Californium – Element im PSE

Californium ist ein synthetisches und chemisches Element im Periodensystem der Elemente (PSE) mit der Ordnungszahl 98 und dem Elementsymbol Cf.

Zusammen mit beispielsweise Uran und Plutonium gehört Californium zur Gruppe der Actinoide und befindet sich in der 7. Periode im f-Block (Innere Übergangsmetalle).

Californium – Eigenschaften & Co.

Californium ist ein silberglänzendes Schwermetall, das ausschließlich in sehr geringen Mengen hergestellt wird und chemische Ähnlichkeiten zu Actinium aufweist. Der Schmelzpunkt von Californium liegt bei etwa 900 °C und die Atommasse beträgt 251 u. Es ist ein stark radioaktives und reaktives Element, welches schnell bei Kontakt mit Luft und Feuchtigkeit oxidiert.

In Verbindungen tritt das Element überwiegend in der Oxidationsstufe +3 auf und kann drei Wasserstoffatome binden. Californium ist zudem ein starker Neutronenstrahler: 1 Mikrogramm des Isotops Californium-252 setzt etwa 170 Millionen Neutronen pro Minute frei.

Californium – Vorkommen

Californium kommt in der Natur nicht vor, sondern wird ausschließlich künstlich in kernphysikalischen Anlagen hergestellt.

Das Element Californium gehört zur Gruppe der Transurane und ist das sechste Element dieser Reihe. Transuranische Elemente sind chemische Elemente mit einer höheren Ordnungszahl als Uran (Ordnungszahl 92) und entstehen durch Kernreaktionen, bei denen schwere Ausgangselemente wie Uran oder Plutonium mit Neutronen oder anderen Teilchen beschossen werden.

Californium
– Fragen & Antworten

Warum ist Californium so teuer?

Der hohe Preis von Californium ergibt sich aus seiner Seltenheit und der Komplexität des Produktionsprozesses. Mit geschätzten Produktionskosten von bis zu 27 Millionen US-Dollar pro Gramm zählt Californium zu den teuersten Materialien weltweit. Es ist extrem selten, da es in der Natur nicht vorkommt und künstlich hergestellt werden muss. Dieser Prozess ist technisch aufwendig, zeitintensiv und erfordert den Einsatz hochspezialisierter Anlagen und Fachpersonal. Selbst nach monatelanger Reaktorlaufzeit entstehen nur minimale Mengen des gewünschten Isotops Californium-252. Die anschließende Abtrennung und Reinigung des Isotops erfordert zusätzliche komplexe chemische Verfahren unter strengen Sicherheitsvorkehrungen aufgrund der hohen Radioaktivität des Materials. Diese Rahmenbedingungen machen Californium-252 zu einem der kostspieligsten Stoffe, die derzeit hergestellt werden können.

Ist Californium gefährlich?

Californium ist gefährlich, da es stark radioaktiv ist und sowohl Alpha- als auch Neutronenstrahlung emittiert.

Wird es nicht sachgemäß gehandhabt, kann es eine erhebliche Gefahr für die menschliche Gesundheit darstellen. Insbesondere das Isotop Californium-252 zeichnet sich durch eine sehr hohe Neutronenemission aus. Selbst kleinste Mengen können große Mengen an Neutronen freisetzen. Aus diesem Grund unterliegen Lagerung und Umgang mit Californium strengen gesetzlichen Vorschriften und Sicherheitsprotokollen, um Unfälle und Kontaminationen zu vermeiden.

Ist Californium stabil?

Californium ist nicht stabil, da alle seine bekannten Isotope radioaktiv sind und mit der Zeit zerfallen. Es existieren also keine stabilen Isotope dieses Elements. Insgesamt sind 20 Isotope von Californium bekannt, die sämtlich radioaktiv sind. Die langlebigsten darunter sind: Cf-248 mit einer Halbwertszeit von 333,5 Tagen, Cf-249 mit 351 Jahren, Cf-250 mit 13 Jahren, Cf-251 mit 898 Jahren und Cf-252 mit 2,645 Jahren. Die übrigen Isotope zerfallen deutlich schneller – ihre Halbwertszeiten reichen von wenigen Millisekunden bis hin zu einigen Stunden oder Tagen

Californium – Entdeckung

Am 9. Februar 1950 wurde das Element Californium von einem Team des Radiation Laboratory der University of California, Berkeley entdeckt. Dabei beschossen sie Curium-242 mit Alpha-Teilchen, die eine Energie von 35 MeV besaßen. Durch diese Reaktion entstand unter Freisetzung von Neutronen das Nuklid Californium-245, das dem Element mit der Ordnungszahl 98 entspricht und später den Namen Californium erhielt. Es vergingen jedoch ganze acht Jahre, bis erstmals eine nennenswerte Menge dieses Elements hergestellt werden konnte.

Californium – Verwendung

Das Isotop Californium-252 ist ein starker Neutronenstrahler und wird daher überwiegend als Neutronenquelle verwendet.

In der Medizin findet es insbesondere in der Krebsbehandlung Anwendung: Californium-252 wird in der Brachytherapie eingesetzt, bei welcher hochenergetische Neutronen gezielt zur Zerstörung von Tumorzellen genutzt werden.
Auch in der Ölindustrie kommt das Isotop zum Einsatz. Genutzt wird Californium-252 in Neutronen-Feuchtemessgeräten, um Öl- und Wasserschichten in Bohrlöchern zu identifizieren.
Zudem wird das Element in der chemischen Analytik zur Neutronenaktivierungsanalyse verwendet. Diese Methode ermöglicht den Nachweis selbst geringster Stoffmengen und wird unter anderem zur Detektion von Sprengstoffen genutzt.