Úvod
Berkelium (Bk) je radioaktivní kovový prvek s protonovým číslem 97, který patří do skupiny aktinoidů. V čisté formě má stříbřitě bílý vzhled, je měkký a reaktivní. V přírodě se tento prvek vůbec nevyskytuje. Získáváme ho výhradně umělou cestou, a to v nepatrných, miligramových množstvích ozařováním lehčích prvků, jako je americium, v jaderných reaktorech. Kvůli své extrémní vzácnosti a vysoké radioaktivitě nemá žádné komerční využití a slouží pouze pro základní vědecký výzkum, především k syntéze ještě těžších prvků.
Vlastnosti
Berkelium (Bk) je radioaktivní transuran s protonovým číslem 97, patřící do skupiny aktinoidů. V čisté formě je to měkký, stříbřitě bílý kov, který na vzduchu pomalu oxiduje a je reaktivní vůči kyselinám a horké vodní páře. Všechny jeho izotopy jsou nestabilní, přičemž nejstabilnější je 247Bk s poločasem rozpadu přibližně 1380 let. Mnohem významnější a dostupnější je izotop 249Bk (poločas rozpadu 330 dní), který slouží jako výchozí materiál pro syntézu ještě těžších prvků. Jeho chemické chování je typické pro aktinoidy, s nejstabilnějším oxidačním stavem +3, ale existuje i stav +4.
Vznik názvu
Název prvku je odvozen od města Berkeley v Kalifornii v USA. Právě zde, na Kalifornské univerzitě, byl tento prvek v roce 1949 poprvé připraven týmem vědců. Pojmenování tak ctí místo svého objevu, podobně jako jeho předchůdce v periodické tabulce, prvek terbium, pojmenovaný podle švédské vesnice Ytterby.
Objev
Objev berkelia se uskutečnil v prosinci 1949 na Kalifornské univerzitě v Berkeley týmem vědců vedeným Glennem T. Seaborgem, Albertem Ghiorsem a Stanleyem G. Thompsonem. Nový prvek byl připraven uměle v 60palcovém cyklotronu bombardováním miligramového množství americia-241 (241Am) částicemi alfa. Jméno „berkelium“ bylo zvoleno na počest města Berkeley, kde byl objev učiněn, což navázalo na tradici pojmenování jeho lanthanoidního homologu, terbia, podle vesnice Ytterby. Objev byl klíčovým krokem v pochopení vlastností a syntézy transuranových prvků a potvrdil teoretické předpovědi o struktuře periodické tabulky.
Výskyt v přírodě
Berkelium se v přírodě přirozeně nevyskytuje, jelikož všechny jeho izotopy mají příliš krátké poločasy rozpadu na to, aby přežily od vzniku Země. Veškeré dostupné množství je tedy vyráběno uměle. Získává se v jaderných reaktorech s vysokým neutronovým tokem, jako je High Flux Isotope Reactor v Oak Ridge National Laboratory v USA. Vzniká jako vedlejší produkt při dlouhodobém ozařování lehčích aktinoidů, například plutonia nebo americia, kde dochází k postupnému záchytu neutronů. Celosvětová produkce se pohybuje pouze v řádu desítek miligramů ročně.
Využití
Berkelium má pro člověka výhradně vědecké využití, jelikož nemá žádné komerční ani průmyslové uplatnění. Jeho nejstabilnější izotop, berkelium-249, je klíčový jako terčový materiál při bombardování v částicových urychlovačích za účelem syntézy ještě těžších, supertěžkých prvků, například tennessinu (prvek 117). V přírodě se berkelium vůbec nevyskytuje. Je to čistě umělý, transuranový prvek a všechny jeho izotopy jsou radioaktivní s krátkými poločasy rozpadu, takže jakékoliv množství, které mohlo existovat při formování Země, se již dávno rozpadlo na stabilnější prvky. Veškeré jeho množství je vyrobeno v jaderných reaktorech.
Sloučeniny
Všechny sloučeniny berkelia byly připraveny uměle v laboratořích v mikrogramových množstvích pro studium jeho chemických vlastností. Mezi ně patří například oxidy jako oxid berkelitý (Bk₂O₃) a oxid berkeličitý (BkO₂), halogenidy jako fluorid berkelitý (BkF₃) či chlorid berkelitý (BkCl₃) a také oxyhalogenidy. Berkelium v nich vystupuje nejčastěji v oxidačním stavu +3, který je stabilnější, ale tvoří i sloučeniny ve stavu +4. V přírodě se žádné jeho sloučeniny nenacházejí, protože zde není přítomen ani samotný prvek. Jejich chování je tedy známo pouze z laboratorních experimentů.
Zajímavosti
Berkelium je tak intenzivně radioaktivní, že jeho makroskopické množství (v řádu miligramů) ve tmě viditelně slabě červeně září. Tento jev je způsoben excitací okolních atomů emitovaným zářením. Je to měkký, stříbřitě bílý kov, který poměrně rychle reaguje se vzdušným kyslíkem. Jeho klíčový izotop Bk-249 se s poločasem rozpadu 330 dní přeměňuje na izotop kalifornia Cf-249, což znamená, že chemická čistota vzorku se v průběhu jednoho roku znatelně mění. Tato přeměna je zároveň významným zdrojem vysoce čistého kalifornia pro další výzkumné účely.
