерами 94 (плутонием), 95 (америцием) и 96 (кюрием). Пятилетняя задержка после синтеза 96 элемента была связана с отсутствием материала для исходной мишени — изотопа америция ²⁴¹Am. Для химической идентификации нового элемента использовали хорошо отработанный к тому времени метод ионообменной хроматографии.

Происхождение названия

Берклий является химическим аналогом тербия, получившего название от небольшого селения Иттербю в Швеции, рядом с которым был обнаружен минерал, содержащий среди прочих редкоземельных металлов и тербий. Поэтому было решено назвать 97-й элемент по названию города Беркли, в котором он был впервые получен.

Изотопы

Всего известно девять изотопов берклия, с массами от 243 до 251.

Среди них есть и сравнительно долгоживущие, например, ²⁴⁷Bk (Т_1/2 = 1380 лет) и ²⁴⁹Bk (β-излучатель с периодом полураспада Т_1/2 = 314 дней); прочие же «живут» лишь часы. Все они образуются в ядерных реакциях в совершенно ничтожных количествах. Лишь ²⁴⁹Bk удается получить в заметных количествах при облучении в реакторах урана, плутония, америция, кюрия. Способность его ядер к делению на тепловых нейтронах в несколько раз выше, чем у ядер ²³⁵U и ²³⁹Pu, обычно используемых в качестве делящихся материалов.

Средняя энергия α-излучения ²⁴⁵Bk, ²⁴⁷Bk, ²⁴⁹Bk равна соответственно 7,45⋅10⁻³; 5,70; 7,94⋅10⁻⁵ МэВ/(Бк·с).

Физические свойства

Простое вещество берклий — радиоактивный металл серебристо-белого цвета.

Химические свойства

Установлено, что берклий очень реакционноспособен. В своих многочисленных соединениях он имеет степени окисления + 3 (преимущественно) и + 4. Существование четырехвалентного берклия позволяет отделять этот элемент от других актиноидов и лантаноидов (продуктов деления), которые либо не имеют такой валентной формы, либо труднее в неё переводятся.

Взаимодействует с кислородом (оксид и диоксид), галогенами и серой. Известны двойные соли и металлоорганические соединения берклия. Образует комплексные соединения с минеральными и органическими кислотами. Наиболее устойчивы соединения берклия в растворе при степени окисления +3. При рН, близких к щелочной среде, Bk³⁺ образует нерастворимый основной гидроксид. Оксиды, фториды, фосфаты и карбонаты берклия нерастворимы в воде. В четырехвалентном состоянии берклий является сильным окислителем.

Получение

Изотопы берклия с массовыми числами до 248 получают из соответствующих изотопов америция или кюрия по реакции (α, n) или (α, p, n). ²⁴⁹Bk образуется в ядерном реакторе при облучении нейтронами ²³⁸U или ²³⁹Pu. ²⁵⁰Bk получают облучением ²⁴⁹Bk по реакции (γ, n).

Применение

Нуклид ²⁴⁹Bk используется для получения изотопов калифорния. Использовался для получения 117 элемента.

Биологическая роль

При введении крысам нитрата ²⁴⁹Bk радионуклид распределяется между скелетом (40 %) и печенью (18 %). Небольшие количества ²⁴⁹Bk определяются в мышцах (9 %), надпочечниках (7,3 %), коже (4,5 %), селезёнке (1,3 %) и почках (1,1 %). Т_б из костной ткани составляет 500—600 сут.

Выведение из организма крыс происходит в основном с мочой 18,2 % и калом 10 %. Максимальные дозы в костной ткани, не влияющие на сокращение продолжительности жизни крыс, составляют 6,3 Гр (β-излучение) при введении 37-10⁸ кБк/кр массы тела крыс. В отдаленные сроки у крыс развиваются остеосаркомы.