junio 30, 2022
californio

Californio, ¿qué es y par qué sirve?

Este es un elemento químico radiactivo cuyo símbolo es Cf y su número atómico 98. El Californio se obtuvo por vez primera en la Universidad de California en Berkeley en 1950 como resultado del bombardeo del curio con partículas alfa, específicamente con iones de helio . Fue nombrado así tanto por la ciudad como por la Universidad de California.

Pertenece al grupo de los actínidos, siendo el sexto entre los elementos transuránicos en ser sintetizado, poseyendo la segunda mayor masa atómica de todos aquellos elementos que se han producido en cantidades lo bastante enormes como para ser observados a simple vista, luego del einstenio.

Destaca como el elemento más pesado que se produce en el planeta Tierra de manera natural; recalcamos que, los elementos de mayor masa atómica sólo pueden ser producidos mediante síntesis.

Existen 2 estructuras o formas cristalinas para el californio a presión normal: una por encima y otra por debajo de los 900°C. Cuando está a altas presiones aparece una tercera forma.

Este elemento pierde su brillo lentamente en contacto con el aire a temperatura ambiente. Sus compuestos tienen en su mayoría una forma química del elemento, denominada californio (III), la cual puede participar en 3 enlaces químicos.

De los 20 isótopos reconocidos del californio, el más estable es el californio-251, que posee una vida media de 898 años. Tan corta duración implica que no se encuentren cantidades significativas de este elemento en la corteza terrestre.

El californio-252, con una vida media de 2,64 años, es el isótopo usado más común y se produce en el Laboratorio Nacional Oak Ridge en los Estados Unidos y en el Instituto de Investigación de Reactores Atómicos en Rusia.

Al trabajar con este elemento se debe considerar los riesgos radiológicos, así como la enorme capacidad de este elemento para interrumpir la producción de glóbulos rojos por bioacumulación en el tejido óseo.

californio

Propiedades físicas del californio

Es un metal actínido​ de color blanco – plateado con un punto de fusión de 900 ± 30°C y un punto de ebullición estimado en 1745°C.​

El metal puro del californio es maleable y se puede cortar fácilmente. El californio metálico empieza a evaporarse por encima de los 300°C en el vacío.

Por debajo de 51 K (−220ºC) es ferromagnético, entre 60 y 66 K (-209ºC) es anti ferromagnético, lo que se considera un estado intermedio y por encima de los 160 K (−110ºC) es paramagnético, por lo que puede convertirse en magnético gracias a campos magnéticos externos.

El californio puede formar aleaciones con metales lantánidos, aunque se tienen pocos conocimientos sobre ello, debido al desinterés en desarrollar investigaciones sobre el tema.​

Este elemento tiene 2 formas cristalinas a presión atmosférica: una forma doble-hexagonal compacta llamada alfa que tiene lugar por debajo de los 900ºC con una densidad de 15,10 g/cm³ y una forma cúbica centrada en las caras llamada beta que se da por encima de los 900ºC con una densidad de 8,74 g/cm³.​

Cuadro se le otorgan  48 GPa de presión, la forma beta muta a un sistema cristalino ortorrómbico debido a la deslocalización de los electrones 5f de los átomos, que rompe los enlaces.​

Su módulo de compresibilidad es de 50 ± 5 GPa, muy similar al de los metales lantánidos trivalentes, aunque menor que el de la mayoría de los metales comunes, como el del aluminio, que es de 70 GPa.​

Este elemento puede tener valencia 2, 3 o 4.​ Se estima que sus propiedades químicas son similares a las de otros elementos actínidos de valencia 3+​ y a las del disprosio, (lantánido situado encima del californio en la tabla periódica).​

El elemento suele perder brillo lenta pero continuamente al entrar en contacto con el aire a temperatura ambiente, pudiendo acelerarse si se llegare a incrementar la humedad.​

Suele reaccionar cuando se le calienta en una mezcla con, nitrógeno, hidrógeno y/o un elemento de la familia del oxígeno como los es el calcógeno. Las reacciones con hidrógeno seco y con ácidos minerales acuosos se tornan mucho más rápidas.​

Sólo puede ser soluble en agua en su forma de catión californio (III). Los intentos de reducción y/u oxidación del ion +3 en solución han sido constantemente infructuosos, por lo que tienden a abandonarse hasta que otro equipo de científicos en química y fisca, deciden experimentar nuevas teorías y someterle a otras reacciones con diversos elementos (bombardeo, mezcla, ionización).​

Este elemento forma una solución soluble en agua en forma de cloruro, nitrato, perclorato y sulfato para luego precipitarse en forma de fluoruro, oxalato o hidróxido.

Isótopos derivados del californio

Se han caracterizado o tipificado veinte radioisótopos del californio, siendo los más estables el californio-251, cuya vida media es de 898 años; el californio-249, cuya vida media es de 351 años; el californio-250, cuya vida media de 13,08 años; y el californio-252, que posee una vida media de 2.640 años.​

Los otros isótopos poseen vidas medias menores a un (1) año, aunque  la mayoría de ellas no llega ni a los a 20 minutos de vida media.​

El número másico de los isótopos del californio se encuentra en el rango de 237 y/a 256.​

El californio-249 es formado a partir de la desintegración beta del berkelio-249 mientras que otros isótopos de este elemento son formados sometiendo al berkelio a radiaciones intensas de neutrones dentro de un reactor nuclear.

A pesar de que el californio-251 es el isótopo con la mayor vida media, su rendimiento de producción es no supera el 10% debido a que tiende a recoger neutrones (fenómeno conocido como alta captura neutrónica) y también tiende a interactuar con otras partículas (fenómeno llamado elevada sección transversal de neutrones).​

Por su parte el californio-252 es un poderoso emisor de neutrones, convirtiéndolo en un elemento altamente radiactivo e inestable en ocasiones, lo que aumenta sus niveles de peligro. ​

En un rango mayor al 95% de las ocasiones, el californio-252 se ve sometido a desintegración alfa, ergo, pérdida de 2 protones y 2 neutrones, que a su vez transmutan o forman curio-248, mientras que el porcentaje restante de las desintegraciones, resultan ser fisiones espontáneas.

Un microgramo de californio-252 llega a emitir 2,3 millones de neutrones por segundo, un promedio de 3,7 neutrones por cada fisión espontánea.​

Una parte casi absoluta de los restantes isótopos suelen desintegrarse en curio  mediante la desintegración alfa.

Usos 

Este es un potente emisor de neutrones, lo que se traduce como un serio peligro para la salud, obligando a tomar muchas precauciones en el manejo del mismo.

Aunque ya existen aplicaciones y existen investigaciones que para algunos científicos “no dan resultados concluyentes prometedores”, existe la concertación de que por ser una fuente muy eficiente de neutrones, el californio sí podrá tener usos diversos en el futuro, según las necesidades pro avances tecnológicos en distintas áreas del conocimiento así lo exijan.

En la actualidad se le da uso práctico como fuente de neutrones de alta intensidad en sistemas electrónicos; para la investigación médica; en la investigación geológica e industria de la minería, permitiendo la determinación analítica de los metales preciosos como el oro y la plata y para la industria petrolera se le utiliza para la determinación del agua en el petróleo.

El 249Cf funge como blanco de bombardeo en la preparación de otros elementos de número atómico superior a 100.

Se usa para ayudar a encender reactores nucleares y como fuente de neutrones en el estudio de materiales mediante la difracción de neutrones y espectroscopia de neutrones.

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