El californiu ye un elementu químicu radiactivu con símbolu Cf y númberu atómicu 98. Esti elementu foi llográu per primer vegada na Universidá de California en Berkeley en 1950 bombardiando curiu con partícules alfa —iones de heliu-4—. Ye un elementu actínido, el sestu de los elementos transuránicos en ser sintetizáu, y tien la segunda mayor masa atómico de tolos elementos que fueron producíos en cantidaes abondo grandes pa ser vistu a simple vista, dempués del einsteniu. El nome del elementu deber a California y la Universidá de California. Ye l'elementu más pesáu que se produz na Tierra de forma natural; los elementos de mayor masa atómico solo pueden ser producíos por aciu síntesis.
Esisten dos estructures cristalines pal californiu a presión normal: una percima y otra per debaxo de los 900 °C. A altes presiones apaez una tercer forma. El californiu pierde'l so rellumu amodo en contautu col aire a temperatura ambiente. Los compuestos del californiu tienen na so mayoría una forma química del elementu, denomada californiu (III), que puede participar en trés enllaces químicos. De los venti isótopos conocíos del californiu, el más estable ye'l californiu-251, que tien una vida media de 898 años. Esta vida media tan curtia implica que nun s'atopen cantidaes significatives d'esti elementu na corteza terrestre. El californiu-252, con una vida media de 2,64 años, ye l'isótopu usáu más común y ye producíu nel Llaboratoriu Nacional Oak Ridge nos Estaos Xuníos y nel Institutu d'Investigación de Reactores Atómicos en Rusia.
El californiu ye unu de los pocos elementos transuránicos que tien aplicaciones práutiques. La mayor parte d'estes usen les propiedaes de ciertos isótopos del californiu pa emitir neutrones. Por casu, puede usase p'ayudar a encender reactores nucleares y como fonte de neutrones nel estudiu de materiales por aciu la difracción de neutrones y espectroscopia de neutrones. Tamién puede usase na síntesis nuclear d'elementos de mayor masa; el ununoctio —elementu 118— foi sintetizáu bombardiando átomos de californiu-249 con iones de calciu-48. Cuando se trabaya con californiu hai que tener en cuenta consideración radiolóxiques según la capacidá d'esti elementu p'atayar la producción de glóbulos coloraos por bioacumulación nel texíu óseo.
Carauterístiques Propiedaes físiques El californiu ye un metal actínido de color blancu platiáu con un puntu de fusión de 900 ± 30 °C y un puntu de bullidura envaloráu de 1745 °C. El metal puro ye maleable y puede ser cortáu fácilmente con una cuchiella d'afaitar. El californiu metálicu empieza a evaporarse percima de los 300 °C nel vacíu. Per debaxo de 51 K (−220 °C) ye ferromagnético o ferrimagnético —actúa como un imán—, ente 48 y 66 K ye antiferromagnético —un estáu entemediu— y percima de los 160 K (−110 °C) ye paramagnético, polo que puede convertise en magnéticu gracies a campos magnéticos esternos. Forma aleaciones con metales lantánidos, anque se tienen poques conocencies sobre ello.
L'elementu tien dos formes cristalines a presión atmosférica: una forma doble-hexagonal compacta llamada alfa (α) y una forma cúbica centrada nes cares llamada beta (β). La forma α tien llugar per debaxo de los 900 °C con una densidá de 15,10 g/cm³ y la β dase percima de los 900 °C con una densidá de 8,74 g/cm³. A 48 GPa de presión, la forma β camuda a un sistema cristalín ortorrómbico por cuenta de la deslocalización de los electrones 5f de los átomos, que ruempe los enllaces.
El módulu de compresibilidad del californiu ye de 50 ± 5 GPa, que ye similar al de los metales lantánidos trivalentes pero menor que'l de la mayoría de los metales comunes, como'l del aluminiu (70 GPa).
Propiedaes químiques y compuestos + Compuestos representativos del californiu Estáu Compuestu Fórmula Apariencia +2 Bromuru de californiu (II) CfBr2 Mariellu +2 Yoduro de californiu (II) CfI2 Violeta escuru +3 Óxidu de californiu (III) Cf2O3 Mariellu verdoso +3 Fluoruru de californiu (III) CfF3 Verde brillosu +3 Cloruru de californiu (III) CfCl3 Verde esmeralda +3 Yoduro de californiu (III) CfI3 Mariellu llimón +4 Óxidu de californiu (IV) CfO2 Marrón escuro +4 Fluoruru de californiu (IV) CfF4 Verde
El californiu puede tener valencia 2, 3 o 4. Créese que les sos propiedaes químiques son similares a les d'otros elementos actínidos de valencia 3+ y a les del disprosiu, que ye'l lantánido asitiáu enriba del californiu na tabla periódica. L'elementu pierde rellumu amodo en contautu col aire a temperatura ambiente, tantu más rápidu cuanto más s'amonta'l mugor. El californiu reacciona cuando se calecer nun amiestu con hidróxenu, nitróxenu o un calcógeno —elementu de la familia del oxíxenu—. Les reacciones con hidróxenu secu y con acedos minerales aguacientos son rápides.
El californiu namái ye soluble n'agua na so forma de catión californiu (III). Los intentos d'amenorgamientu-oxidación del ión +3 en solución fracasaron. L'elementu forma una solución soluble n'agua en forma de cloruru, nitratu, perclorato y sulfatu y bástiase en forma de fluoruru, oxalato o hidróxidu.
Isótopos Caracterizáronse 20 radioisótopos del californiu. Los más estables son: el californiu-251, con una vida media de 898 años; el californiu-249, con una vida media de 351 años; el californiu-250, con una vida media de 13,08 años; y el californiu-252, que tien una vida media de 2,645 años. El restu de los isótopos tienen vides medies menores a un añu, nun llegando la mayoría d'elles a 20 minutos. El númberu másico de los isótopos del californiu atopar nun rangu ente 237 y 256.
El californiu-249 formar a partir de la desintegración beta del berkeliu-249 ente qu'otros isótopos del californiu son formaos sometiendo al berkeliu a radiaciones de neutrones intenses nun reactor nuclear. A pesar de que'l californiu-251 ye l'isótopu cola mayor vida media, el so rendimientu de producción ye de namái un 10% por cuenta del so enclín a recoyer neutrones —alta captura neutrónica— y el so enclín a interactuar con otres partícules elevada seición tresversal de neutrones—.
El californiu-252 ye un fuerte emisor de neutrones, lo que lo convierte en desaxeradamente radiactivu y peligrosu. El 96,9% de les vegaes, el californiu-252 vese sometíu a desintegración alfa —que supón la perda de dos protones y dos neutrones— pa formar curiu-248, ente que el 3,1% restante de les desintegraciones son fisiones bonales. Un microgramu (µg) de californiu-252 emite 2,3 millones de neutrones per segundu, un permediu de 3,7 neutrones por cada fisión bonal. La mayor parte de los restantes isótopos se desintegran en curiu —con númberu atómicu 96— por aciu desintegración alfa.
Historia thumb|left|El ciclotrón de 1500 mm de diámetru usáu pa sintetizar californiu per primer vegada. Los investigadores de física Stanley G. Thompson, Kenneth Street, Jr., Albert Ghiorso y Glenn T. Seaborg sintetizaron per primer vegada californiu na Universidá de California, Berkeley alredor del 9 de febreru de 1950. Foi'l sestu elementu transuránico en ser descubiertu; l'equipu anunció'l so descubrimientu'l 17 de marzu de 1950.
Pa producir californiu bombardiaron con partícules alfa de 35 MeV una muestra de curiu-242 del orde de los microgramos, nun ciclotrón de 1500 mm de diámetru en Berkeley, lo que produció como resultáu californiu-245 y un neutrón llibre (n).
Cm + He → Cf + n
Nesti esperimentu solo produciéronse unos 5000 átomos de californiu que tuvieron una vida media de 44 minutos.
El descubridores punxeron nome al nuevu elementu por California y la Universidá de California. Al poner esti nome rompieron el conveniu que s'usó pa nomar los elementos del 95 al 97, que s'inspiraron nel nome de los elementos direutamente enriba d'ellos na tabla periódica. Sicasí, l'elementu direutamente enriba del elementu 98 na tabla periódica, disprosiu, tien un nome que significa «malo de consiguir en» polo que los investigadores decidieron dexar a un llau el conveniu. Amestaron que «lo meyor que podemos faer ye señalar [que] ... los buscadores de va un sieglu atopaben difícil llegar a California».
La primer vegada que se llograron cantidaes apreciables de californiu fueron producíes por aciu la irradiación de plutoniu nel reactor d'ensayos con materiales del Llaboratoriu Nacional de Idaho; estos resultaos fueron publicaos en 1954. Nestes muestres reparó l'alta tasa de fisión bonal del californiu-252. El primer esperimentu con californiu en forma concentrada tuvo llugar en 1958. Los isótopos de californiu ente 249 y 252 fueron aisllaos el mesmu añu a partir d'una muestra de plutoniu-239 que fuera irradiada con neutrones nun reactor nuclear mientres cinco años. Dos años más tarde, en 1960, Burris Cunningham y James Wallman del Lawrence Berkeley National Laboratory de la Universidá de California crearon los primeros compuestos de californiu: tricloruru de californiu, oxicloruru de californiu y óxidu de californiu, tratándolo con vapor y ácidu clorhídricu.
El Reactor d'Isótopos d'Altu Fluxu (HFIR) del Llaboratoriu Nacional Oak Ridge empezó a producir pequeños llotes de californiu na década de 1960. En 1995, el HFIR producía 500 mg de californiu al añu. Pa la producción de californiu utilizóse plutoniu suministráu per Reinu Xuníu a los Estaos Xuníos sol Alcuerdu de defensa mutua ente los Estaos Xuníos y el Reinu Xuníu de 1958.
La Comisión d'Enerxía Atómica d'Estaos Xuníos vendió californiu-252 a veceros industriales y académicos a principios de la década de 1970 por 10 dólares el microgramu y unviaron una media de 150 mg de californiu-252 cada añu dende 1970 hasta 1990. El californiu metálicu foi preparáu per primer vegada en 1974 por Haire y Baybarz quien amenorgaron óxidu de californiu (III) con lantanu metálicu pa llograr unes películes grueses d'unos miligramos.
Esistencia 280px|thumb|Les pruebes nucleares contaminaron el mediu ambiente con traces de californiu. Na imaxe, prueba nuclear Baker (1946). Na Tierra esisten cantidaes bien pequeñes de californiu por cuenta de les reacciones de captura neutrónica y desintegración beta en depósitos uraníferos altamente concentraos. Pueden atopase traces de californiu cerca de les instalaciones qu'usen l'elementu en prospecciones minerales y en tratamientos médicos. L'elementu ye bastante insoluble n'agua, pero xuntar con facilidá al suelu, y les concentraciones nel suelu pueden ser 500 vegaes más altes que na agua qu'arrodia les partícules del suelu.
Les pruebes nucleares atmosférequiers anteriores a 1980 contribuyeron con pequeñes cantidaes de californiu al mediu ambiente. Reparáronse isótopos de californiu con númberos másicos 249, 252, 253 y 254 nel polvu radiactivo recoyíu del aire dempués d'una esplosión nuclear. El californiu nun ye unu de los principales radionucléidos nes instalaciones heredaes pol Departamentu d'Enerxía de los Estaos Xuníos yá que nun foi producíu en grandes cantidaes.
Una vegada informóse de que s'había atopáu californiu nel espectro d'una supernova, pero darréu consideróse que la identificación foi incorreuta.
Producción El californiu ye producíu en reactores nucleares y n'aceleradores de partícules. El californiu-250 produzse bombardiando berkeliu-249 con neutrones, que forma berkeliu-250 por aciu captura neutrónica (n,γ) y este, de la mesma, tresfórmase rápido en californiu-250 por desintegración beta (β−) por aciu la siguiente reacción:
Bk(n,γ)Bk → Cf + β
El bombardéu de californiu-250 con neutrones produz californiu-251 y californiu-252.
La irradiación enllargada d'americiu, curiu y plutoniu con neutrones produz miligramos de californiu-252 y microgramos de californiu-249. A partir de 2006, irrádiense los isótopos de curiu ente 244 y 248 con neutrones en reactores especiales pa producir principalmente californiu-252 con cantidaes menores d'isótopos ente 249 y 255.