Californio: storia, proprietà, usi

Il californio è un elemento radioattivo prodotto artificialmente appartenente al 7° Periodo che ha numero atomico 98.
È il sesto elemento transuranico con configurazione elettronica [Rn] 5f¹⁰7s² e appartiene al blocco f  e appartiene alla serie degli attinidi. Il californio, dopo l’einsteinio è l’elemento con massa atomica più alta.

Storia del californio

Il team del Lawrence Radiation Laboratory a Berkeley, in California composto da Stanley Thompson, Kenneth Street Jr., Albert Ghiorso e Glenn Seaborg ottenne per la prima volta questo elemento.

Per produrre questo elemento si bombardò in un acceleratore di particelle il curio 242 con particelle α e si ottenne l’isotopo 245:
²⁴²₉₆Cm + ⁴₂He → ²⁴⁵₉₈Cf + ¹₀n

Da questo esperimento si ottennero, tuttavia, piccolissime quantità dell’elemento che prende il nome dallo Stato americano della California e dall’Università della California.
L’isotopo ²⁵²Cf è stato identificato per la prima volta nei prodotti di un’esplosione di test termonucleare nel 1952.

L’esplosione termonucleare avvenne il 1° novembre 1952 su un atollo del Pacifico. In questo esperimento fu utilizzata una bomba all’uranio-238 per fornire il calore necessario per innescare l’esplosione. L’uranio-238 esposto a un bombardamento di neutroni si trasformò in elementi con numero atomico da 93 a 100 tra cui il californio.

Quantità maggiori si ottennero nel 1958 presso il Materials Testing Reactor di Arco nello stato di Idaho, mediante irradiazione di neutroni prolungata di plutonio-239

Proprietà del californio

È un metallo di colore bianco-argenteo malleabile che si taglia facilmente con una lama di un coltello.
Presenta numero di ossidazione +2, +4  ma quello più comune è +3. Nello stato di ossidazione + 2 si comporta da riducente mentre nello stato di ossidazione +4 si comporta da ossidante.  Reagisce con aria, acqua e acidi ma non reagisce con le basi e può formare composti, tra cui ossidi come Cf₂O₃ e alogenuri come CfCl₃

Sebbene la chimica del californio sia poco nota si conoscono alcuni composti tutti colorati come, ad esempio, CfCl₃ che è di colore verde smeraldo e CfI₂ di colore viola scuro. Unitamente a plutonio, americio, curio, berkelio ed einsteinio forma fosfati RPO₄ con il tipo di struttura monoclino monazitico.

A seconda della temperatura, le proprietà magnetiche del californio metallico possono cambiare: esso infatti  può essere ferromagnetico, ferrimagnetico, antiferromagnetico o paramagnetico

Sono noti venti isotopi che hanno numero di massa da 237 a 256 e molti di essi hanno un tempo di dimezzamento lungo. Infatti ²⁵¹Cf ha un tempo di dimezzamento di 898 anni, ²⁴⁹Cf 351 anni, ²⁵⁰Cf 13.08 anni  e ²⁵²Cf 2.645 anni

Usi

Rispetto a molti elementi radioattivi artificiali i cui sono limitati alla ricerca scientifica, l’isotopo ²⁵²Cf ha eccezionali capacità di emissione di neutroni. Le sue attuali applicazioni abbracciano un’ampia gamma di settori e sono continuamente scoperti nuovi usi. È utilizzato soprattutto come sorgente di neutroni per avviare il processo di fissione nucleare nei reattori oltre che nella cura del cancro.

Piccole quantità di ²⁵²Cf  sono usate anche in una serie di dispositivi che richiedono un flusso di neutroni, come rivelatori specializzati e apparecchi per la radioterapia. È usato nei metal detector portatili, per identificare i minerali d’oro e d’argento e per identificare gli strati di acqua e petrolio nei pozzi petroliferi. L’isotopo 249 è stato fondamentale per ottenere uno dei nuovi elementi della tavola Periodica ovvero l’oganesson o oganesso precedentemente noto col nome sistematico temporaneo ununoctio, o eka-radon, elemento chimico di numero atomico 118, il cui simbolo è Og: ²⁴⁹₉₈Cf + ⁴⁸₂₀Ca → ²⁹⁴₁₁₈Og + 3n