Il berkelio è un elemento radioattivo appartenente alla serie degli attinidi che ha numero atomico 97 e simbolo Bk.
Appartiene al blocco f e al 7° Periodo e ha configurazione elettronica [Rn] 5f9, 7s2
Nel dicembre 1949 gli scienziati Stanley Thompson, Albert Ghiorso e Glenn Seaborg ottennero per la prima volta l’elemento presso l’Università della California a Berkeley. L’elemento assunse quindi il nome di berkelio dalla cittadina degli Stati Uniti in cui è stato scoperto proprio come il suo analogo lantanide, il terbio, a cui era stato dato il nome dalla città di Ytterby, in Svezia, dove furono trovati per la prima volta i minerali delle terre rare.
Questo stesso team di scienziati aveva già ottenuto l’americio e il curio nel 1944 e dopo il berkelio ottenne, nel 1950, il californio.
L’elemento è stato ottenuto bombardando in un ciclotrone con radiazioni α, ovvero nuclei di elio, l’americio-241 ottenuto per la prima volta nel 1944:
24195 Am + 42He → 24397Bk + 2 10n
E’ stato isolato in quantità maggiori per la prima volta da Burris Cunningham e Stanley Thompson nel 1958 presso il Materials Testing Reactor di Arco, Idaho, mediante irradiazione neutronica prolungata per cinque anni di plutonio-239
I primi campioni di berkelio metallico furono preparati all’inizio del 1969 mediante la riduzione del fluoruro BkF3 con vapore di litio metallico a circa 1000 °C.
Proprietà del berkelio
È un metallo bianco-argenteo altamente radioattivo, chimicamente reattivo e si ossida all’aria.
L’ossidazione può essere lenta a causa della formazione di un sottile strato protettivo di ossido che passiva l’elemento.
Presenta numeri di ossidazione +2, +3, +4 e +5 sebbene quello più stabile è il +3
Ha un reticolo cristallino a doppio esagono chiuso in condizioni ambienti e cubico a facce centrate a temperature e pressioni maggiori
Al di sotto della temperatura di 34 K, il berkelio mostra antiferromagnetismo mentre al di sopra di questa temperatura è paramagnetico
Preparazione
Si ottiene dal bombardamento con neutroni di attinidi con numero atomico minore in un reattore nucleare come, ad esempio, dal decadimento β del curio-249:
24996 Cm → 24997Bk
Reazioni
Il metallo si dissolve rapidamente in acidi minerali acquosi, liberando idrogeno gassoso e formando Bk (III) in soluzione:
2 Bk + 6 HCl → 2 BkCl3 + 3 H2
Reagisce con idrogeno, elementi del Gruppo 15, 16 e 17 per formare una varietà di composti binari.
Gli ioni Bk (III) sono verdi nella maggior parte delle soluzioni di acidi minerali, mentre gli ioni Bk (IV) sono gialli in soluzione di HCl.
Sono noti due ossidi del metallo con numero di ossidazione + 4 e +3
Il primo composto chimico, il biossido di berkelio, BkO2, è stato prodotto nel 1962.
Dalla riduzione di BkO2 con idrogeno si ottiene Bk2O3:
2 BkO2 + H2 → Bk2O3 + H2O
Isotopi
Presenta 19 radioisotopi da 233Bk a 253Bk tranne 235Bk e 237Bk e 6 isomeri nucleari . Tutti gli isotopi del sono radioattivi e quello che ha il maggior tempo di dimezzamento è 247Bk con un’emivita di 1380 anni.
L’isotopo 249Bk ha un tempo di dimezzamento di 330 giorni è stato ampiamente utilizzato negli studi chimici dell’elemento perché può essere prodotto in quantità pesabili e pure.
Usi
L’uso principale del berkelio è nella ricerca scientifica e, a causa della sua emivita relativamente lunga e della disponibilità l’isotopo 249Bk è ampiamente utilizzato per ottenere elementi più pesanti mediante bombardamento di particelle cariche.
Il suo studio può consentire una comprensione più accurata del comportamento degli elementi più pesanti, che possono essere difficili da studiare a causa della loro scarsità o della loro elevata radioattività.