Structure de Berkelio (BK), propriétés, obtention, utilisations

Il Berkelium C'est un élément chimique dont le symbole est BK. Il appartient à la classe des actinides, étant son huitième membre. Votre numéro atomique est de 97. C'est un solide métallique synthétique. Cet élément ne se trouve pas naturellement sur la croûte terrestre. Il est présent en petites quantités dans les combustibles nucléaires usés et a une brillance en argent.

Il existe également de petites quantités dispersées dans l'environnement en raison des tests d'armes nucléaires, en raison d'accidents graves dans les installations d'énergie atomique telles que le Tchernobyl et par la libération qui se produit à partir des déchets des usines d'énergie nucléaire.

Symbole, nombre et masse atomique de l'élément Berkelio. Source: ME / CC BY-S (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 2.5). Source: Wikimedia Commons.

Une utilité pratique pour Berkelio n'a pas été trouvée, car elle se produit en très petites quantités et le fait que tous ses isotopes (atomes BK avec un nombre différent de neutrons dans le noyau) sont radioactifs. Sa principale application a été dans des études scientifiques.

Bien que leurs isotopes soient produits artificiellement dans des laboratoires spéciaux et soient traités par du personnel expert, les dommages que le rayonnement dangereux émis doit toujours être pris en compte.

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Nomenclature

• Berkelio, symbole BK.
• Berkelio-243, BK-243 ou ²⁴³BK: isotope de Berkelio avec masse atomique 243.

Découverte

1.7 Microgrammes de microgramme de Berkelio métallique solide obtenu en 1969. Oak Ridge National Laboratory, Département américain de l'énergie / domaine public. Source: Wikimedia Commons.

Il a été produit pour la première fois en 1949 par les scientifiques Glen Seorg, Stanley G. Thompson et Al Ghiorso à l'Université de Berkeley en Californie, lorsqu'ils ont bombardé l'Amérique-241 avec des particules alpha à haute énergie en utilisant un cyclotron (un accélérateur de particules).

Immédiatement après l'irradiation, le matériau a été correctement dissous et passé à travers une colonne de résine d'échange d'ions, en utilisant une solution de citrate d'ammonium comme éluant.

De cette façon, ils ont obtenu un isotope de l'élément numéro 97 avec 243 masse atomique, qui émet des particules alpha et a une demi-vie de 4,5 heures.

Nom d'élément

Au début, plusieurs chercheurs ont proposé que l'élément prenne le nom de l'un de ses découvreurs, Glen Seorg, car il avait le mérite d'avoir réussi à synthétiser 10 éléments en plusieurs années de travail.

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Cependant, l'Organisation officielle Union internationale de chimie pure et appliquée ou IUPAC (acronyme pour l'anglais Union internationale de chimie pure et appliquée) a décidé d'attribuer le nom "Berkelio" pour avoir été obtenu à l'université et à la ville de Berkeley (Californie).

Apparition d'une région de l'Université de Berkeley, Californie. Auteur: Sarangib. Source: Pixabay.

Le nom Berkeley vient du philosophe d'Angloirlandes George Barkeley, un nom dont la prononciation a ensuite changé aux États-Unis lorsque la ville et l'université ont été fondées en 1869.

C'est avec désinvolture l'année où Dmitri Mendeléyev a publié son premier tableau périodique et a commencé à prédire l'existence de nouveaux éléments tels que Berkelio.

Structure électronique

Sa configuration électronique est:

1s²; 2s² 2p⁶; 3s² 3p⁶ 3d^dix; 4s² 4p⁶ 4d^dix 4F¹⁴; 5s² 5p⁶ 5d^dix; 6s² 6p⁶; 5F⁹ 7s²,

ou compact:

[RN] 5F⁹ 7s².

Structure électronique de Berkelio. Les orbitales et les électrons peuvent être vus. Ahazard.ScienceWriter / CC BY-SA (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0). Source: Wikimedia Commons.

Obtention

Le premier échantillon du métal a été préparé en 1969 par une réaction de réduction du fluorure (BKF₃) Avec du lithium métal (li) à une température de 1300 K.

Pour préparer des feuilles de métal minces, l'oxyde de bko est réduit₂ Avec Torio (th) ou Lantano métallique.

Propriétés physiques de Berkelio

État physique

Solide métallique souillé.

Le métal Berkelio a deux formes cristallines: alpha (double hexagone compact) et bêta (centrée cubique sur les visages).

Masse atomique

247

Point de fusion

1050 ºC (forme alpha)

986 ° C (forme bêta)

Point d'ébullition

2627 ºC

Densité

14,78 g / cm³ (forme alpha)

13,25 g / cm³ (formulaire bêta)

Paramagnétisme

Selon certaines sources, certains composés de Berkelio présentent des propriétés paramagnétiques, ce qui signifie qu'elles sont attirées par les champs magnétiques.

Cette caractéristique est de type paramagnétique car lors de la suspension de l'action magnétique, le matériau ne maintient pas de telles propriétés seules.

Propriétés chimiques

À des températures élevées, le berkelio métallique est rapidement oxydé dans l'air ou l'oxygène, formant ses oxydes. Il est facilement soluble dans les acides minéraux, libérant l'hydrogène gaz₂ et former des ions BK³⁺.

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États d'oxydation

Les enquêtes initiales de cet élément ont été limitées aux expériences d'échange d'ions et de coprécipitation, avec laquelle il a été observé que l'état d'oxydation +3 est stable et le +4 est accessible en solution aqueuse, car le BK³⁺ Il peut être oxydé par l'ion bromato (bro₄^-) Pour donner BK⁴⁺.

Stabilisation BK⁴⁺

En 2017, la stabilisation du BK a été signalée⁴⁺ en solution à l'aide du composé formé par des groupes d'hydroxiridinone unis à une structure en polyamine (appelée ligand 3,4,3-li (1,2-HOP))).

Ce composé a huit endroits où l'ion se joint, qui correspondent aux atomes d'oxygène des groupes c = o et n-oh, laissant le bk⁴⁺ fermement lié au ligand, restant stable.

Composés solides

Le bk⁴⁺ peut coprocipiter avec cerio (ce⁴⁺) ou zirconium (zr⁴⁺) en phosphate ou yodato. Il peut également être extrait dans des solutions bis hexane (2-éthylhexil) hydrogénophosphate ou un autre agent arrangeant similaire.

Le premier composé de Berkelio qui s'est produit en quantités visibles était le chlorure (BKCL₃), d'où 0,00000000003 grammes ont été obtenus en 1962. Depuis lors, plusieurs composés de Berkelio ont pu préparer et étudier.

Ils peuvent être mentionnés par exemple le phosphate (BKPO₄), oxychlorure (bkocl), fluorures (bkf₃ et bkf₄), Dioxyde (bko₂), trioxyde (bk₂SOIT₃), Yodatos (bk (io₃)₃ Et bk (io₃)₄), Chlorohydrate [bkcl₂(H₂SOIT)₆] Cl, oxalate, composés organométaux et composés de coordination, entre autres.

Nouvel état d'oxydation +5

En 2018, un groupe d'enquêteurs de plusieurs pays a réussi à produire un complexe de nitrate avec Pentavalent Berkelio (BK⁵⁺) dont la formule est bko₂(NON₃)₂^-, en éliminant deux non molécules₂ de l'ion bk (non₃)₄^-, (BK³⁺).

Les calculs d'énergie informatique ont confirmé que l'état d'oxydation +5 est celui qui a la plus grande stabilité dans ce complexe de nitrate de Berkenilo, donc le plus probable.

Isotopes

De Berkelio, 14 isotopes avec des masses atomiques ont été synthétisées de 238 à 251. Tous sont radioactifs.

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Le plus stable est Berkelio-247, dont la demi-vie est 1380 ans. Chaque atome de cet isotope lors de la désintégration émet une particule alpha et forme un atome d'Amérique-243.

Le BK-249 a une demi-vie de 330 jours, souffre de décomposition bêta et devient californio-249.

Applications

Puisqu'ils n'ont pu obtenir que de très petites quantités de cet élément, il n'a utilisé que dans la recherche scientifique fondamentale.

En obtenant des éléments plus lourds

L'isotope BK-249 a une demi-vie relativement longue et c'est possible.

Microcantity BK dissous dans un tube à essai. 250 jours ont été utilisés pour l'obtenir. Le gant de protection de la radioactivité de cet élément peut être observé. ORNL, Département de l'énergie / domaine public. Source: Wikimedia Commons.

En études physicochimiques

La recherche effectuée avec le BK permet des extrapolations plus précises sur les propriétés et le comportement d'autres éléments qui suivent dans la série d'acteur, car les éléments les plus lourds sont plus difficiles à obtenir, ils ont une vie moyenne très courte et sont beaucoup plus radioactifs.

Des risques

Berkelio est un élément radioactif. La libération de la radioactivité dans l'environnement peut atteindre toutes les espèces d'animaux et de plantes qui leur sont endommagées. La détérioration peut s'accumuler dans les générations successives.

Les usines d'énergie nucléaire sont radioactives et donc très dangereuses. Auteur: AR130405. Source: Pixabay.

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