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Le '''californium''' ([[Symbole chimique|symbole]] Cf) est l'[[élément chimique]] de [[numéro atomique]] 98. C'est un [[transuranien|élément transuranien]] de la [[Famille d'éléments chimiques|famille]] des [[actinide]]s, [[radioactivité|radioactif]] et [[élément synthétique|synthétique]]. Le [[corps simple]] est un métal dans les [[conditions normales de température et de pression]].
Le '''californium''' ([[Symbole chimique|symbole]] Cf) est l'[[élément chimique]] de [[numéro atomique]] 98. C'est un [[transuranien|élément transuranien]] de la [[Famille d'éléments chimiques|famille]] des [[actinide]]s, [[radioactivité|radioactif]] et [[élément synthétique|synthétique]]. Le [[corps simple]] est un métal dans les [[conditions normales de température et de pression]].
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== Occurrence ==
== Occurrence ==

L'élément n'existe pas à l'état naturel sur Terre, en raison de sa demi-vie faible (900 ans ou moins selon les isotopes) par rapport à l'âge de la planète, tous les atomes qui pouvaient se trouver présents lors de la formation de la Terre se seraient désintégrés, et ne faisant pas partie des [[chaîne de désintégration|chaînes de désintégration naturelles]] il n'est pas renouvelé naturellement. Tous les atomes de californium présents sur Terre sont donc d'origine humaine.

Des traces de californium peuvent être trouvées à proximité d'installations utilisant l'élément en prospection minière et en médecine{{sfn|Emsley|2001|p=90| id = JK3HIS}}. L'élément est difficilement soluble dans l'eau mais il adhère bien à un sol ordinaire (les concentrations de californium dans le sol peuvent être 500 fois plus importantes que dans l'eau entourant les particules de ce sol)<ref name="ANL2005">{{lien web|langue=en|url=http://www.evs.anl.gov/pub/doc/Californium.pdf|titre=Human Health Fact Sheet: Californium|date=août 2005|éditeur=Argonne National Laboratory|auteur=ANL contributors|format=PDF }}</ref>.
Des traces de californium peuvent être trouvées à proximité d'installations utilisant l'élément en prospection minière et en médecine{{sfn|Emsley|2001|p=90| id = JK3HIS}}. L'élément est difficilement soluble dans l'eau mais il adhère bien à un sol ordinaire (les concentrations de californium dans le sol peuvent être 500 fois plus importantes que dans l'eau entourant les particules de ce sol)<ref name="ANL2005">{{lien web|langue=en|url=http://www.evs.anl.gov/pub/doc/Californium.pdf|titre=Human Health Fact Sheet: Californium|date=août 2005|éditeur=Argonne National Laboratory|auteur=ANL contributors|format=PDF }}</ref>.


Les [[retombée radioactive|retombées radioactives]] issues d'[[essai nucléaire|essais nucléaires]] atmosphériques antérieurs à 1980 sont à l'origine de la présence d'une petite quantité de californium dans l'environnement<ref name="ANL2005" />. Les isotopes du californium de [[nombre de masse|nombres de masse]] 249, 252, 253 et 254 ont été observés dans la poussière radioactive récoltée dans l'air après une explosion nucléaire<ref>{{article|langue=en|titre = Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris|journal = Physical Review|date = 1956|volume = 102|numéro = 1|pages = 180–182|doi = 10.1103/PhysRev.102.180|bibcode = 1956PhRv..102..180F|nom1=Fields|prénom1=P. R.|nom2 = Studier|prénom2 = M.|nom3 = Diamond|prénom3 = H.|nom4 = Mech|prénom4 = J.|nom5 = Inghram|prénom5 = M.|nom6 = Pyle|prénom6 = G.|nom7 = Stevens|prénom7 = C.|nom8 = Fried|prénom8 = S.|nom9 = Manning|prénom9 = W.|displayauthors=8}}</ref>.
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Il a été supposé que le californium était produit par des [[supernova]]e, leurs désintégrations concordant avec la [[période radioactive|demi-vie]] de 60 jours de <sup>254</sup>Cf<ref name=super1>{{article|langue=en|nom=Baade|prénom=W.|auteur2=Burbidge, G. R.|auteur3=Hoyle, F.|auteur4=Burbidge, E. M.|auteur5=Christy, R. F.|auteur6=Fowler, W. A.|titre=Supernovae and Californium 254|journal=Publications of the Astronomical Society of the Pacific|date=août 1956|volume=68|numéro=403|pages=296–300|doi=10.1086/126941|url=http://authors.library.caltech.edu/6553/1/BURpr56.pdf|consulté le=26 septembre 2012|bibcode = 1956PASP...68..296B }}</ref>. Cependant, des études ultérieures ont échoué à montrer tout [[spectre électromagnétique|spectre]] du californium<ref name=super2>{{article|langue=en|nom=Conway|prénom=J. G.|auteur2=Hulet, E.K. |auteur3=Morrow, R.J. |titre=Emission Spectrum of Californium|journal=Journal of the Optical Society of America|date=1 février 1962|volume=52|url=http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=4806792|consulté le=26 septembre 2012|doi=10.1364/josa.52.000222 }}</ref> et les [[courbe de lumière|courbes de lumière]] des supernovae sont maintenant présumées suivre la désintégration du [[nickel 56]]{{sfn|Ruiz-Lapuente1996|p=274| id = PB88ZU}}.
Il a été supposé que le californium était produit par des [[supernova]]e, leurs désintégrations concordant avec la [[période radioactive|demi-vie]] de 60 jours de <sup>254</sup>Cf<ref name=super1>{{article|langue=en|nom=Baade|prénom=W.|auteur2=Burbidge, G. R.|auteur3=Hoyle, F.|auteur4=Burbidge, E. M.|auteur5=Christy, R. F.|auteur6=Fowler, W. A.|titre=Supernovae and Californium 254|journal=Publications of the Astronomical Society of the Pacific|date=août 1956|volume=68|numéro=403|pages=296–300|doi=10.1086/126941|url=http://authors.library.caltech.edu/6553/1/BURpr56.pdf|consulté le=26 septembre 2012|bibcode = 1956PASP...68..296B }}</ref>. Cependant, des études ultérieures ont échoué à montrer tout [[spectre électromagnétique|spectre]] du californium<ref name=super2>{{article|langue=en|nom=Conway|prénom=J. G.|auteur2=Hulet, E.K. |auteur3=Morrow, R.J. |titre=Emission Spectrum of Californium|journal=Journal of the Optical Society of America|date=1 février 1962|volume=52|url=http://www.osti.gov/energycitations/product.biblio.jsp?osti_id=4806792|consulté le=26 septembre 2012|doi=10.1364/josa.52.000222 }}</ref> et les [[courbe de lumière|courbes de lumière]] des supernovae sont maintenant présumées suivre la désintégration du [[nickel 56]]{{sfn|Ruiz-Lapuente1996|p=274| id = PB88ZU}}.
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Le taux de fissions spontanées par désintégration alpha est de 3,09 %; le nombre de neutrons émis est de 3,73 en moyenne par fission.
Le taux de fissions spontanées par [[Radioactivité α|désintégration alpha]] est de 3,09 %; le nombre de neutrons émis est de 3,73 en moyenne par fission.

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L'[[isotope]] {{exp|251}}Cf est connu pour sa faible [[Masse critique (réaction nucléaire)|masse critique]], inférieure à {{unité|5|kg}} et même à peine {{unité|2|kg}} avec un [[réflecteur de neutrons]] comme l’acier<ref>Site de l'IRSN ([http://ec.europa.eu/energy/nuclear/transport/doc/irsn_sect03_146.pdf Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire])</ref>. Il serait en théorie possible de fabriquer une [[Bombe A|bombe atomique]] très compacte à base de cet isotope.


== Utilisations ==
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L'[[isotope]] {{exp|251}}Cf est connu pour sa faible [[Masse critique (réaction nucléaire)|masse critique]], inférieure à {{unité|5|kg}} et même à peine {{unité|2|kg}} avec un réflecteur de neutrons comme l’acier<ref>Site de l'IRSN ([http://ec.europa.eu/energy/nuclear/transport/doc/irsn_sect03_146.pdf Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire])</ref>. Il serait en théorie possible de fabriquer une [[Bombe A|bombe atomique]] très compacte à base de cet isotope. En pratique, le coût de revient d'une telle masse critique de {{nobr|californium 251}} est de 25 millions d'euros le gramme<ref>{{Lien web|langue=fr|nom1=Sputnik|titre=25 M EUR pour un gramme de ce métal produit en Russie|url=https://fr.sputniknews.com/sci_tech/201605311025453745-metal-leplus-cher-californium/|site=fr.sputniknews.com|consulté le=2017-01-25}}.</ref>{{Référence insuffisante}} rendant peu efficient son usage pour l'armement.
Cet élément est utilisé dans divers domaines. Il améliore le contrôle du taux de fission nucléaire dans les réacteurs, permet des mesure des gisement dans l'industrie pétrolière. En médecine il est utilisé en [[Hadronthérapie|neutronthérapie]] pour traiter les cellules cancéreuses<ref>{{Lien web|langue=|auteur=Yohan Demeure|titre=Ce métal blanc-argenté est 400 fois plus cher que l’or|url=https://sciencepost.fr/californium-metal-400-fois-plus-cher-que-lor/|date=22 février 2024|site=sciencepost.fr |consulté le=29 février 2024}}</ref>.


== Notes et références ==
== Notes et références ==
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{{Références}}
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=== Bibliographie ===
=== Bibliographie ===
* {{Ouvrage|langue=en|prénom1=John|nom1=Emsley|titre=Nature's Building Blocks|sous-titre=An A-Z Guide to the Elements|éditeur=Oxford University Press|année=2001|pages totales=538|isbn=978-0-19-850340-8|lire en ligne=https://books.google.com/books?id=Yhi5X7OwuGkC&printsec=frontcover|titre chapitre=Californium|id=JK3HIS}}
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* {{Ouvrage|langue=en|prénom1=P.|nom1=Ruiz-Lapuente|prénom2=R.|nom2=Canal|prénom3=J.|nom3=Isern|titre=Thermonuclear Supernovae|éditeur=[[Springer Science+Business Media]]|année=1996|pages totales=890|isbn=978-0-7923-4359-2|lire en ligne=https://books.google.com/books?id=I6Rl1VAAX3QC|id=PB88ZU}}
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=== Liens externes ===
=== Liens externes ===
* [https://sciencepost.fr/californium-metal-400-fois-plus-cher-que-lor/ « Ce métal blanc-argenté est 400 fois plus cher que l’or »], ''Sciencepost'', 22 février 2024.
* {{lien web|langue=en|url=http://www.periodictable.com/Elements/098/data.html|titre=Technical data for Californium|consulté le=11 août 2016}}, avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope
* {{lien web|langue=en|url=http://www.periodictable.com/Elements/098/data.html|titre=Technical data for Californium|consulté le=11 août 2016}}, avec en sous-pages les données connues pour chaque isotope


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Page d’aide sur l’homonymie

Pour le jeu vidéo, voir Californium (jeu vidéo).

Californium
Image illustrative de l’article Californium
Disque de 10 mg de californium 249.
Berkélium ← Californium → Einsteinium
Dy
  Structure cristalline hexagonale compacte
 
98		 Cf
  
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
   
                                           
↑
Cf
↓
?
Tableau complet • Tableau étendu
Position dans le tableau périodique
Symbole Cf
Nom Californium
Numéro atomique 98
Groupe –
Période 7e période
Bloc Bloc f
Famille d'éléments Actinide
Configuration électronique [Rn] 5f10 7s2
Électrons par niveau d’énergie 2, 8, 18, 32, 28, 8, 2
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique 251 u
Rayon atomique (calc) 186 ± 2 pm
Rayon de covalence 225 pm
État d’oxydation 2, 3, 4
Électronégativité (Pauling) 1.3
Énergies d’ionisation[1]
1re : 6,281 7 eV 2e : 11,8 eV
Isotopes les plus stables
Iso AN Période MD Ed PD
MeV
248Cf{syn.}333,5 jα
FS		6,361
—		244Cm
PF
249Cf{syn.}351 aα
FS		6,295
—		245Cm
PF
250Cf{syn.}13,08 aα
FS		6,128
—		246Cm
PF
251Cf{syn.}898 aα6,176247Cm
252Cf{syn.}2,645 aα
FS		6,217
—		248Cm
PF
253Cf{syn.}17,81 jβ-
α		0,285
6,124		253Es
249Cm
254Cf{syn.}60,5 jα
FS		5,926
—		250Cm
PF
Propriétés physiques du corps simple
État ordinaire Solide
Masse volumique 15,1 g·cm-3[2]
Système cristallin Hexagonal compact
Couleur Argentée
Point de fusion 900 °C[2]
Point d’ébullition 1 469,85 °C, 1 743
Divers
No CAS 7440-71-3[3]
Précautions
Élément radioactif
Radioélément à activité notable
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
modifier Consultez la documentation du modèle

Le californium (symbole Cf) est l'élément chimique de numéro atomique 98. C'est un élément transuranien de la famille des actinides, radioactif et synthétique. Le corps simple est un métal dans les conditions normales de température et de pression.

Le californium trouve des applications comme amorce des réactions de fission dans les réacteurs nucléaires, dans le pilotage des centrales thermiques et des cimenteries en intervenant dans les sondes de contrôle de production, dans certaines radiothérapies, ainsi que dans l'exploration pétrolière.

Le californium est le sixième transuranien à avoir été synthétisé. Il a été produit pour la première fois en 1950 par Stanley G. Thompson, Glenn T. Seaborg, Kenneth Street, Jr. (en), et Albert Ghiorso à Berkeley, en Californie, d'où son nom : il avait alors été obtenu en bombardant une cible de curium 242 avec un faisceau de particules α pour produire du 245Cf par une réaction (α,n) :

242
96Cm + 4
2He → 246
98Cf* → 245
98Cf + 1
0n.

Occurrence[modifier | modifier le code]

L'élément n'existe pas à l'état naturel sur Terre, en raison de sa demi-vie faible (900 ans ou moins selon les isotopes) par rapport à l'âge de la planète, tous les atomes qui pouvaient se trouver présents lors de la formation de la Terre se seraient désintégrés, et ne faisant pas partie des chaînes de désintégration naturelles il n'est pas renouvelé naturellement. Tous les atomes de californium présents sur Terre sont donc d'origine humaine.

Des traces de californium peuvent être trouvées à proximité d'installations utilisant l'élément en prospection minière et en médecine[4]. L'élément est difficilement soluble dans l'eau mais il adhère bien à un sol ordinaire (les concentrations de californium dans le sol peuvent être 500 fois plus importantes que dans l'eau entourant les particules de ce sol)[5].

Les retombées radioactives issues d'essais nucléaires atmosphériques antérieurs à 1980 sont à l'origine de la présence d'une petite quantité de californium dans l'environnement[5]. Les isotopes du californium de nombres de masse 249, 252, 253 et 254 ont été observés dans la poussière radioactive récoltée dans l'air après une explosion nucléaire[6].

Il a été supposé que le californium était produit par des supernovae, leurs désintégrations concordant avec la demi-vie de 60 jours de 254Cf[7]. Cependant, des études ultérieures ont échoué à montrer tout spectre du californium[8] et les courbes de lumière des supernovae sont maintenant présumées suivre la désintégration du nickel 56[9].

Formation[modifier | modifier le code]

Le californium se forme dans les réacteurs nucléaires par captures neutroniques successives à partir d'uranium 238. L'étape intermédiaire est le berkélium 97Bk, qui peut donner du californium autant par capture neutronique que par désintégration β (à partir de l'isotope 249Bk).

L'isotope 251Cf a une section efficace de fission de 4 800 barn pour les neutrons thermiques, ce qui fait que la plupart des atomes fissionnent avant de capturer des neutrons supplémentaires, mais il en demeure néanmoins suffisamment pour que se forme du 252Cf dans le matériau nucléaire ; ce 252Cf se désintègre rapidement en une série d'isotopes du curium, lesquels sont susceptibles de redonner à leur tour du californium par capture neutronique.

Isotopes[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Isotopes du californium.

L'isotope à la plus grande demi-vie est 251Cf avec une demi-vie d'environ 900 ans.

Propriétés[modifier | modifier le code]

L'isotope 252Cf est un puissant émetteur de neutrons, ce qui le rend particulièrement dangereux. Chaque microgramme de 252Cf émet spontanément 2 314 000 neutrons par seconde[10], tandis qu'un gramme dégage 39 W de chaleur somme de la chaleur des désintégrations alpha et de celle émise par les fissions spontanées[11]. Le taux de fissions spontanées par désintégration alpha est de 3,09 %; le nombre de neutrons émis est de 3,73 en moyenne par fission.

L'isotope 251Cf est connu pour sa faible masse critique, inférieure à 5 kg et même à peine 2 kg avec un réflecteur de neutrons comme l’acier[12]. Il serait en théorie possible de fabriquer une bombe atomique très compacte à base de cet isotope.

Utilisations[modifier | modifier le code]

Cet élément est utilisé dans divers domaines. Il améliore le contrôle du taux de fission nucléaire dans les réacteurs, permet des mesure des gisement dans l'industrie pétrolière. En médecine il est utilisé en neutronthérapie pour traiter les cellules cancéreuses[13].

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC, , 89e éd., p. 10-203
  2. ↑ a et b (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, , 90e éd., 2804 p., Relié (ISBN 978-1-420-09084-0)
  3. ↑ Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  4. ↑ Emsley 2001, p. 90.
  5. ↑ a et b (en) ANL contributors, « Human Health Fact Sheet: Californium » [PDF], Argonne National Laboratory,
  6. ↑ (en) P. R. Fields, M. Studier, H. Diamond, J. Mech, M. Inghram, G. Pyle, C. Stevens, S. Fried et W. Manning, « Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris », Physical Review, vol. 102, no 1,‎ , p. 180–182 (DOI 10.1103/PhysRev.102.180, Bibcode 1956PhRv..102..180F)
  7. ↑ (en) W. Baade, Burbidge, G. R., Hoyle, F., Burbidge, E. M., Christy, R. F. et Fowler, W. A., « Supernovae and Californium 254 », Publications of the Astronomical Society of the Pacific, vol. 68, no 403,‎ , p. 296–300 (DOI 10.1086/126941, Bibcode 1956PASP...68..296B, lire en ligne, consulté le )
  8. ↑ (en) J. G. Conway, Hulet, E.K. et Morrow, R.J., « Emission Spectrum of Californium », Journal of the Optical Society of America, vol. 52,‎ (DOI 10.1364/josa.52.000222, lire en ligne, consulté le )
  9. ↑ Ruiz-Lapuente1996, p. 274.
  10. ↑ (en) R. C. Martin, J. B. Knauer, P. A. Balo, « Production, Distribution, and Applications of Californium-252 Neutron Sources », Applied Radiation and Isotopes, vol. 53, nos 4–5,‎ , p. 785–792 (DOI 10.1016/S0969-8043(00)00214-1, lire en ligne)
  11. ↑ Encyclopædia Britannica Transuranium Element – Nuclear Properties.
  12. ↑ Site de l'IRSN (Institut de Radioprotection et de Sureté Nucléaire)
  13. ↑ Yohan Demeure, « Ce métal blanc-argenté est 400 fois plus cher que l’or », sur sciencepost.fr, (consulté le )

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Bibliographie[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]


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2  Li Be   B C N O F Ne
3  Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4  K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
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7  Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
8  119 120 *    
  * 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142  


Métaux alcalins Métaux alcalino-terreux Lanthanides Métaux de transition Métaux pauvres Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz nobles Éléments non classés
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Superactinides
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