Úvod
Kalifornium (Cf) je vysoce radioaktivní, uměle připravený kovový prvek. S protonovým číslem 98 se řadí mezi aktinoidy, těžké a nestabilní prvky periodické tabulky. V čisté formě má stříbřitě bílý vzhled a na vzduchu postupně matní. V přírodě se nevyskytuje; získává se v mikroskopických množstvích ozařováním lehčích prvků, například kuria, v jaderných reaktorech nebo urychlovačích částic. Díky své extrémní radioaktivitě a náročné výrobě existuje pouze v několika specializovaných laboratořích. Je jedním z nejtěžších prvků s praktickým využitím, například jako zdroj neutronů.
Vlastnosti
Kalifornium, s chemickou značkou Cf a protonovým číslem 98, je vysoce radioaktivní transuranický kovový prvek. Patří do skupiny aktinoidů a v čisté formě má stříbřitě bílý vzhled. Je poměrně měkký a kujný, což umožňuje jeho mechanické zpracování v mikroskopickém měřítku. Na vzduchu pozvolna oxiduje a matní. Nejdůležitějším a nejpoužívanějším izotopem je kalifornium-252, které se vyznačuje extrémně silnou emisí neutronů spontánním štěpením. Tato vlastnost z něj činí jeden z nejintenzivnějších známých bodových zdrojů neutronů. Všechny jeho izotopy jsou nestabilní a podléhají radioaktivní přeměně, přičemž vyzařují intenzivní alfa a gama záření.
Vznik názvu
Původ názvu je poctou místu, kde byl prvek poprvé syntetizován v roce 1950. Tým vědců ho připravil v Radiační laboratoři Kalifornské univerzity v Berkeley. Jméno tak odkazuje na stát Kalifornie i na prestižní univerzitu, čímž navazuje na tradici pojmenovávání prvků podle významných míst.
Objev
Objev kalifornia se datuje k 9. únoru 1950 a je spojen s vědeckým týmem na Kalifornské univerzitě v Berkeley. Výzkumníci Stanley G. Thompson, Kenneth Street Jr., Albert Ghiorso a nositel Nobelovy ceny Glenn T. Seaborg úspěšně syntetizovali tento prvek jako šestý transuran v pořadí. K jeho vytvoření použili 60palcový cyklotron, ve kterém bombardovali terčík z mikrogramového množství izotopu kuria-242 částicemi alfa. Tímto procesem vznikl izotop kalifornium-245 s poločasem přeměny pouhých 44 minut. Prvek byl pojmenován na počest univerzity a státu Kalifornie, kde k objevu došlo.
Výskyt v přírodě
Kalifornium je čistě syntetický prvek a v zemské kůře se přirozeně nevyskytuje. Veškeré dostupné množství pochází z umělé výroby v jaderných zařízeních. Získává se v jaderných reaktorech s vysokým neutronovým tokem, kde jsou terče z lehčích aktinoidů, například plutonia nebo americia, vystaveny dlouhodobému a intenzivnímu bombardování neutrony. Během tohoto procesu dochází k postupnému záchytu neutronů a následným beta přeměnám, které posouvají prvek v periodické tabulce výše, až k izotopům kalifornia. Tento postup je extrémně náročný, zdlouhavý a nákladný. Celosvětová produkce se pohybuje v řádu desítek miligramů ročně.
Využití
Kalifornium je pro člověka nesmírně cenné jako mimořádně silný zdroj neutronů, což je jeho klíčová vlastnost. Jeho izotop kalifornium-252 se využívá při spouštění jaderných reaktorů a v neutronové radiografii, která umožňuje nahlédnout do vnitřních struktur objektů, například leteckých motorů, bez jejich poškození. V medicíně slouží k ozařování některých typů zhoubných nádorů v rámci brachyterapie. Dále nachází uplatnění v přenosných analytických zařízeních, jako jsou neutronové vlhkostní sondy pro měření vlhkosti půdy nebo materiálů ve stavebnictví. Používá se i při hledání ložisek ropy a drahých kovů. V přírodě se kalifornium vůbec nevyskytuje, je to výhradně uměle připravený transuranový prvek bez jakéhokoliv přirozeného výskytu či využití.
Sloučeniny
Všechny známé sloučeniny kalifornia byly připraveny uměle v laboratorních podmínkách a jsou vysoce radioaktivní. Nejběžnější je kalifornium v oxidačním stavu +3, tvořící například zelený oxid kalifornitý (Cf₂O₃) nebo chlorid kalifornitý (CfCl₃). Existují také sloučeniny s oxidačním stavem +2 a +4, například tmavě hnědý oxid kaliforničitý (CfO₂) nebo fluorid kaliforničitý (CfF₄). Dalšími syntetizovanými sloučeninami jsou oxychlorid (CfOCl) a různé organokovové komplexy, které se studují pro své unikátní chemické vlastnosti. V přírodě se žádné sloučeniny kalifornia nenacházejí, jelikož samotný prvek je nestabilní a v zemské kůře přirozeně neexistuje.
Zajímavosti
Kalifornium patří mezi nejdražší chemické prvky na světě, cena jednoho gramu se pohybuje v řádech desítek milionů dolarů. Důvodem je extrémně složitá a nákladná výroba v jaderných reaktorech, která trvá několik let. Jeho izotop Cf-252 je natolik silným zdrojem neutronů, že pouhý jeden mikrogram jich za minutu vyzáří přes 170 milionů. Je to také jeden z mála prvků, které vykazují spontánní štěpení jako hlavní způsob rozpadu. V kovové formě je prvek překvapivě měkký a kujný, dá se řezat nožem. Jeho vysoká radioaktivita však způsobuje samozahřívání materiálu.
