Son Haberler

Kaliforniyum: Dünyadaki En Pahalı İkinci Madde

-
Eylül 13, 2022
Kaliforniyum: Dünyadaki En Pahalı İkinci Madde

Kaliforniyum, mikrogramı en az 60 dolar olan dünyanın en pahalı ikinci maddesidir. Tabiatta bulunmaz. Sentetik ve kullanışlı aktinit bir elementtir.

Kaliforniyum: Dünyadaki En Pahalı İkinci Madde

Kaliforniyum, tabiatta bulunmayan sentetik bir aktinittir. Sentetik olmasına karşın oldukça kullanışlı bir elementtir. Nükleer reaktörlerde başlangıç nötron kaynağıdır. Yüksek oranda nötron üretme özelliği vardır. Bu özelliği, kaliforniyumu ehemmiyetli elementler arasına alıyor. Kaliforniyum, yüksek atom ağırlığına sahip elementler arasında aynştaynyum elementinden sonra gözle görülebilir ölçüde üretilebilen ikinci elementtir. Dünyadaki en pahalı ikinci madde olduğu belirtiliyor. İsmini, ilk birleşimlendiği Kaliforniya Üniversitesi’nden alır. Kaliforniya’yı tanıyabilirsiniz; ancak elementi ile tanışmak isterseniz yazımıza göz atabilirsiniz.

Soldan Sağa: Kenneth Street, Jr., Stanley G. Thompson, Glenn T. Seaborg ve Albert Ghiorso

Tarihçesi

Kaliforniyum, ilk olarak 9 Şubat 1950 tarihinde Amerikalı kimyagerler Gleen T. Seaborg, Albert Ghiorso, Stanley G. Thompson ve Kenneth Street tarafından Berkeley Kaliforniya Üniversitesi laboratuarlarında birleşimlenmiştir.

İlk birleşim çalışmalarında “siklotron” ismi verilen 60 inç yarıçapı bulunan süratlendirici kullanılmıştır. Kaliforniyum birleşimi, 1 mikrogram Küriyum-242 maksadının alfa parçacıkları helyum iyonları ile siklotronda bombardımana yakalanması neticeyi gerçekleşmiştir. Birleşimde, Kaliforniyum-245 izotopu ve 1 özgür nötron elde edildi. İlk deneyde, yarılanma ömürleri 44 dakika olan 5 bin kaliforniyum atomu üretildi.

Kaliforniyumun tarihi süreci ile ilgili şu sıralamayı yapabiliriz;

Altıncı uranyum ötesi element olan kaliforniyumun bulguyu, 17 Mart 1950 tarihinde duyuruldu.
1954 senesinde, tartılabilir ölçüde ilk kaliforniyum yapımı yapıldı.
1958 senesinde, konsantre kaliforniyum üzerindeki ilk deneyler yapıldı.
1960 senesinde, Kaliforniya Üniversitesi’nden iki bilim adamı, ilk kaliforniyum bileşiklerini elde etti. Bu bileşikler; kaliforniyum triklorür, kaliforniyum oksiklorür ve kaliforniyum oksittir.
1960 senesinde, Tennessee eyaletindeki Oak Ridge Milli Laboratuvarı’nda toplu halde kaliforniyum imaline başlandı.
1965 senesinden bu yana bu laboratuvarda her sene 500 miligram kaliforniyum sentezlenmektedir.
1958 senesinde Amerika’da, İngiltere’den alınan plütonyum, kaliforniyum yapımında kullanıldı.
1970’li senelerde Amerika Atom Enerjisi Kurulu, endüstriyel ve akademik harcayıcılara mikrogramı 10 dolardan Kaliforniyum-252 satışı yaptı.
1974 senesinde, ilk defa kaliforniyum metali hazırlandı.
2006 senesinde Rusya Dubna’daki Ortak Nükleer Araştırma Enstitüsü’nde Kaliforniyum-249 izotopunun Kalsiyum-48 iyonlarıyla bombardımanı neticeyi periyodik tablonun en ağır ve son elementi oganesson birleşimlendi.

“Kaliforniyum” sözcüğü, keşfedildiği Berkeley Kaliforniya Üniversitesi’ne atfen türetilen bir kelimedir. Yeni elementin adı, keşif takımı tarafından önerilmiştir. Fizik ve kimya alanında dünyada şan salmış ender üniversitelerden biri olan Kaliforniya Üniversitesi, Amerika’nın en kalabalık eyaleti Kaliforniya’nın San Francisco kentine bağlığı Berkeley ilçesinde bulunuyor. 10 farklı kentte yerleşkeyi olan üniversitenin fizik ve kimya araştırmalarının yapıldığı yerleşkeyi Berkeley’de yer alıyor.

Fiziksel ve Kimyevi Özellikleri

Kaliforniyumun kimyevi simgeyi “Cf”dir. Atom numarası 98, atom ağırlığı 251’dir. Yoğunluğu, 15,1 grcm3’cins. Erime noktası 900 derece, kaynama noktası varsayımı 1470 derecedir. Atom yarıçapı 186 pm’dir. 98 proton, 153 nötron kapsar. Enerji seviyesi başına elektronları “2, 8, 18, 32, 28, 8, 2” biçimindedir. Oksidasyon gidişatları “+2, +3 ve +4” biçimindedir. Olağan basınç altında 900 derecenin üzerinde ve altında iki farklı kristal yapıda bulunur. Bunlar; çift-hekzagonal sıkı koli ve yüzey merkezli kübik yapılardır. Yüksek basınç altında ortorombik kristal sisteme dönüşür. Gümüşî beyaz görünümlü katı bir metaldir. Saf metal formu yumuşaktır, bıçakla kesilebilir. Metal kaliforniyum; -220 derecenin altındaki sıcaklıklarda ferromanyetik, -225 ila -207 derece arasında antiferromanyetik, -110 derecenin üzerinde ise paramanyetiktir. Başka Bir Deyişle, -110 derece üzerinde herhangi bir manyetik alanda mıknatıslanma özelliği kazanır.

Periyodik tabloda 7. Periyot, F-Blok elementlerinden biridir. Aktinit element serisinde yer alan oldukça radyoaktif bir metaldir. Aktinit serisinin dokuzuncu azasıdır. Uranyum ötesi transuranyum elementler arasında da birleşimlenen altıncı elementtir. Periyodik tabloda lantanitler arasında yer alan disprosyum, yapısal analogudur. Metalik formu, kimyevi özellikleri bakımından amerikyum, küriyum, berkelyum metalleri ve çoğu lantanit metallerle eşlik gösterir.

Kaliforniyum, oda sıcaklığında hava ile temas ederse matlaşır. Lantanit metalleri alaşım oluşturabilir. Oksijen grubu elementler kalkojen, hidrojen ve azot ile ısıtıldığında tepkimeye girer. Kuru hidrojen ve sulu mineral asitleri ile süratle tepki verir. Suda çözünebilir klorür, nitrat, perklorat ve sülfat oluşturur. Renkli bileşikler oluşturur. Misalin; kaliforniyum II iyodür koyu mor, kaliforniyum III florür parlak yeşil, kaliforniyum III oksit sarı-yeşil renktedir.

Soldan Sağa: Kaliforniyum bromür bileşiği, 20 miligramlık platin disk üzerindeki beyaz nokta kaliforniyum, 0,3 mikrogramlık kaliforniyum oksiklorür, kaliforniyum metali…

İzotopları

Kaliforniyum, tabiatta bulunmaz. Tam izotopları suni olarak birleşimlenebilir. Uranyum madenlerinin nükleer bozunma zincirinde birkaç dakikalığına gözlenebileceği öngörülüyor. Nükleer sınamaların yapıldığı bölgelerde, nükleer felaket yaşanan yerlerde, mineral araştırmalar ve tıbbi rehabilitasyon kuruluşları atıklarında ufak ölçülerde bulunabilmektedir.

Atom kütle numaraları 237 ila 256 arasında değişen 20 izotopu karakterize edilmiştir. En yaygın kullanılan izotopu Cf-252’dir. En kararlı ve uzun ömürlü izotopu Cf-251, 898 sene yarılanma ömrüne sahiptir. Kaliforniyumun bazı izotopları ve yarılanma ömürleri şöyledir; Cf-248 333,5 gşan, Cf-249 352 sene, Cf-250 13,08 sene, Cf-251 898 sene, Cf-252 2,64 sene, Cf-253 17,81 gşan, Cf-254 60,5 gşan. Değişik izotoplarından bir kısmının yarılanma ömürleri 1 seneden az; çoğunun 20 dakikadan kısadır.

Kaliforniyum izotoplarının çoğu, berkelyumun nötron bombardımanına yakalanmasıyla elde edilir. Cf-249, Berkelyum-249’un beta bozunum zincirinin bir ürünüdür. Cf-252, çok güçlü bir nötron yayıcıdır. Cf-252, yarılanma ömrünün yüzde 96,9’unda alfa bozunumuna uğrayarak Küriyum-248 izotopunu oluşturur. Kalan yüzde 3,1’lik zaman diliminde de kendiliğinden fisyona uğrar. Cf-254, sadece kendiliğinden fisyona uğrar. Değişik izotoplarının büyük bir kısmı, alfa bozunumu ile küriyum izotoplarına dönüşür.

Hangi Alanlarda Kullanılır?

Kaliforniyum, pratik uygulaması bulunan birkaç uranyum ötesi elementten biridir. Uygulamaların çoğunda kaliforniyumun nötron yayma özelliğinden yararlanılmaktadır. Nükleer reaktörler için kullanışlı bir başlangıç nötron kaynağıdır. Nötron yayıcı ve nötron spektroskopi kullanılarak yapılan araştırmalarda da nötron kaynağı olarak yararlanılır. Ayrıca, daha ağır elementlerin birleşiminde de kaliforniyum izotopları rol oynar. Misalin, oganesson elementi, Cf-249 atomunun Kalsiyum-48 iyonları ile bombardımanı neticeyi birleşimlenebilir. Kaliforniyum, ayrıca, bazı numunelerde eser ölçüde bulunan elementlerin ölçüsünün tanımlanması için nötron aktivasyon tahlilinde portatif taşınabilir bir nötron kaynağıdır. Kaliforniyum nötronları, rahim ağzı kanseri, beyin uru rehabilitasyonlarında da kullanılabilmektedir.

Kaliforniyum ve bileşiklerinin kullanıldığı bazı ürün ve alanlar şunlardır; yakıt çubuğu tarayıcıları, nötron radyografisi, taşınabilir metal dedektörler, nem ölçme aygıtları, altın ve gümüş madenlerindeki tahliller, yer altı sularının tespiti, petrol kuyuları logları, kalınlık ölçme aygıtları, tıbbi araştırmalar…

Atom, elektron, nötron…

Bunları Öğreniyor Musunuz?

Kaliforniyum, dünyadaki en pahalı ikinci maddedir. Cf-249’un mikrogramı 160 dolar, Cf-252’nin mikrogramı 60 dolardır. Bazı kaynaklara göre de, Kaliforniyum-252 izotopunun gramı 27 milyon dolardır Takribî 95 milyon lira.
Dünyadaki en pahalı madde olduğu belirtilen “antimatter”in 1 gramı, 62 trilyon dolardır.
Kaliforniyum, gnamımızda Amerika Birleşik Devletleri’nin Tennessee eyaletindeki Oak Ridge Milli Laboratuvarı ve Rusya’daki Atom Reaktörleri Araştırma Enstitüsü’nde üretilmektedir.
Kaliforniyum, toksiktir ve yüksek radyoaktivite kapsayan bir elementtir. Kemiklerde birikerek dokulara hasar verebilir. Ayrıca kandaki eritrositlerin yaradılışını engeller veya yapılarını bozar.
Kaliforniyumun son derece radyoaktif, en riskli ve en hasarlı izotopu, yüksek oranda nötron yayma özelliği bulunan Cf-252’dir.
Cf-252 izotopunun 1 mikrogramı, saniyede 2,3 milyon, dakikada 139 milyon nötron üretir.
Cf-251, öldürücü ışınım yayma kapasitesine sahiptir.
Mermiden daha ufak bir kaliforniyum atom bombası, 10 ton TNT gücündedir.
Kaliforniyum, komşu elementler gibi keşfedildiği şehir veya ülke adının verildiği elementler arasında bir kırılma noktasıdır. Bu adlandırmadan sonra artık teamül haline gelen bu yöntem terk edildi.
Bir seferde üretilen en büyük ölçüde kaliforniyum metali 10 miligramdı.