캘리포늄

캘리포늄은 악티늄 계열에 속하는 방사성 금속 원소로써 1950년 미국 방사선 연구소에서 최초로 합성되었다. 맨눈으로 볼 수 있을 만큼 충분한 양이 생산되는 원소 중에서 아인슈타이늄 다음으로 원자량이 크다. 이 원소는 캘리포니아주와 대학을 기념하여 명명되었다. 중성자를 방출하는 특성을 활용하여 중성자 회절이나 중성자 분광학을 사용한 재료 연구에 쓰인다. 캘리포늄은 방사성 우려와 함께 뼈 조직의 생물농축으로 인해 적혈구 생성을 저해하는 성질도 있다.

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캘리포늄은 1950년 미국 캘리포니아 대학 버클리 캠퍼스의 방사선 연구소(the University of California Radiation Laboratory)에서 최초로 발견되었다. 알파 입자를 퀴륨과 충돌시켜 얻었는데, 악티늄 계열의 초우라늄 원소 중 여섯 번째로 합성된 원소이다. 캘리포늄의 20가지 알려진 동위원소 중에서 가장 안정한 것은 캘리포늄-251이지만, 반감기가 898년으로 비교적 짧아서 지각에 많이 존재하지 않는다. 2.64년의 반감기를 가진 캘리포늄-252가 미국과 러시아의 연구소에서 만들어져 가장 흔하게 사용되고 있다. 1 g 정도의 ²⁵²Cf을 옮기기 위해 50톤의 철저하게 차폐된 포장 용기가 필요하다.

버클리의 60-인치 사이클로트론

캘리포늄은 은백색 악티늄 계열 금속으로, 녹는점이 900 ± 30 ℃이고 추정된 끓는점이 1470 ℃이다. 순수한 금속 형태는 전성을 가지며 쉽게 자를 수 있다. 진공 상태, 300 ℃ 이상에서 증발하기 시작한다. 51 K 이하에서 자석처럼 준강자성(ferrimagnetism) 또는 강자성(ferromagnetism)을 띠고, 48~66 K에서 반강자성(antiferromagnetism)을 띠며, 160 K 이상에서 상자성(paramagnetism)이 된다. 란타넘 계열 금속과 합금을 형성하지만 이에 대해서는 잘 알려지지 않았다.

캘리포늄은 2, 3, 4의 산화 상태를 가지며, 원자나 이온 형태에서 주위의 다른 원자나 이온들과 8, 9개의 결합을 형성할 수 있다. 화학적 성질은 다른 +3가 악티늄 계열 원소와 유사할 것으로 예상하며, 주기율표에서 캘리포늄 위의 란타넘 계열인 디스프로슘과 비슷할 것으로도 추정된다. 캘리포늄은 상온의 공기 중에서 서서히 검게 변하며 습기가 많을수록 그 속도는 빨라진다. 캘리포늄은 수소, 질소, 또는 산소와 함께 가열하였을 때 반응하며, 건조한 수소 또는 수용성 무기 산과의 반응은 빠르게 일어난다. 캘리포늄은 Cf(III) 형태에서만 수용성이며, +3 가 이온을 환원시키거나 산화시키지 못한다. 보론산 캘리포늄(californium borate, Cf[B₆O₈(OH)₅])에서 관찰되듯이, 캘리포늄은 공유 결합성을 띠는 가장 무거운 악티늄 계열 원소이다.

캘리포늄-252가 유력한 중성자 방출자로 특별한 용도가 있는데, 1 μg의 갓 생성된 캘리포늄 당 1분에 1억 3천9백만 개의 중성자를 생성한다. 이 특성으로 말미암아 캘리포늄은 원자로에서 중성자 시발 원천 또는 극미량을 감지하는 중성자 활성 분석의 중성자 원천으로 유용하다. 캘리포늄에서 나오는 중성자는 다른 방사선 치료가 효험 없는 특정 자궁암과 뇌종양의 치료에 사용된다.

재료 속으로 중성자가 침투할 수 있는 능력 때문에 캘리포늄은 연료봉 스캐너 또는 부식, 깨짐(cracks), 습기(trapped moisture) 등을 감지하는 중성자 방사선 촬영과 같은 장비에 사용된다.

캘리포늄은 뼈 조직에 농축되어 방사선을 내므로 적혈구 형성을 방해한다. 뼈와 간에 침착된(deposited) 캘리포늄의 절반이 사라지는 데 걸리는 시간이 각각 50과 20년이다. 이 원소는 강한 방사선을 내고 환경에 낮은 농도로 존재하므로 유기체에서 자연적인 생물학적 역할을 하지 않는다.

캘리포늄을 삼키게 되면, 캘리포늄-249와 캘리포늄-251은 감마선과 이온화 방사선 방출 때문에 조직을 심각하게 망가뜨려 암을 유발할 수 있다.

Retrieved on 2018-06-10.