Úvod
Kalifornium (Cf) je vysoko rádioaktívny, umelo pripravený chemický prvok. Jeho protónové číslo je 98 a v periodickej tabuľke sa zaraďuje medzi aktinoidy. V čistej forme je to kujný, striebristo-biely kov, ktorý na vzduchu postupne stráca lesk. Keďže sa v prírode prakticky nenachádza, získava sa vo veľmi malých množstvách v jadrových reaktoroch alebo urýchľovačoch častíc bombardovaním ľahších prvkov, ako je curium. Pre svoju schopnosť emitovať neutróny má špecializované využitie, napríklad pri spúšťaní jadrových reaktorov či v medicíne na ožarovanie nádorov.
Vlastnosti
Kalifornium je rádioaktívny kovový prvok s protónovým číslom 98 a symbolom Cf, patriaci medzi aktinoidy. Je to striebristo-biely kov, ktorý na vzduchu postupne stráca lesk a je dostatočne kujný na to, aby sa dal rezať žiletkou. Vykazuje prevažne oxidačné číslo +3, ale sú známe aj stavy +2 a +4, pričom reaguje s vodou a kyselinami. Jeho najvýznamnejším izotopom je kalifornium-252, ktoré je mimoriadne silným zdrojom neutrónov, pričom jeden mikrogram emituje milióny neutrónov za sekundu, čo je jeho kľúčovou vlastnosťou pre rôzne aplikácie.
Pôvod názvu
Názov prvku je odvodený od miesta jeho objavu. Kalifornium bolo prvýkrát syntetizované v roku 1950 na Kalifornskej univerzite v Berkeley vedcami pod vedením Glenna T. Seaborga. Tím ho pomenoval na počesť štátu Kalifornia a univerzity, kde sa uskutočnil tento významný objav.
Objav
Objav kalifornia bol oznámený v roku 1950 tímom vedcov na Kalifornskej univerzite v Berkeley. Tvorili ho Stanley G. Thompson, Kenneth Street Jr., Albert Ghiorso a Glenn T. Seaborg. Tento nový prvok vytvorili v 60-palcovom cyklotróne bombardovaním cieľa z kúria-242 časticami alfa, teda iónmi hélia. Identifikovali ho na základe jeho rádioaktívnych vlastností, keďže pri prvom experimente vzniklo len približne 5000 atómov izotopu kalifornium-245 s polčasom rozpadu 44 minút. Pomenovali ho na počesť štátu a univerzity, kde bol objavený.
Výskyt v prírode
Kalifornium sa v zemskej kôre prirodzene nevyskytuje v žiadnom merateľnom množstve; je to čisto umelý prvok a všetko dostupné kalifornium bolo vyrobené človekom. Jeho produkcia prebieha výlučne v jadrových reaktoroch s vysokým tokom neutrónov, ako je napríklad reaktor v Oak Ridge National Laboratory v USA. Proces zahŕňa dlhodobé ožarovanie ľahších aktinoidov, napríklad plutónia alebo amerícia, neutrónmi. Postupnými záchytmi neutrónov a následnými beta rozpadmi sa atómové jadrá postupne premieňajú na ťažšie prvky, až kým nedosiahnu hmotnostné čísla zodpovedajúce kaliforniu.
Využitie
Kalifornium je čisto syntetický prvok, ktorý sa na Zemi v prírode nenachádza, a preto nemá žiadne prirodzené využitie. Jeho význam spočíva výlučne v ľudských aplikáciách, najmä vďaka izotopu kalifornium-252, ktorý je extrémne silným zdrojom neutrónov. Používa sa na spúšťanie jadrových reaktorov a ako prenosný zdroj na analýzu materiálov v teréne. V medicíne nachádza uplatnenie pri niektorých typoch liečby rakoviny. Neutróny z kalifornia sa tiež využívajú pri prieskume ropných ložísk na identifikáciu vrstiev ropy a vody, ako aj v bezpečnostných systémoch na detekciu výbušnín a iných skrytých nebezpečných látok.
Zlúčeniny
Keďže sa kalifornium v prírode nevyskytuje, neexistujú ani jeho prirodzené zlúčeniny. Všetky známe zlúčeniny boli vytvorené umelo v laboratórnych podmienkach, zvyčajne len vo veľmi malých, mikrogramových množstvách. Najstabilnejší je oxidačný stav +3, v ktorom tvorí viacero zlúčenín. Medzi ne patrí napríklad oxid kalifornitý (Cf₂O₃), ktorý má žltozelenú farbu, a rôzne halogenidy ako chlorid kalifornitý (CfCl₃) alebo fluorid kalifornitý (CfF₃). Tieto látky sú extrémne rádioaktívne a slúžia predovšetkým na základný výskum chémie ťažkých aktinoidov, nie na praktické komerčné využitie. Boli pripravené aj menej stabilné zlúčeniny, skúmajúce ďalšie oxidačné stavy.
Zaujímavosti
Kalifornium patrí medzi najdrahšie chemické prvky na svete, pričom cena za jeden gram jeho najpoužívanejšieho izotopu sa pohybuje v miliónoch dolárov. Vďaka svojej mimoriadne vysokej rádioaktivite dokáže tento kov v tme slabo žiariť. Izotop kalifornium-252 je unikátny svojou schopnosťou spontánneho štiepenia, pri ktorom sa uvoľňuje obrovské množstvo neutrónov. Iba jeden mikrogram tejto látky vyžiari približne 139 miliónov neutrónov za minútu. Je to silný alfa žiarič, čo predstavuje vážne zdravotné riziko. Pri požití sa hromadí v kostnom tkanive a narúša tvorbu červenách krviniek.
