Кюри — физико-химический элемент¶
Кюри — химический элемент 3-й группы (по старой классификации — 7-я группа) VII периода периодической таблицы, с атомным номером 96 и символом Cm. Относится к актиноидам; в природе практически не встречается, синтезируется искусственно. Назван в честь Пьера и Марии Кюри. Первый синтезированный трансурановый элемент, получивший практическое применение.
¶История открытия
Кюри был впервые синтезирован в декабре 1944 года в Беркли (Калифорния) группой учёных во главе с Гленном Сиборгом. Облучение плутония-239 нейтронами в ядерном реакторе дало кюрий-242, который затем распадался в кюрий-242. Работа проводилась в рамках Манхэттенского проекта, но результаты были опубликованы только в 1947 году — из-за секретности.
Элемент был назван в честь супругов Кюри — Пьера и Марии, пионеров исследований радиоактивности. Мария Кюри умерла в 1934 году, за десять лет до открытия; Пьер — в 1906-м. Решение о названии было принято в 1945 году, ещё до окончания Второй мировой войны.
¶Свойства
Кюрий — металл серебристо-белого цвета, мягкий и ковкий. Химически активен, на воздухе постепенно окисляется, покрываясь оксидной плёнкой. Образует соединения в степенях окисления +3 и +4, причём +3 является преобладающей.
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Атомный номер | 96 |
| Атомная масса | 247 (наиболее стабильный изотоп) |
| Температура плавления | ≈ 1345 °C |
| Температура кипения | ≈ 3110 °C |
| Плотность | ≈ 13,51 г/см³ |
| Электронная конфигурация | [Rn] 5f⁷ 6d¹ 7s² |
¶Изотопы
Известно более 20 изотопов кюрия с массовыми числами от 232 до 251. Наибольшее практическое значение имеют:
- Кюрий-242 — период полураспада 162,8 суток, используется как источник альфа-частиц.
- Кюрий-244 — период полураспада 18,1 года, наиболее стабильный изотоп; применяется в ядерных батареях (термоэлектрических генераторах).
- Кюрий-245 — период полураспада 8500 лет, самый долгоживущий изотоп элемента.
¶Получение
Кюрий получают в ядерных реакторах облучением плутония-239 нейтронами:
²³⁹Pu + n → ²⁴⁰Pu → ²⁴¹Pu → ²⁴²Pu → ²⁴²Cm
Для получения кюрия-244 используется облучение плутония-242. В мире ежегодно синтезируется лишь несколько граммов кюрия — это один из самых дорогих и труднодоступных элементов. В СССР кюрий впервые был получен в 1950-х годах в Объединённом институте ядерных исследований.
¶Применение
Основная область применения кюрия — ядерные батареи (термоэлектрические генераторы, ТЭГ). Кюрий-244 в виде диоксида CmO₂ используется как источник тепла: при распаде выделяется около 2,8 Вт тепловой энергии на грамм. Такие батареи применяются в космической технике — прежде всего в марсианских роверах NASA («Curiosity», «Perseverance»), где питание обеспечивается генератором на плутонии-238, однако кюрий рассматривается как перспективная замена.
Кюрий-242 применяется как источник альфа-частиц в научных исследованиях и для получения трансурановых элементов — берклия и калифорния.
¶Опасность
Кюрий — сильнейший радиоактивный источник. Все его изотопы являются альфа-излучателями, а дочерние продукты распада — бета- и гамма-излучателями. Работы с кюрием проводятся в специальных боксах с дистанционным управлением. Попадание внутрь организма даже в микроскопических количествах смертельно опасно.
¶Интересные факты
- Кюрий — единственный элемент, названный в честь супругов-учёных.
- Название было предложено Гленном Сиборгом, который в шутку предлагал назвать в честь Кюри ещё несколько элементов — вплоть до 103-го (лурения). В итоге в честь Кюри названы также кюрий (96) и мейтнерий (103, в честь Лизы Мейтнер, но первоначально планировалось иное имя).
- В 1950-х годах в СССР кюрий использовался в разработке ядерных зарядов.
Источники:
- Сиборг Г. «Трансурановые элементы»
- «Периодическая таблица химических элементов» Д. И. Менделеева
- Глазунов М. П. «Радиоактивные элементы»
- Марков Б. Н. «Ядерная физика»