Califórnio (Cf)

O califórnio é um elemento químico de símbolo “Cf” e número atômico 98 que pertence ao grupo dos actinídeos na Tabela Periódica. Nesse sentido, ele apresenta alta radioatividade e uma capacidade de emitir nêutrons espontaneamente, especialmente no isótopo califórnio-252. Além disso, ele se destaca por ser um dos poucos elementos transurânicos (elementos além do urânio) que podem ser produzidos em quantidades apreciáveis, embora ainda seja extremamente raro e caro, pois sua produção é complexa e requer tecnologia avançada, o que contribui para seu alto custo.

Apesar disso, ele possui diversas aplicações importantes, especialmente em campos como a medicina, a indústria e a pesquisa científica. Uma das suas principais utilizações é como uma fonte de nêutrons em detectores de metais e em tratamentos de câncer, nos quais sua capacidade de emitir radiação de alta intensidade é aproveitada. Contudo, devido à sua intensa radioatividade, o seu manuseio e armazenamento requerem medidas rigorosas de segurança.

Leia também: Amerício — outro elemento químico que pertence ao grupo dos actinídeos

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o califórnio
• 2 - Propriedades do califórnio
• 3 - Características do califórnio
• 4 - Onde o califórnio é encontrado?
• 5 - Ocorrência do califórnio
• 6 - Obtenção do califórnio
• 7 - Aplicações do califórnio
• 8 - Precauções com o califórnio
• 9 - História do califórnio
• 10 - Curiosidades sobre o califórnio

Resumo sobre o califórnio

• O califórnio é um metal prateado de número atômico 98, altamente radioativo e tóxico.

• É um elemento químico que está localizado no grupo dos actinídeos, na sétima linha e no bloco f da tabela periódica.

• Seus isótopos variam em massa de 248 a 254, sendo o califórnio-252 o mais importante.

• Pode formar diversos compostos, mas seu uso é limitado pela radioatividade.

• É produzido em reatores nucleares por bombardeio de cúrio-244 com partículas alfa.

• Pode ser encontrado como produto de decaimento radioativo de elementos como o plutônio e o cúrio.

• É usado na radiografia de nêutrons, nos detectores de minérios, na análise de poços de petróleo e na braquiterapia.

• Também é usado para estudar reações nucleares e propriedades dos elementos, bem como para a criação de elementos mais pesados.

• É aplicado em dispositivos para detectar materiais explosivos e nucleares, bem como em dosímetros e em detectores para monitorar a exposição à radiação.

• Dever ser mantido em contêineres blindados e em áreas controladas.

• Sua manipulação requer o uso de roupas, de luvas e de óculos de proteção.

• Seus isótopos têm meias-vidas relativamente curtas comparadas a outros elementos transurânicos.

• Foi descoberto em 1950 por Albert Ghiorso, Stanley G. Thompson e Glenn T. Seaborg na Universidade da Califórnia, em Berkeley.

• Foi nomeado em homenagem ao estado da Califórnia e à Universidade da Califórnia.

Propriedades do califórnio

• Símbolo: Cf.

• Massa atômica: 251 u.

• Número atômico: 98.

• Configuração eletrônica: [Rn] 5f¹⁰ 7s².

• Eletronegatividade: 1,3 (escala Pauling).

• Eletroafinidade: Desconhecida

• Série química: Actinídeos.

• Ponto de fusão: 900°C.

• Ponto de ebulição: 1470°C.

• Energia de ionização: 608 kJ/mol (primeira ionização).

• Densidade: 15,1 g/cm³.

• Estado de oxidação: +3, +4.

• Raio Atômico (van der Waals): 245 pm.

Características do califórnio

O califórnio é um metal prateado transurânico, altamente radioativo, que emite principalmente partículas alfa e nêutrons. Oxida lentamente ao ar, formando uma camada de óxido na superfície, contudo, em condições de laboratório, ele pode ser mantido em um estado estável e manipulável. Possui densidade relativamente alta e é um elemento quimicamente reativo, capaz de formar compostos com outros elementos, como haletos e óxidos.

Ademais, sua configuração eletrônica [Rn] 5f¹⁰ 7s², indica que possui elétrons na camada f, característico dos actinídeos, tal qual contribui para suas propriedades químicas e físicas específicas.

Onde o califórnio é encontrado?

O califórnio, assim como a maioria dos actinídeos, não ocorre naturalmente em quantidades significativas na crosta terrestre, sendo, portanto, produzido artificialmente em laboratórios em um processo que envolve o bombardeamento de átomos de cúrio-242 com partículas alfa (íons de hélio) para produzir califórnio-245, que é posteriormente convertido em isótopos utilizáveis de califórnio.

Ocorrência do califórnio

No que tange à ocorrência do califórnio, o isótopo plutônio-244, que ocorre naturalmente em quantidades extremamente pequenas, pode eventualmente gerar califórnio-248 por meio de reações nucleares naturais ou em ambientes de alta energia. Contudo, essas quantidades são insignificantes para aplicações práticas e não constituem uma fonte natural de califórnio, ou seja, sua ocorrência é predominantemente artificial.

Sendo assim, neste tópico, iremos voltar nosso olhar para seus isótopos, dentre os quais o califórnio-252 é o mais desejado devido à sua capacidade de emitir nêutrons espontaneamente. Nesse sentido, destacamos a seguir os mais conhecidos e estudados, bem como seus respectivos tempos de meia-vida aproximados:

• Califórnio-249 (Cf-249): 351 anos.

• Califórnio-250 (Cf-250): 13 anos.

• Califórnio-251 (Cf-251): 898 anos.

• Califórnio-252 (Cf-252): 2,645 anos.

De modo análogo, podemos citar outros isótopos menos comuns com menores tempos de meia-vida:

• Califórnio-248 (Cf-248): 333 dias.

• Califórnio-253 (Cf-253): 17,81 dias.

• Califórnio-254 (Cf-254): 60,5 dias.

Obtenção do califórnio

A obtenção do califórnio ocorre por meio de processos artificiais em laboratórios especializados e tem uma produção limitada a algumas instalações especializadas em todo o mundo, sendo o Oak Ridge National Laboratory, nos Estados Unidos, um dos principais produtores. Diante disso, vejamos a seguir as principais etapas envolvidas nesse processo:

1. Produção do cúrio-242: O processo inicia-se com a produção de cúrio-242, que é utilizado como material de partida.

2. Bombardeamento: Átomos de cúrio-242 são bombardeados com partículas alfa em reatores nucleares ou aceleradores de partículas.

3. Formação do califórnio-245: O bombardeamento resulta na formação do isótopo califórnio-245.

4. Decaimentos radioativos: O califórnio-245 passa por uma série de decaimentos radioativos e de reações nucleares que resultam em isótopos utilizáveis de califórnio, como o califórnio-252.

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Aplicações do califórnio

O califórnio-252 é o isótopo do califórnio que mais possui aplicações, sendo o mais versátil e amplamente utilizado devido à sua alta emissão de nêutrons, o que o torna essencial para diferentes áreas. Sendo assim, veremos adiante um pouco mais sobre as aplicações desse elemento:

• Fontes de nêutrons: O califórnio-252 é amplamente utilizado como uma potente fonte de nêutrons em várias aplicações, incluindo radiografia de nêutrons para inspeção de componentes e materiais, bem como em detectores de metais e minérios.

• Tratamento de câncer: Na medicina, o califórnio-252 é utilizado em braquiterapia para o tratamento de certos tipos de câncer, de modo que a radiação é utilizada para destruir células cancerígenas.

• Pesquisa científica: De modo geral, o califórnio é utilizado em pesquisas sobre reações nucleares e sobre as propriedades dos elementos, ajudando a expandir o conhecimento científico sobre a física nuclear.

• Produção de outros elementos: Pode ser utilizado como material de partida para a produção de elementos mais pesados, incluindo o oganessônio (elemento 118).

• Detectores de explosivos: O califórnio-252 é empregado em detectores de nêutrons utilizados na segurança para a detecção de explosivos e materiais nucleares, sendo útil em aplicações de segurança e defesa.

Em meio a isso, enquanto o califórnio-249 e o califórnio-251 são importantes para pesquisas científicas e para a produção de elementos mais pesados, eles não possuem a mesma gama de aplicações práticas que o califórnio-252.

Precauções com o califórnio

No que pese à sua natureza radioativa, o manuseio do califórnio exige diversas precauções rigorosas para garantir a segurança dos trabalhadores e do ambiente, como, por exemplo, realizar inspeções regulares e manutenção dos equipamentos de proteção e das áreas de trabalho. Diante disso, vejamos a seguir outros cuidados essenciais que quem trabalha com este elemento deve ter:

• É necessário utilizar equipamentos de proteção adequados, como dosímetros e detectores de radiação, para monitorar a exposição à radiação, pois ele emite radiação gama e nêutrons, os quais podem causar danos à saúde e aumentar o risco de câncer.

• É preciso usar roupas de proteção, luvas e óculos de segurança, além de seguir as normas de segurança radiológica, a fim de minimizar a exposição direta à radiação e evitar a contaminação.

• Ele deve ser armazenado em contêineres blindados e em áreas designadas que atendam aos requisitos de segurança radiológica para evitar vazamentos de radiação e garantir que o material radioativo esteja isolado.

• Seu manuseio deve ser feito em ambientes controlados, como laboratórios com barreiras de proteção e ventilação adequada.

• É necessário seguir procedimentos rigorosos para o descarte de resíduos e materiais contaminados, conforme as regulamentações de resíduos radioativos, pois a disposição inadequada pode levar a contaminação ambiental e riscos à saúde pública.

Veja também: Quais são os elementos radioativos?

História do califórnio

No que tange à sua história, o califórnio foi descoberto em 1950 por uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley. A equipe, composta por Albert Ghiorso, Stanley G. Thompson e Glenn T. Seaborg, descobriu o califórnio enquanto bombardeava um alvo de cúrio-242 com partículas alfa no ciclotron (acelerador de partículas) da universidade. Esse experimento resultou na criação do isótopo califórnio-245, uma conquista significativa no campo da química nuclear, e marcou a identificação do sexto elemento transurânico.

Outro ponto importante é que o nome "califórnio" foi escolhido em homenagem ao estado da Califórnia e à Universidade da Califórnia, onde a descoberta ocorreu. Tal escolha seguiu a tradição de nomear novos elementos em homenagem a locais ou a instituições de importância científica. Em meio a isso, a descoberta desse elemento foi anunciada oficialmente em 1950 e adicionada à Tabela Periódica, ampliando o conhecimento sobre elementos transurânicos e suas propriedades.

Desde então, a produção de califórnio tem sido realizada principalmente em reatores nucleares, de modo que uma das poucas instalações capazes de produzi-lo em quantidades significativas é o Oak Ridge National Laboratory, nos Estados Unidos. Portanto, nem precisamos reforçar o quanto a produção desse metal é complexa e cara, o que não é tão diferente dos outros elementos artificiais.

Curiosidades sobre o califórnio

• Foi nomeado em homenagem ao estado da Califórnia e à Universidade da Califórnia, onde foi descoberto.

• Tem um dos pesos atômicos mais altos entre os elementos que podem ser produzidos em quantidades perceptíveis

• Comparado a outros elementos transurânicos, os seus isótopos têm meias-vidas relativamente curtas, tornando o elemento menos persistente no meio ambiente.

• Além de ser radioativo, é altamente tóxico, exigindo medidas rigorosas de proteção e manuseio para evitar contaminação e exposição.

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