97 Bk Берклий 247*
Актиноид f-block Period 7 Radioactive Synthetic

Берклий

Bk · Element 97

Made in nanogram quantities and used mainly as a target for creating even heavier elements.

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 247 u
ELECTRON CONFIGURATION [Rn] 5f⁹ 7s²
96Cm All 118 98Cf

Строение

Атом берклий

Это не схема из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место берклий занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 14.78 g/cm³ 80%
Температура Плавления 1323 K 58%
Температура Кипения 2900 K 58%
Удельная теплоёмкость —
Теплопроводность 10 W/m·K 24%

Атомные

Атомный Радиус 244 pm 79%
Ковалентный радиус 168 pm~
Радиус Ван-дер-Ваальса 244 pm

Электронные

Электроотрицательность 1.3 30%
Энергия ионизации 598.2 kJ/mol 32%
Сродство к Электрону —

Распространённость

Распространённость в земной коре 0 mg/kg 0%

Идентификационные

СимволBk
Атомный номер97
Атомная масса247 u
КатегорияАктиноид
Блокf
Кристаллическая структурагексагональная плотноупакованная структура
Степени окисления+3, +4
Открытие1949
ПервооткрывательThompson, Ghiorso & Seaborg

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a берклий atom?

Radius 244 pm — that is 0.244 nm, so about 2049 million of them side by side would span a millimetre.

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

Берклий is liquid over a 1577 K window, from 1323 K to 2900 K.

Положение

Положение в таблице

Берклий sits in the actinide series, printed below the main grid.

OTHER АКТИНОИДЫ

89Ac 90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lr
All актиноиды

История

Что такое берклий и как его обнаружили

Made in nanogram quantities and used mainly as a target for creating even heavier elements.

The discovery of берклий

Команда открытия Berkeley Lab

Берклий был открыт 19 декабря 1949 года в University of California, Berkeley выдающейся командой ядерных химиков, систематически создававших новые элементы тяжелее урана.

Команда открытия

В команду, открывшую берклий, входили одни из наиболее известных ядерных учёных 20-го века:

  • Glenn T. Seaborg — руководитель команды и лауреат Нобелевской премии, открывший множество трансурановых элементов
  • Stanley G. Thompson — специалист по химии актиноидов и радиохимическому разделению
  • Albert Ghiorso — талантливый конструктор приборов и ядерный физик
  • Kenneth Street Jr. — радиохимик, специализировавшийся на идентификации тяжёлых элементов

Эксперимент на циклотроне с радиусом 60 дюймов

Для открытия использовался 60-дюймовый циклотрон Berkeley, один из самых мощных ускорителей частиц своего времени:

  • Материал мишени: америций-241 (доступен был всего 1 микрограмм!)
  • Снаряд: ядра гелия-4 (альфа-частицы), ускоренные до 35 MeV
  • Ядерная реакция: Am-241 + α → Bk-243 + 2 нейтрона
  • Обнаружение: идентификация по характерной картине альфа-распада

Сложность идентификации

Подтверждение открытия берклия потребовало исключительного мастерства:

  • Малые количества: было произведено всего несколько тысяч атомов
  • Короткий период полураспада: Bk-243 распадается с периодом полураспада 4,5 часа
  • Химическое разделение: от других актиноидов его отличили с помощью ионообменной хроматографии
  • Альфа-спектроскопия: уникальная энергетическая характеристика альфа-частиц подтвердила новый элемент

Научное значение

Открытие берклия стало научной революцией, поскольку оно:

  • подтвердило представления о структуре ряда актиноидов
  • продемонстрировало, что элементы тяжелее нептуния можно систематически создавать
  • подтвердило теоретические модели строения ядерных оболочек
  • открыло пути к обнаружению ещё более тяжёлых элементов

Признание и наследие

Работа команды открытия была отмечена многочисленными наградами:

  • Нобелевская премия по химии (1951): Glenn Seaborg за открытия трансурановых элементов
  • Название элемента: назван в честь Berkeley, California, где он был открыт
  • Научное наследие: Berkeley Lab стал ведущим мировым центром исследований сверхтяжёлых элементов

Применение

Для чего используется берклий

Исследовательское применение

Берклий представляет собой один из самых сложных рубежей ядерных исследований; его применение позволяет расширять границы атомной науки и нашего понимания самой материи.

Исследования ядерной физики

Берклий служит важным этапом в синтезе ещё более тяжёлых элементов. Изотоп Bk-249 используется в качестве мишени в ускорителях частиц для создания элемента 117 (Теннессин) и более тяжёлых элементов. Эти эксперименты помогают учёным изучать теоретический «остров стабильности» — предполагаемую область, где сверхтяжёлые элементы могут существовать более длительные периоды.

Исследования химии актиноидов

Несмотря на редкость, берклий даёт уникальные сведения о химии актиноидов. Исследователи изучают его степени окисления (главным образом +3 и +4), чтобы понять поведение электронов в ряду орбиталей 5f. Эти исследования имеют большое значение для разработки новых теорий химии тяжёлых элементов и прогнозирования свойств ещё не открытых элементов.

Учебные исследовательские инструменты

Изотопы берклия используются как учебные инструменты на углублённых курсах ядерной химии, помогая студентам понять:

  • Процессы альфа-распада и ядерную стабильность
  • Механизмы электронного захвата
  • Образование сложных ионов в растворах актиноидов
  • Методы радиохимического разделения

Технологические разработки

Исследования берклия способствуют развитию передовых ядерных технологий, включая совершенствование методов:

  • Разделения и очистки изотопов
  • Калибровки оборудования для обнаружения излучения
  • Переработки ядерных отходов
  • Теоретического моделирования ядерных процессов

Будущее применение

Хотя в настоящее время берклий используется только в исследованиях, его изучение в будущем может способствовать:

  • Разработке новых технологий ядерной энергетики
  • Применению в передовом материаловедении
  • Более глубокому пониманию звёздного нуклеосинтеза
  • Экспериментам в физике частиц следующего поколения

Ограниченное исследовательское применение

Берклий не имеет коммерческого применения из-за чрезвычайной редкости, короткого периода полураспада и высокой радиоактивности. Все виды его применения ограничены специализированными ядерными исследовательскими учреждениями.

Основные исследовательские применения

  • Материал мишени: Bk-249 используется в качестве мишени в ускорителях частиц для синтеза сверхтяжёлых элементов, таких как Теннессин (элемент 117)
  • Исследования ядер: изучение ядерных свойств, режимов распада и закономерностей стабильности в ряду актиноидов
  • Химические исследования: изучение химии актиноидов, степеней окисления и образования сложных ионов
  • Калибровочные стандарты: используется в чрезвычайно малых количествах для калибровки чувствительного оборудования для обнаружения излучения

Академическое применение

  • Исследования для аспирантов: углублённые исследования в области ядерной химии и физики
  • Теоретическая работа: проверка ядерных моделей и периодических закономерностей в сверхтяжёлых элементах
  • Учебные демонстрации: иллюстрация понятий ядерной стабильности и радиоактивного распада

Аналитическое применение

Изотопы берклия служат эталонными материалами для:

  • Калибровки масс-спектрометрии
  • Методов радиохимического анализа
  • Измерения сечений ядерных реакций
  • Стандартов альфа-спектроскопии

Масштаб производства: За всю историю было произведено лишь микрограммовое количество берклия, что делает его одним из самых редких веществ на Земле. Ежегодное мировое производство измеряется в нанограммах.

Откуда он берётся

Встречаемость в природе

0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements

Полностью синтетический элемент

Берклий не встречается в природе на Земле и должен быть искусственно создан в ядерных реакторах или ускорителях частиц. Он демонстрирует способность человечества создавать новые формы материи, не существующие в природе.

Методы производства

Производство в ядерном реакторе: основной метод заключается в облучении америция-241 нейтронами в ядерных реакторах с высоким потоком нейтронов:

  • Am-241 + нейтрон → Am-242 → Cm-242 (бета-распад)
  • Cm-242 + нейтрон → Cm-243 + нейтрон → Cm-244
  • Последующий захват нейтронов и бета-распад в конечном итоге приводят к образованию Bk-249

Синтез в ускорителе частиц: альтернативный метод с использованием бомбардировки тяжёлыми ионами:

  • Бомбардировка мишеней из кюрия альфа-частицами
  • Cm-245 + α → Bk-249 + нейтроны
  • Требует точного контроля энергии и сложных систем обнаружения

Выделение и очистка

Разделение берклия чрезвычайно сложно из-за:

  • Сходной химии: почти идентичных химических свойств с другими актиноидами
  • Крошечных количеств: за несколько месяцев работы реактора образуются лишь микрограммы
  • Короткого периода полураспада: большинство изотопов распадается за период от нескольких дней до нескольких месяцев
  • Сложных смесей: берклий образуется одновременно со многими другими радиоактивными элементами

Мировые центры производства

Лишь несколько учреждений в мире могут производить берклий:

  • Oak Ridge National Laboratory (США): основной мировой источник, использующий High Flux Isotope Reactor
  • Research Institute of Atomic Reactors (Россия): ограниченные производственные возможности
  • Institute Laue-Langevin (Франция): периодическое производство для европейских исследований

Общий объём производства: с момента открытия в 1949 году было произведено менее 1 грамма берклия

Текущая доступность: в любой момент времени во всём мире обычно существует менее 1 миллиграмма

Обращение

Безопасность

Берклий радиоактивен. It has no stable isotope — every nucleus decays. Для обращения требуются соответствующие средства защиты и лицензия.

Чрезвычайная радиационная опасность

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Берклий — один из наиболее опасных радиоактивных материалов, известных науке. Он представляет чрезвычайную опасность для здоровья по нескольким путям воздействия и требует соблюдения самого высокого уровня протоколов безопасности.

Основные опасности

  • Альфа-излучение: интенсивное испускание альфа-частиц может вызвать тяжёлое повреждение клеток
  • Внутреннее загрязнение: чрезвычайно опасен при вдыхании, проглатывании или попадании через раны
  • Накопление в костях: накапливается в костях и печени, вызывая длительное радиационное воздействие
  • Канцерогенность: значительно повышает риск рака костей, рака печени и лейкоза

Обязательные меры безопасности

  • Уровень изоляции: должен обрабатываться только в специализированных горячих камерах с несколькими защитными барьерами
  • Индивидуальная защита: полные радиационно-защитные костюмы, системы подачи воздуха и дозиметрический контроль
  • Фильтрация воздуха: системы фильтрации HEPA для предотвращения загрязнения воздуха
  • Обращение с отходами: все материалы должны рассматриваться как высокоактивные радиоактивные отходы

Аварийные процедуры

В случае воздействия берклия или загрязнения им:

  • Немедленная эвакуация: немедленно покинуть область и изолировать загрязнённые зоны
  • Медицинская помощь: немедленно обратиться за медицинской помощью к специалистам по радиационному воздействию
  • Дезактивация: требуется профессиональная радиологическая дезактивация
  • Наблюдение: длительное медицинское наблюдение за подвергшимися воздействию людьми

Правовые ограничения: Берклий регулируется как ядерный материал международными агентствами по атомной энергии. Обращаться с ним могут только лицензированные учреждения, располагающие специализированным оборудованием и подготовленным персоналом.

Краткие ответы

Берклий: часто задаваемые вопросы

What is Берклий?

Берклий (symbol Bk) is element 97 on the periodic table, a актиноид in period 7. Made in nanogram quantities and used mainly as a target for creating even heavier elements. At room temperature it is a solid, and it is radioactive.

What is the electron configuration of Берклий?

Берклий's ground-state electron configuration is [Rn] 5f⁹ 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 27, 8, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of Берклий?

Берклий melts at 1323 K (1049.9 °C) and boils at 2900 K (2626.9 °C).

What is the atomic mass of Берклий?

Берклий has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 247, is the mass number of its longest-lived known isotope.

How dense is Берклий?

Берклий has a density of 14.78 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of берклий is about 14.8× heavier.

What is the electronegativity of Берклий?

Берклий has a Pauling electronegativity of 1.3. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). Values in this middle band tend to form covalent rather than strongly ionic bonds.

Who discovered Берклий, and when?

Берклий was discovered in 1949 by Thompson, Ghiorso & Seaborg. It is named after berkeley, California.

How common is Берклий on Earth?

Берклий does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.

Is Берклий radioactive?

Yes. Берклий has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.

← Предыдущий Cm Curium Element 96 · Actinide Далее → Cf Californium Element 98 · Actinide