Chapitres
- 01. Présentation
- 02. Un peu d'histoire
- 03. Occurrences
- 04. Production
- 05. Propriétés physiques et chimiques du californium
- 06. Utilisation
Présentation
Le californium est un élément chimique qui porte le numéro 98 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | Cf |
| Numéro atomique | 98 |
| Famille | Actinide |
| Groupe | |
| Période | 7 |
| Bloc | f |
| Masse volumique | 15,1 g.cm-3 |
| Dureté | |
| Couleur | Argentée |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 251 u |
| Rayon atomique | 186 pm |
| Configuration électronique | [Rn] 7s2 5f10 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 18 | 32 | 28 | 8 | 2 |
| Système cristallin | Hexagonal compact |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 900°C |
| Point d'ébullition | 1 469,85°C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d’un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L’UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d’un matériau représente la résistance qu’il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique fond, passant ainsi de l’état solide à l’état liquide
- Point d’ébullition : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique bout, passant ainsi de l’état liquide à l’état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C’est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l’UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l’évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.
Un peu d'histoire
Étymologie
Le nom de l'élément californium a été choisi pour l'élément 98 en hommage à l'état américain, la Californie, où se situe le laboratoire Berkeley où il a été synthétisé. Cependant, l'étymologie du mot Californie est incertaine :
- La première hypothèse soutient qu'il s'agirait d'un emprunt à une oeuvre de fiction où California désigne une île peuplée d'amazones noires gouvernées par la reine Califia.
- La deuxième hypothèse explique que le mot dériverait du latin cali, signifiant chaud, et du latin fornia, signifiant four, en référence aux sources chaudes découvertes par les colons en arrivant dans cette région
- La troisième et dernière hypothèse évoque la possibilité qu'il soit formé à partir des termes indiens indigènes "Kali forno" désignant une haute montagne.
Premières découvertes
Occurrences
On peut trouver des traces de californium à proximité d'installations utilisant cet élément dans le cadre de la prospection minière mais aussi en médecine. En effet, cet élément est peu ou difficilement soluble dans l'eau mais présente une bonne adhérence au sol ordinaire (les concentrations dans le sol peuvent être 500 fois plus élevée que celles dans l'eau entourant ce sol). Mais une petite partie de la quantité de californium dans l'environnement est due aux retombées radioactives issues des essais nucléaires atmosphériques réalisés avant 1980. Certains scientifiques supposent que le californium est produit par des supernovas puisque leurs désintégrations concordent avec la durée de demi-vie du californium 254 qui est de 60 jours. Mais des études réalisées plus tard échoueront à montrer tout le spectre du californium. Les courbes de lumière des supernova sont, maintenant, supposées suivre la désintégration du nickel 56.
Production
La radioactivité bêta est un type de désintégration radioactive où une particule bêta (électron ou positron) est émise. On parle de radioactivité bêta + quand un positron est émis mais on parle de radioactivité - quand c'est un électron qui est émis.
Son isotope Californium 251 présente une section efficace de fission de 4 800 barn pour les neutrons thermiques. De ce fait, la plupart des atomes fissionnent avant même d'avoir pu capturer des neutrons supplémentaire.
La section efficace est une grandeur physique qui est reliée et quantifie la probabilité d’interaction d'une particule pour une réaction donnée.
Cependant, cela est suffisant pour que du californium 252 puisse se former au sein du matériau nucléaire. Ce même californium pourra rapidement se désintégrer pour former une série d'isotopes du curium. Ces isotopes peuvent, quant à eux, redonner à leur tour, après capture neutronique, du californium.
Propriétés physiques et chimiques du californium
Le californium est un élément transuranien de la famille des actinides. Il est radioactif et synthétique.
Un élément transuranien est un élément chimique dont le numéro atomique est supérieur à celui de l'uranium dont le numéro atomique est le 92. Les transuraniens sont des radioéléments produits artificiellement et ne possédant aucun isotope stable. Les transuraniens sont produits, pour les plus légers, au seins de réacteurs nucléaires et par des accélérateurs de particules pour les éléments les plus lourds.
Son corps simple est un métal dans des conditions normales de température et de pression. L'isotope 252 du californium est particulièrement dangereux car il est un puissant émetteur de neutron. En effet, pour chaque microgramme de cet isotope produit, de façon spontanée, 2,314 millions de neutrons par seconde sont libérés. Quand à lui, l'isotope 251 du califormium est celui qui présente la plus grande durée de demi-vie : 900 ans environ. Il possède une masse critique inférieur à 5 kg, il atteint à peine 2 kg en utilisant comme réflecteur de neutron l'acier.
La masse critique d'un matériau fissile correspond à la quantité de ce même matériau nécessaire pour déclencher une réaction nucléaire en chaîne de fission nucléaire.
En théorie, il est possible de fabriquer une bombe atomique très compact avec cet isotope mais, en pratique, le coup de revient est beaucoup trop élevé (25 millions d'euro le gramme de californium 251) ce qui rend son utilisation peu intéressante. Le californium métallique n'a pas encore été synthétisé. 
Les ions du californium en solution aqueuse
L'ion californium III, de formule Cf3+, est un cation monoatomique qui présente un défaut de 3 électrons. Il s'agit de la forme ionique la plus stable du californium en solution.
Composés à base de californium
L'oxyde de californium 6, de formule CfO3, est un composé de couleur noire.
Utilisation
Le californium est utilisé comme amorce lors de réaction de fission dans les réacteurs nucléaires, mais aussi dans le pilotage des centrales thermiques ou des cimenteries ou dans la radiothérapie où il intervient en tant que sondes de contrôle de production.
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