Кюрій

Марія і П'єр Кюрі

Вперше елемент був синтезований в університеті Берклі, Каліфорнія, Гленом Сіборгом, Ральфом Джеймсом та Альбертом Ґіорсо в 1944 році, під час бомбардування плутонію іонами гелію (альфа-частинками)[2].

${\displaystyle \mathrm {^{239\!\,}_{\ 94}Pu\ +\ _{2}^{4}He\ \longrightarrow \ _{\ 96}^{242}Cm\ +\ _{0}^{1}n} }$

Кюрій названий на честь Марії та П'єра Кюрі, аналогічно тому як його аналог серед лантаноїдів, гадоліній названий на честь фінського хіміка Югана Гадоліна[2].

Кюрій — блискучий, ковкий, сріблястий метал. Його температура плавлення (1345 ± 50 °C) на кількасот градусів вища ніж у його попередників у періодичній таблиці (Np, Pu, Am), і майже збігається з температурою плавлення гадолінію (аналога кюрію серед лантаноїдів). Температура кипіння 3110 °C розрахована теоретично. Відомо дві алотропні модифікації кюрію. Основною є подвійна гексагональна щільноупакована ґратка з параметрами a=3,496Å, c=11,331Å і густиною 13,5 г/см³. Також за допомогою процесу волатилізації була отримана високотемпературна гранецентрована кубічна ґратка з періодом 5,039Å. Деякі дослідження вказують також на можливість існування орторомбічної ґратки[3].

Магнітна сприйнятливість підкоряється закону Кюрі-Вайса у діапазоні температур від 100 до 550 К. Магнітний момент дорівнює 8,07 магнетонів Бора. Температура Нееля — 52,5К (нижче цієї температури кюрій є антиферомагнетиком). Кюрій є першим відкритим актиноїдом, що може перебувати у магнітновпорядкованому стані [3].

Відомо 20 штучно створених ізотопів кюрію з атомними масами від 233 до 251. Відомий один метастабільний ізотоп кюрію (^253mCm). Сім ізотопів мають період напіврозпаду більший ніж рік[4]:

У природі зустрічаються слідові кількості ізотопів з атомними масами від 242 до 249, що утворюються у природних уранових рудах під час багатократного нейтронного захоплення. Більш активно кюрій вироблявся у природному ядерному реакторі Окло 1,8 мільярдів років тому[5].

Оскільки кюрій є порівняно доступним, відомо багато його сполук[6]: оксиди (Cm₂O₃, CmO, CmO₂), сульфіди (CmS, Cm₂S₃), телуриди (CmTe, CmTe₃), селеніди (CmSe, Cm₂Se₃), пніктиди (CmN, CmP, CmAs, CmSb), фториди (CmF₃, CmF₄), хлорид (CmCl₃), гідриди ( а також кілька більш складних сполук.

Зазвичай у сполуках кюрій має ступінь окиснення +3, і переходить до +4 лише при взаємодії з найсильнішими окисниками[7].

Кюрій отримують шляхом тривалого опромінювання плутонію нейтронами. Потужні потоки нейтронів виникають під час роботи ядерних реакторів, тому для отримання цього елементу плутоній розміщують на довгий час у активній зоні ядерного реактора. Після опромінення, кюрій відділяється від інших елементів: суміш розчиняють у азотній кислоті, з розчину видаляють чотиривалентний плутоній, потім америцій, кюрій і лантаноїди екстрагуються трибутилфосфатом у керосині, і знову розчиняються у кислоті. Далі америцій і кюрій відділяються від лантаноїдів за допомогою Tramex-процесу, і, нарешті, америцій осаджується з розчину бікарбонатом калію. Таким способом з моменту відкриття було отримано декілька кілограмів кюрію[8]. Кюрій є найважчим елементом, що доступний у грамових кількостях (хоча для досліджень зазвичай використовуються міліграми металу)[2].

Ланцюжок атомних реакцій, що призводять до перетворення плутонію на кюрій можна записати як[9]:

${\displaystyle \mathrm {^{239}_{94}Pu{\xrightarrow {n,\gamma } }_{94}^{240}Pu{\xrightarrow {n,\gamma } }_{94}^{241}Pu{\xrightarrow {n,\gamma } }_{94}^{242}Pu{\xrightarrow {n,\gamma } }_{94}^{243}Pu{\xrightarrow {\beta ^{-},5h} }_{95}^{243}Am{\xrightarrow {n,\gamma } }_{95}^{244}Am{\xrightarrow {\beta ^{-},10h} }_{96}^{244}Cm} }$

Кюрій-244 продовжує захоплювати нейтрони, перетворюючись на більш важкі ізотопи ²⁴⁵Cm, ²⁴⁶Cm, ²⁴⁷Cm,²⁴⁸Cm (ізотопи з непарною масою утворюються у меншій кількості), тому після розділення продуктів реакцій утворюється суміш ізотопів. Чистий (97 %) ізотоп кюрій-248 можна отримати в результаті альфа-розпаду каліфорнію-252[8].

Потужність тепловиділення кюрію-242 становить 3 вати на грам (вище ніж у плутонію)[10], тому кюрій може використовуватися у радіоізотропних генераторах, що є джерелами енергії для багатьох космічних апаратів[11].

Кюрій-244 використовується як джерело альфа-випромінювання у спектрометрі APXS, що працює на кількох космічних місіях[12].

• Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
• L.R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger. Actinium // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. — 4. — Дордрехт, Нідерланди : Springer Science & Business Media, 2010. — Т. 1. — 4191 с. — ISBN 978-94-007-0211-0.

• Curium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Кюрий на Webelements
• Кюрий в Популярной библиотеке химических элементов
• Holleman, Arnold F. and Wiberg, Nils Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102 Edition, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• Penneman, R. A. and Keenan T. K. The radiochemistry of americium and curium, University of California, Los Alamos, California, 1960
• NLM Hazardous Substances Databank — Curium, Radioactive