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钘 。
锎 98 外觀 銀白色 概況 名稱·符號 ·序數 锎（Californium）·Cf·98 元素類別 錒系元素 族 ·週期 ·區 不適用 ·7 ·f 標準原子質量 [251][ 1] 电子排布 [Rn ] 5f10 7s2 [ 2] 锎的电子層（2, 8, 18, 32, 28, 8, 2） 物理性質 物態 固體 密度 （接近室温 ）[ 1] g ·cm −3 熔点 1,173K ，900 [ 1] °C ，1,652°F 沸點 （估值）1,743[ 3] K ，1,470°C ，2,678°F 原子性質 氧化态 +2、+3 、+4[ 4] 电负性 1.3[ 5] 电离能 第一：608[ 6] kJ·mol−1 锎的原子谱线 雜項 晶体结构 六方 莫氏硬度 3–4[ 7] CAS号 7440-71-3 [ 1] 同位素 主条目：锎的同位素
锎（ kāi ） californium ，台湾译鉲（ kǎ ） 人工合成 的化學元素 ，其化學符號 为Cf ，原子序數 为98。鉲屬於錒系元素 ，是第六種人工合成 的超鈾元素 ，具強放射性 。伯克利加州大學 於1950年以α粒子 撞擊鋦 ，首次人工合成出鉲元素，因此該元素是以美國 加利福尼亞州 （California）及加州大學 命名的。
鉲的外觀為銀白色金屬 ，擁有三種晶體結構 ，分別存在於正常氣壓900 °C以下、正常氣壓900 °C以上與高壓下（48GPa ）。在室溫下，鉲金屬塊會在空氣中緩慢地失去光澤。鉲的化合物主要由能夠形成3個化學鍵 的鉲(III)形成。目前已知的20種鉲的同位素 中，鉲-251最為穩定，其半衰期 為898年，而鉲-252是最常被使用的同位素，半衰期約為2.64年，該同位素主要在美國的橡樹嶺國家實驗室 及俄羅斯 的核反應器研究所 （ 英语 ： Research Institute of Atomic Reactors ）
鉲是少數具有實際用途的超鈾元素之一，也是最後一種除了科學研究外有實際應用的元素，所有原子序高於鉲的元素由於半衰期普遍較短，且生產難度大得多，產量也十分稀少，而都沒有實際的用途。利用某些鉲同位素是強中子射源 的特性，鉲能夠用於啟動核反應爐 ，還可以使用在中子衍射技術 和中子譜學 （ 英语 ： Neutron spectroscopy ） 质量数 更高的元素，例如118號元素鿫 是以鈣-48 離子撞擊鉲-249合成的。但在處理鉲的時候，也因此必須考慮到放射性 的問題。當鉲累積 在動物的骨骼組織時，將破壞紅血球 的形成，影响造血功能。
首次合成鉲時所用的1.5米直徑迴旋加速器 1950年2月9日前後，物理學家斯坦利·G·湯普森 （ 英语 ： Stanley Gerald Thompson ） 小肯尼斯·史翠特 （ 英语 ： Kenneth Street, Jr. ） 阿伯特·吉奥索 及格倫·西奧多·西博格 在伯克利加州大學 首次發現 了鉲元素。[ 8] 超鈾元素 。研究小組在1950年3月17日發佈了該項發現。[ 9] [ 10] [ 11]
美國加州伯克利 的1.5米直徑迴旋加速器 將α粒子 （4 He245 Cf自由中子 （[ 8]
242 Cm4 He245 Cf1 這次實驗只產生了大約5千個鉲原子，[ 12] [ 8]
該新元素以加州和加州大學 命名為Californium。這和95至97號元素的命名方式有所不同：第95至97號錒系元素是利用類似於其上方的鑭系元素 之命名方式而命名的。[ 13] [ 註 1] 鏑 （Dysprosium）名稱原意為「難取得」，所以研究人員決定打破這項非正式的命名規律。[ 15] 物理評論 上公布98號元素的發現時，他們對此有所說明：「我們要指出一點，鏑（Dysprosium）這個名字是由一個希臘字變來的，意思是『很難達到』；而在一個世紀以前，尋找另一種元素的人們（指淘金 者）覺得加州是個難以達到的地方。」[ 16] [ 14]
海峽兩岸 對此元素的漢字命名均遵從音譯 原則。1951年，中國大陸 《化學命名原則》修訂時新增這一元素，並將其訂名為“鐦 [ 17] 簡化字總表 》將其簡化為“锎 類推簡化 原則作“钘 酒器 的“鈃 ”相混淆。台灣 則將其訂名為“鉲
愛達荷國家實驗室 通過對鈈 目標體進行輻射，首次產生了重量可觀的鉲元素，並於1954年發佈了研究結果。[ 18] [ 8] 鈈-239 進行中子輻射連續5年之後，科學家在樣本中發現了從鉲-249到鉲-252的各個同位素。[ 19] 伯里斯·坎寧安 （Burris Cunningham）和詹姆斯·沃爾曼 （James Wallman）把鉲置於蒸汽與鹽酸中，第一次製成了鉲的化合物——三氯化鉲 、氯氧化鉲 及氧化鉲 。[ 20]
1960年代，位於美國田納西州 橡樹嶺 的橡樹嶺國家實驗室 利用其高通率同位素反應爐 （ 英语 ： High Flux Isotope Reactor ） [ 21] [ 22] 1958英美共同防禦協約 （ 英语 ： 1958 US-UK Mutual Defence Agreement ） 英國 向美國提供的鈈元素曾用於製造鉲。[ 23]
美國原子能協會 在1970年代初起向工業及學術機構銷售鉲-252同位素，每微克價格為10美元[ 24] [ 25] [ 註 2] [ 26] [ 27] [ 註 3]
鉲是一種銀白色的錒系 金屬[ 19] 熔點 為900 ± 30 °C，估計的沸點 為1470 °C。[ 29] [ 30] K （−220 °C）以下的鉲金屬具鐵磁性 或亞鐵磁性 ，在48至66 K時具反鐵磁性 ，而在160 K（−110 °C）以上時具順磁性 [ 31] 鑭系元素 能夠形成合金 ，但人們對其所知甚少[ 30]
在一個大氣壓力下，鉲有兩種晶體結構 ：在900 °C以下為雙層六方密排 結構（稱α型）[ 註 4] 3 ；[ 1] 面心立方 結構（β型）則在900 °C以上出現，密度為8.74 g/cm3 [ 33] GPa 的壓力下，鉲的晶體結構會由β型轉變為第三種正交晶系 結構。這是由於鉲原子中的5f電子 在此壓力下會變成離域電子 ，這些自由電子能夠參與鍵結的形成。[ 註 5] [ 34]
鉲的體積模量 為50 ± 5 GPa，[ 註 6] 鋁 ：70 GPa）。[ 34]
鉲的化合價 可以是4、3或2，也就是說一個鉲原子能夠形成2至4個化學鍵 。[ 33] 元素週期表 中位於鉲以上的鏑 。[ 36] [ 37] [ 33] 氫 、氮 和任何氧族元素 加熱進行反應，其中與不含濕氣的氫或與水溶無機酸 反應的速度極快。[ 33]
鉲只有在處於鉲(III)正離子 狀態才具有水溶性 。科學家目前仍未能還原或氧化 溶液中的+3離子[ 37] 氯化物 、硝酸鹽 、高氯酸鹽 及硫酸鹽 時易溶於水；形成氟化物 、草酸鹽 或氫氧化物 時則會沉澱。[ 36]
目前已知的鉲同位素共有20個，質量數 從237到256不等，都是放射性同位素 。其中最穩定的有鉲-251（半衰期 為898年）、鉲-249（351年）、鉲-250（13.08年）及鉲-252（2.645年）。[ 38] [ 38]
鉲-249是在錇-249進行β衰變 後形成的。大部分其他的鉲同位素是在核反應爐 中對錇進行強烈的中子輻射後產生的。[ 37] 中子捕獲 率）以及會與其它粒子產生反應（高中子截面 ），所以其產量只有10%。[ 39]
鉲-252為強中子 放射源，因此它的放射性 極高，非常危險。[ 40] [ 41] [ 42] α衰變 （損失兩顆質子 和兩顆中子），並形成鋦 -248，剩餘的3.1%機率進行自發裂變 。[ 38] 微克 （µg）的鉲-252每秒釋放230萬顆中子，平均每次自發裂變釋放3.7顆中子。[ 24] 原子序 為96）。[ 38]
核試驗已將少量的鉲散落在環境當中。 由於所有鉲同位素的半衰期都在898年以下，遠遠不足以從地球形成 時（數十億年前）存留至今。因此所有的原始 的鉲元素（地球形成時存在的鉲）至今都已衰變殆盡了。
在使用鉲進行探礦或醫學治療的設施附近可以發現痕量的鉲。[ 43] [ 44]
1980年之前大氣層核試驗 的輻射落塵 散落在環境中，其中含有少量的鉲。[ 44] 質量數 為249、252、253和254的鉲同位素。[ 45]
科學家曾認為超新星 會產生鉲，因為超新星物質的衰變符合254 Cf的60天半衰期。[ 46] [ 47] 光變曲線 是符合鎳-56 的特徵的。[ 48]
含鈾 量極高的礦藏中，重元素經中子捕獲 和β衰變 之後，可能會自然產生痕量的鉲，儘管這一點尚未得到證實。[ 44] 鋂 至100號鐨 的超鈾元素，包括鉲，都曾在位於加彭 奧克洛 的天然核反應爐 中自然產生，但至今已不再形成了。[ 49]
鉲可以在核反應爐 和粒子加速器 中產生。[ 50] 249 Bk中子捕獲 (n,γ)）後立即進行β衰變 （β− ），便會形成鉲-250（250 Cf[ 51]
249 Bk250 Bk250 Cf− 鉲-250在受中子撞擊後會產生鉲-251和鉲-252。[ 51]
對鎇 、鋦和鈈元素進行中子輻射可以製成數毫克的鉲-252和數微克的鉲-249。[ 52] [ 53]
經過美國核能管理委員會 可以購得微克量的鉲-252作商業用途。[ 50] [ 54]
設施還生產三個半衰期頗長的鉲同位素，這需要鈾-238 捕獲中子15次，期間不進行核裂變 或α衰變。[ 54] 鈈同位素 、鎇同位素 、鋦同位素 、錇同位素 以及鉲-249至253（見圖）。
以中子輻射從鈾-238產生鉲-252的核反應路徑圖 橡樹嶺國家實驗室建造的50噸重運輸桶，可運載最多1克的252 Cf。[ 55] [ 56] 鉲是目前在科學研究之外有實際用途的最重元素。鑀 及以上的元素由於半衰期太短，生產難度大，因此只能在實驗室中用於合成更重的元素。
鉲-252為一種強中子射源，有著幾個應用的範疇。每微克的鉲每分鐘能夠產生1.39億顆中子。[ 24] 中子啟動源 （ 英语 ： neutron startup source ） [ 33] 中子活化分析 中作為（非來自反應爐的）中子源。[ 57] [ 註 8] 放射治療 無效時，子宮頸癌 和腦癌 的治療目前用到了鉲所產生的中子。[ 33] 薩瓦那河發電廠 （ 英语 ： Savannah River Plant ） Savannah River Plant 佐治亞理工學院 借出119 µg的鉲-252之後，鉲一直用於教育。[ 59]
由於中子能夠穿透物質，所以鉲也可以用在探測器中，如燃料棒 掃描儀，[ 33] 中子射線照相術 （ 英语 ： neutron radiography ） 腐蝕 、問題焊接點、破裂及內部濕氣，[ 60] [ 61] 中子濕度計 （ 英语 ： 中子濕度計 ） 中子源 ，[ 37] [ 62] [ 63] [ 63]
鉲-251的臨界質量 很低（約為5 kg），[ 64] [ 65] [ 註 9]
2006年10月，位於俄羅斯杜布納 的聯合核研究所 研究人員宣佈成功合成3顆Og （118號元素）原子。他們利用鈣 -48撞擊鉲-249，產生了這個目前最重的元素。該次實驗的目標體是一片面積為32 cm2 、含有10 mg鉲-249的鈦 薄片。[ 67] [ 68] [ 69] 硼 原子核撞擊鉲所形成的鐒 元素。[ 70]
如同其他鑭系及錒系元素，鉲在生物體中不發揮任何生物學功用。[ 43] 累積 在骨骼組織裏的鉲會釋放輻射，破壞身體製造紅血球 的能力。[ 71]
在進食受鉲污染的食物或飲料，或吸入含有鉲的懸浮顆粒之後，鉲就會進入體內。在身體裏，只有0.05%的鉲會進入血液裏，其中的65%會積累在骨骼中，肝臟25%，其餘的主要通過排尿排出身體。骨骼和肝臟中積累的鉲分別會在50年和20年後消失。鉲會首先附在骨骼的表面，之後會慢慢蔓延到骨骼的各個部分。[ 44]
一旦進入體內，鉲會造成很大的損害。另外，鉲-249和鉲-251能釋放伽瑪射線 ，對外表組織造成傷害。鉲所釋放的電離輻射 在骨骼和肝臟中可致癌。[ 44]
^ 銪 （Europium）是以發現時所在的大陸（歐洲，Europe）命名的，因此對下的95號元素鎇 （Americium）以美洲命名（America）；釓 （Gadolinium）是以科學家、工程師約翰·加多林 （Johan Gadolin）命名的，所以96號元素鋦 （Curium）以瑪莉·居禮 （Marie Curie）和皮埃爾·居禮 （Pierre Curie）命名；鋱 （Terbium）是以發現地伊特比 （Ytterby）命名的，所以97號元素錇 （Berkelium）以發現地伯克利 （Berkeley）命名。[ 14] ^ 《1974年能源組織改組法》實施後，美國核能管理委員會 取代美國原子能協會，並提高了鉲-252的價格。到了1999年，每微克鉲-252的售價為60美元。這價格不包括封裝及運輸的費用。[ 24] ^ 1975年的另一篇論文指出，前一年製成的鉲金屬實際上是六方型化合物Cf2 O2 S及面心立方型化合物CfS。[ 28] [ 26] ^ 雙層六方密排結構（dhcp）的晶胞 由位於同一個六邊形平面上的兩個六邊形密排結構組成，因此dhcp結構的順序為ABACABAC。[ 32] ^ 質量較低的三種超鈈元素（鎇 、鋦 、錇 ）要使5f電子離域所需的壓力更低得多。[ 34] ^ 物質的體積模量 指的是产生单位相对体积收缩所需的压强。 ^ 其他+3氧化態還包括硫化物及茂金屬 。[ 35] 氧化劑 ，具+2態的則為強還原劑 。[ 19] ^ 由於體積較小，產生的熱量和氣體也較少，所以鉲-252在1990年便已取代了鈈-鈹 中子源。[ 58] ^ 1961年7月版的《科技新時代 》一篇名為「第三次世界大戰的事實與謬論」一文中寫道：「一個由鉲做成的原子彈可以比一個手槍子彈更小。你可以自制一支含六發子彈的手槍，其射出的子彈在接觸目標後能夠釋放10噸TNT炸彈的力量。」[ 66] ^1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 CRC 2006 ，第4.56頁.^ CRC 2006 ，第1.14頁.^ Joseph Jacob Katz; Glenn Theodore Seaborg; Lester R. Morss.The Chemistry of the actinide elements . 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