Isotop kalifornium
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kalifornium (98Cf) adalah sebuah unsur buatan, sehingga berat atom standarnya tidak dapat diberikan. Seperti semua unsur buatan, ia tidak memiliki satu pun isotop stabil. Isotop pertama yang disintesis adalah 245Cf pada tahun 1950. Ada 20 radioisotop yang diketahui, mulai dari 237Cf hingga 256Cf, dan satu isomer nuklir, 249mCf. Isotop yang berumur paling panjang adalah 251Cf dengan waktu paruh 898 tahun.
Daftar isotop
[sunting | sunting sumber]Nuklida [n 1] |
Z | N | Massa isotop (Da) [n 2][n 3] |
Waktu paruh |
Mode peluruhan [n 4] |
Isotop anak |
Spin dan paritas [n 5][n 6] | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Energi eksitasi | |||||||||||||||||||
237Cf | 98 | 139 | 237,06207(54)# | 2,1(3) dtk | SF | (beberapa) | 5/2+# | ||||||||||||
β+ | 237Bk | ||||||||||||||||||
α | 233Cm | ||||||||||||||||||
238Cf | 98 | 140 | 238,06141(43)# | 21,1(13) mdtk | SF[n 7] | (beberapa) | 0+ | ||||||||||||
β+ (langka) | 238Bk | ||||||||||||||||||
α (langka) | 234Cm | ||||||||||||||||||
239Cf | 98 | 141 | 239,06242(23)# | 60(30) dtk [39(+37−12) dtk] |
α | 235Cm | 5/2+# | ||||||||||||
β+ (langka) | 239Bk | ||||||||||||||||||
240Cf | 98 | 142 | 240,06230(22)# | 1,06(15) mnt | α (98%) | 236Cm | 0+ | ||||||||||||
SF (2%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
β+ (langka) | 240Bk | ||||||||||||||||||
241Cf | 98 | 143 | 241,06373(27)# | 3,78(70) mnt | β+ (75%) | 241Bk | 7/2−# | ||||||||||||
α (25%) | 237Cm | ||||||||||||||||||
242Cf | 98 | 144 | 242,06370(4) | 3,49(15) mnt | α (80%) | 238Cm | 0+ | ||||||||||||
β+ (20%) | 242Bk | ||||||||||||||||||
SF (0,014%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
243Cf | 98 | 145 | 243,06543(15)# | 10,7(5) mnt | β+ (86%) | 243Bk | (1/2+) | ||||||||||||
α (14%) | 239Cm | ||||||||||||||||||
244Cf | 98 | 146 | 244,066001(3) | 19,4(6) mnt | α (99%) | 240Cm | 0+ | ||||||||||||
EC (1%) | 244Bk | ||||||||||||||||||
245Cf | 98 | 147 | 245,068049(3) | 45,0(15) mnt | β+ (64%) | 245Bk | (5/2+) | ||||||||||||
α (36%) | 241Cm | ||||||||||||||||||
246Cf | 98 | 148 | 246,0688053(22) | 35,7(5) jam | α | 242Cm | 0+ | ||||||||||||
EC (5×10−4%) | 246Bk | ||||||||||||||||||
SF (2×10−4%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
247Cf | 98 | 149 | 247,071001(9) | 3,11(3) jam | EC (99,96%) | 247Bk | (7/2+)# | ||||||||||||
α (0,04%) | 243Cm | ||||||||||||||||||
248Cf | 98 | 150 | 248,072185(6) | 333,5(28) hri | α (99,99%) | 244Cm | 0+ | ||||||||||||
SF (0,0029%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
249Cf | 98 | 151 | 249,0748535(24) | 351(2) thn | α | 245Cm | 9/2− | ||||||||||||
SF (5×10−7%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
249mCf | 144.98(5) keV | 45(5) μdtk | 5/2+ | ||||||||||||||||
250Cf | 98 | 152 | 250,0764061(22) | 13,08(9) thn | α (99,92%) | 246Cm | 0+ | ||||||||||||
SF (0,077%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
251Cf[n 8] | 98 | 153 | 251,079587(5) | 900(40) thn | α | 247Cm | 1/2+ | ||||||||||||
252Cf[n 9] | 98 | 154 | 252,081626(5) | 2,645(8) thn | α (96,9%) | 248Cm | 0+ | ||||||||||||
SF (3,09%)[n 10] | (beberapa) | ||||||||||||||||||
253Cf | 98 | 155 | 253,085133(7) | 17,81(8) hri | β− (99,69%) | 253Es | (7/2+) | ||||||||||||
α (0,31%) | 249Cm | ||||||||||||||||||
254Cf | 98 | 156 | 254,087323(13) | 60,5(2) hri | SF (99,69%) | (beberapa) | 0+ | ||||||||||||
α (0,31%) | 250Cm | ||||||||||||||||||
β−β− (rare) | 254Fm | ||||||||||||||||||
255Cf | 98 | 157 | 255,09105(22)# | 85(18) mnt | β− (99,99%) | 255Es | (7/2+) | ||||||||||||
SF (0,001%) | (beberapa) | ||||||||||||||||||
α (10−5%) | 251Cm | ||||||||||||||||||
256Cf | 98 | 158 | 256,09344(32)# | 12,3(12) mnt | SF (~100%) | (beberapa) | 0+ | ||||||||||||
α (10−6%) | 252Cm | ||||||||||||||||||
β−β− (rare) | 256Fm | ||||||||||||||||||
Header & footer tabel ini: |
- ^ mCf – Isomer nuklir tereksitasi.
- ^ ( ) – Ketidakpastian (1σ) diberikan dalam bentuk ringkas dalam tanda kurung setelah digit terakhir yang sesuai.
- ^ # – Massa atom bertanda #: nilai dan ketidakpastian yang diperoleh bukan dari data eksperimen murni, tetapi setidaknya sebagian dari tren dari Permukaan Massa (trends from the Mass Surface, TMS).
- ^
Mode peluruhan:
EC: Penangkapan elektron SF: Fisi spontan - ^ ( ) nilai spin – Menunjukkan spin dengan argumen penempatan yang lemah.
- ^ # – Nilai yang ditandai # tidak murni berasal dari data eksperimen, tetapi setidaknya sebagian dari tren nuklida tetangga (trends of neighboring nuclides, TNN).
- ^ Nuklida paling ringan yang mengalami fisi spontan sebagai mode peluruhan utama
- ^ Penampang neutron tinggi, cenderung menyerap neutron
- ^ Isotop yang paling umum
- ^ Pemancar neutron tinggi, rata-rata 3,7 neutron per fisi
Aktinida vs produk fisi
[sunting | sunting sumber]Aktinida dan produk fisi menurut waktu paruh
| ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Aktinida[1] menurut rantai peluruhan | Rentang waktu paruh (a) |
Produk fisi 235U menurut hasil[2] | ||||||
4n | 4n + 1 | 4n + 2 | 4n + 3 | 4,5–7% | 0,04–1,25% | <0,001% | ||
228Ra№ | 4–6 a | 155Euþ | ||||||
244Cmƒ | 241Puƒ | 250Cf | 227Ac№ | 10–29 a | 90Sr | 85Kr | 113mCdþ | |
232Uƒ | 238Puƒ | 243Cmƒ | 29–97 a | 137Cs | 151Smþ | 121mSn | ||
248Bk[3] | 249Cfƒ | 242mAmƒ | 141–351 a |
Tidak ada produk fisi yang memiliki waktu paruh dalam rentang 100 a–210 ka ... | ||||
241Amƒ | 251Cfƒ[4] | 430–900 a | ||||||
226Ra№ | 247Bk | 1,3–1,6 ka | ||||||
240Pu | 229Th | 246Cmƒ | 243Amƒ | 4,7–7,4 ka | ||||
245Cmƒ | 250Cm | 8,3–8,5 ka | ||||||
239Puƒ | 24,1 ka | |||||||
230Th№ | 231Pa№ | 32–76 ka | ||||||
236Npƒ | 233Uƒ | 234U№ | 150–250 ka | 99Tc₡ | 126Sn | |||
248Cm | 242Pu | 327–375 ka | 79Se₡ | |||||
1,53 Ma | 93Zr | |||||||
237Npƒ | 2,1–6,5 Ma | 135Cs₡ | 107Pd | |||||
236U | 247Cmƒ | 15–24 Ma | 129I₡ | |||||
244Pu | 80 Ma |
... maupun lebih dari 15,7 Ma[5] | ||||||
232Th№ | 238U№ | 235Uƒ№ | 0,7–14,1 Ga | |||||
|
Kalifornium-252
[sunting | sunting sumber]![](http://178.128.105.246/content-http-upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/79/Cf_252_Produktion.png/220px-Cf_252_Produktion.png)
Kalifornium-252 (252Cf) mengalami fisi spontan dengan rasio percabangan 3,09% dan digunakan dalam sumber neutron berukuran kecil. Neutron fisi memiliki rentang energi 0 hingga 13 MeV dengan nilai rata-rata 2,3 MeV dan nilai kemungkinan terbesar 1 MeV.[6]
Isotop ini menghasilkan emisi neutron yang tinggi dan dapat digunakan untuk sejumlah aplikasi dalam perindustrian seperti energi nuklir, kedokteran, dan eksplorasi petrokimia.
Reaktor nuklir
[sunting | sunting sumber]Sumber neutron yang dihasilkan dari 252Cf cukup dikenal karena penggunaannya dalam start-up reaktor nuklir. Setelah reaktor diisi dengan bahan bakar nuklir, emisi neutron yang stabil dari bahan sumber memulai reaksi berantai fisi.
Militer dan pertahanan
[sunting | sunting sumber]Spektroskopi neutron isotop portabel (portable isotopic neutron spectroscopy, PINS) yang digunakan oleh Angkatan Bersenjata AS, Garda Nasional AS, Departemen Keamanan Dalam Negeri AS, dan Bea Cukai dan Perlindungan Perbatasan AS, menggunakan penggunaan sumber 252Cf untuk mendeteksi konten berbahaya yang ditemukan di dalam proyektil artileri, proyektil mortir, roket, bom, ranjau darat, dan alat peledak improvisasi (improvised explosive device, IED).[7][8]
Minyak dan minyak bumi
[sunting | sunting sumber]Dalam industri minyak, sumber neutron 252Cf digunakan untuk menemukan lapisan minyak bumi dan air di dalam sumur. Instrumentasi diturunkan ke dalam sumur yang membombardir formasi dengan neutron energi tinggi untuk menentukan porositas, permeabilitas, dan keberadaan hidrokarbon di sepanjang lubang bor.[9]
Kedokteran
[sunting | sunting sumber]252Cf juga telah digunakan dalam pengobatan dari bentuk kanker yang seriusPada pasien dengan jenis kanker otak dan serviks tertentu, 252Cf dapat digunakan sebagai pengganti radium yang lebih hemat biaya.[10]
Referensi
[sunting | sunting sumber]- ^ Ditambah radium (unsur 88). Meskipun sebenarnya radium adalah sub-aktinida, ia segera mendahului aktinium (89) dan mengikuti celah ketidakstabilan tiga unsur setelah polonium (84) di mana tidak ada nuklida yang memiliki waktu paruh setidaknya empat tahun (nuklida yang berumur paling panjang di celah tersebut adalah radon-222 dengan waktu paruh kurang dari empat hari). Isotop radium yang paling lama hidup memiliki waktu paruh 1.600 tahun, sehingga layak untuk dimasukkan ke dalam unsur di sini.
- ^ Khususnya dari fisi neutron termal uranium-235, misalnya dalam reaktor nuklir biasa.
- ^ Milsted, J.; Friedman, A. M.; Stevens, C. M. (1965). "The alpha half-life of berkelium-247; a new long-lived isomer of berkelium-248". Nuclear Physics. 71 (2): 299. Bibcode:1965NucPh..71..299M. doi:10.1016/0029-5582(65)90719-4.
"Analisis isotop mengungkapkan spesies bermassa 248 dalam kelimpahan konstan dalam tiga sampel yang dianalisis selama periode sekitar 10 bulan. Ini dianggap berasal dari isomer 248Bk dengan waktu paruh lebih besar dari 9 [tahun]. Tidak ada pertumbuhan 248Cf yang terdeteksi, dan batas bawah untuk waktu paruh β− dapat ditetapkan sekitar 104 [tahun]. Tidak ada aktivitas alfa yang disebabkan oleh isomer baru yang terdeteksi; waktu paruh alfa mungkin lebih besar dari 300 [tahun]." - ^ Ini adalah nuklida terberat dengan waktu paruh setidaknya empat tahun sebelum "lautan ketidakstabilan".
- ^ Tidak termasuk nuklida yang "stabil secara klasik" dengan waktu paruh secara signifikan melebihi 232Th; misalnya, 113mCd memiliki waktu paruh hanya empat belas tahun, 113Cd hampir delapan kuadriliun tahun.
- ^ Dicello, J. F.; Gross, W.; Kraljevic, U. (1972). "Radiation Quality of Californium-252". Physics in Medicine and Biology. 17 (3): 345–355. Bibcode:1972PMB....17..345D. doi:10.1088/0031-9155/17/3/301. PMID 5070445.
- ^ "Portable Isotopic Neutron Spectroscopy (PINS) for the Military". Frontier Technology Corp. Diakses tanggal 14 Juli 2022.
- ^ Martin, R. C.; Knauer, J. B.; Balo, P. A. (1 November 2000). "Production, distribution and applications of californium-252 neutron sources". Applied Radiation and Isotopes. 53 (4–5): 785–792. doi:10.1016/s0969-8043(00)00214-1. ISSN 0969-8043. PMID 11003521.
- ^ "Californium-252 & Antimony-Beryllium Sources". Frontier Technology Corp. Diakses tanggal 14 Juli 2022.
- ^ Maruyama, Y.; van Nagell, J. R.; Yoneda, J.; Donaldson, E.; Hanson, M.; Martin, A.; Wilson, L. C.; Coffey, C. W.; Feola, J. (1984-10-01). "Five-year cure of cervical cancer treated using californium-252 neutron brachytherapy". American Journal of Clinical Oncology. 7 (5): 487–493. doi:10.1097/00000421-198410000-00018. ISSN 0277-3732. PMID 6391143.
- Massa isotop dari:
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
- Komposisi isotop dan massa atom standar dari:
- de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R.; Taylor, Philip D. P. (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683
.
- Wieser, Michael E. (2006). "Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051
.
- de Laeter, John Robert; Böhlke, John Karl; De Bièvre, Paul; Hidaka, Hiroshi; Peiser, H. Steffen; Rosman, Kevin J. R.; Taylor, Philip D. P. (2003). "Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683
- "News & Notices: Standard Atomic Weights Revised". International Union of Pure and Applied Chemistry. 19 Oktober 2005.
- Data waktu paruh, spin, dan isomer dipilih dari sumber-sumber berikut.
- Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001
- National Nuclear Data Center. "NuDat 2.x database". Laboratorium Nasional Brookhaven.
- Holden, Norman E. (2004). "11. Table of the Isotopes". Dalam Lide, David R. CRC Handbook of Chemistry and Physics (edisi ke-85). Boca Raton, Florida: CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.