Quelltext der Seite Californium

{{Infobox Chemisches Element
<!--- Periodensystem --->
| Name         = Californium
| Symbol       = Cf
| Ordnungszahl = 98
| Serie        = Ac
| Gruppe       = Ac
| Periode      = 7
| Block        = f
<!--- Allgemein --->
| Hauptquelle  = <ref>Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, entnommen aus: Richard G. Haire: {{Webarchiv|url=http://radchem.nevada.edu/classes/rdch710/files/Californium.pdf |wayback=20100717154045 |text=''Californium'' }}, in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): ''The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements'', Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S.&nbsp;1499–1576 ({{DOI|10.1007/1-4020-3598-5_11}}).</ref>
| Aussehen     = silbriges Metall
| CAS          = {{CASRN|7440-71-3}}
| EG-Nummer    = 
| ECHA-ID      = 
<!--- Atomar --->
| Atommasse = 251
| Atomradius = 186&nbsp;±&nbsp;2 pm<ref name="Binder" />
| AtomradiusBerechnet = 
| KovalenterRadius = 225
| VanDerWaalsRadius = 
| Elektronenkonfiguration = &#91;[[Radon|Rn]]&#93; 5[[F-Orbital|f]]<sup>10</sup> 7[[S-Orbital|s]]<sup>2</sup>
| Austrittsarbeit = 
| Ionisierungsenergie_1 = {{ZahlExp|6,28166|suffix=(25)|post=[[Elektronenvolt|eV]]<ref name="NIST-ASD-californium">{{NIST-ASD|californium|Abruf=2020-06-13}}</ref>}} ≈ {{ZahlExp|606,09|post=[[Joule|kJ]]/[[mol]]<ref name="Webelements-californium">{{Webelements|californium|atoms|Abruf=2020-06-13}}</ref>}}
| Ionisierungsenergie_2 = {{ZahlExp|12,0|suffix=(4)|post=eV<ref name="NIST-ASD-californium" />}} ≈ {{ZahlExp|1160|post=kJ/mol<ref name="Webelements-californium" />}}
| Ionisierungsenergie_3 = {{ZahlExp|22,4|suffix=(4)|post=eV<ref name="NIST-ASD-californium" />}} ≈ {{ZahlExp|2160|post=kJ/mol<ref name="Webelements-californium" />}}
| Ionisierungsenergie_4 = {{ZahlExp|37,7|suffix=(4)|post=eV<ref name="NIST-ASD-californium" />}} ≈ {{ZahlExp|3640|post=kJ/mol<ref name="Webelements-californium" />}}
| Ionisierungsenergie_5 = {{ZahlExp|51,9|suffix=(1,9)|post=eV<ref name="NIST-ASD-californium" />}} ≈ {{ZahlExp|5010|post=kJ/mol<ref name="Webelements-californium" />}}
<!--- Physikalisch --->
| Aggregatzustand = fest
| Magnetismus = 
| Modifikationen = 3
| Kristallstruktur = [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonal]]
| Dichte = 15,1&nbsp;g/cm<sup>3</sup>
| RefTempDichte_K = 
| Mohshärte = 
| Schmelzpunkt_K = 1173
| Schmelzpunkt_C = 900
| Siedepunkt_K = 
| Siedepunkt_C = 
| MolaresVolumen = 16,50 · 10<sup>−6</sup>
| Verdampfungswärme = 
| Schmelzwärme = 
| Dampfdruck = 
| RefTempDampfdruck_K = 
| Schallgeschwindigkeit = 
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K = 
| SpezifischeWärmekapazität = 
| ElektrischeLeitfähigkeit = 
| Wärmeleitfähigkeit = 
<!--- Chemisch --->
| Oxidationszustände = (+2), '''+3''', (+4)
| Normalpotential = −1,910 [[Volt|V]] (Cf<sup>3+</sup> + 3&nbsp;e<sup>−</sup> → Cf)<ref name="Binder" />
| Elektronegativität = 1,30
| Quelle GHS-Kz   = NV
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|/}}
| GHS-Signalwort  = 
| H               = {{H-Sätze|/}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|/}}
| P               = {{P-Sätze|/}}
| Quelle P        = 
| Radioaktiv      = Ja
<!--- Isotope --->
| Isotope = <ref name="nubase" />
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 244
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 19,4&nbsp;min
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 
| Zerfallstyp1ZP = [[Curium|<sup>240</sup>Cm]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 245
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 45&nbsp;min
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]] (64 %)
| Zerfallstyp1ZE = 
| Zerfallstyp1ZP = [[Berkelium|<sup>245</sup>Bk]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]] (36 %)
| Zerfallstyp2ZE = 
| Zerfallstyp2ZP = [[Curium|<sup>241</sup>Cm]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 246
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 35,7&nbsp;[[Stunde|h]]
| AnzahlZerfallstypen = 3
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 
| Zerfallstyp1ZP = [[Curium|<sup>242</sup>Cm]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(2,5&nbsp;·&nbsp;10<sup>−4</sup> %)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
| Zerfallstyp3ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]&nbsp;(<&nbsp;4&nbsp;·&nbsp;10<sup>−3</sup> %)
| Zerfallstyp3ZE = 
| Zerfallstyp3ZP = [[Berkelium|<sup>246</sup>Bk]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 247
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 3,11&nbsp;h
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]] (≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 0,646
| Zerfallstyp1ZP = [[Berkelium|<sup>247</sup>Bk]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]] (0,035 %)
| Zerfallstyp2ZE = 6,527
| Zerfallstyp2ZP = [[Curium|<sup>243</sup>Cm]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 248
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 334&nbsp;[[Tag|d]]
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 6,361
| Zerfallstyp1ZP = [[Curium|<sup>244</sup>Cm]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(0,0029 %)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 249
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 351&nbsp;a
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 6,295
| Zerfallstyp1ZP = [[Curium|<sup>245</sup>Cm]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(5,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−7</sup> %)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 250
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 13,08 a
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 6,128
| Zerfallstyp1ZP = [[Curium|<sup>246</sup>Cm]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(0,077 %)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 251
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 900 a
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 6,176
| Zerfallstyp1ZP = [[Curium|<sup>247</sup>Cm]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]] (?)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 252
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 2,645 a
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (96,908 %)
| Zerfallstyp1ZE = 6,217
| Zerfallstyp1ZP = [[Curium|<sup>248</sup>Cm]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(3,092 %)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 253
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 17,81 d
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]] (≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 0,285
| Zerfallstyp1ZP = [[Einsteinium|<sup>253</sup>Es]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]] (0,31 %)
| Zerfallstyp2ZE = 6,124
| Zerfallstyp2ZP = [[Curium|<sup>249</sup>Cm]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 254
| Symbol = Cf
| NH = 0
| Halbwertszeit = 60,5 d
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Spontane Spaltung|SF]] (≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = ?
| Zerfallstyp1ZP = ?
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]] (0,31 %)
| Zerfallstyp2ZE = 5,926
| Zerfallstyp2ZP = [[Curium|<sup>250</sup>Cm]]
}}
}}
'''Californium''' (selten auch ''Kalifornium'' geschrieben) ist ein künstlich erzeugtes [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] Cf und der [[Ordnungszahl]] 98. Im [[Periodensystem]] steht es in der Gruppe der [[Actinoide]] ([[Periode-7-Element|7.&nbsp;Periode]], [[f-Block]]) und zählt auch zu den [[Transurane]]n. Benannt wurde es nach der [[University of California|Universität von Kalifornien]] und dem US-amerikanischen Bundesstaat [[Kalifornien]], wo es entdeckt wurde. Bei Californium handelt es sich um ein [[Radioaktivität|radioaktives]] [[Metalle|Metall]]. Es wurde im Februar&nbsp;1950 erstmals aus dem leichteren Element [[Curium]] erzeugt. Es entsteht in geringen Mengen in [[Kernreaktor]]en. Anwendung findet es vor allem für mobile und tragbare [[Neutronenquelle]]n, aber auch zur Erzeugung höherer Transurane und [[Transactinoide]].

== Geschichte ==
[[Datei:Glenn Seaborg - 1964.jpg|mini|links|hochkant|Glenn T. Seaborg]]
[[Datei:Berkeley 60-inch cyclotron.jpg|mini|links|hochkant|60-Zoll-Cyclotron]]
So wie [[Americium]] (Ordnungszahl 95) und [[Curium]] (96) in den Jahren 1944 und 1945 nahezu gleichzeitig entdeckt wurden, erfolgte in ähnlicher Weise in den Jahren 1949 und 1950 die Entdeckung der Elemente [[Berkelium]] (97) und Californium (98).

Californium wurde zum ersten Mal am 9.&nbsp;Februar 1950 an der [[University of California, Berkeley|Universität von Kalifornien in Berkeley]] von [[Stanley G. Thompson]], [[Kenneth Street, Jr.]], [[Albert Ghiorso]] und [[Glenn T. Seaborg]] erzeugt, indem sie Atomkerne des Curiums mit [[Alpha-Teilchen|α-Teilchen]] beschossen. Es war das sechste Transuran, das entdeckt wurde. Die Entdeckung wurde gleichzeitig mit der des Berkeliums veröffentlicht.<ref>S. G. Thompson, K. Street, Jr., A. Ghiorso, G. T. Seaborg: ''Element 98'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1950''', ''78''&nbsp;(3), S.&nbsp;298–299 ([[doi:10.1103/PhysRev.78.298.2]]; [https://repositories.cdlib.org/cgi/viewcontent.cgi?article=7072&context=lbnl Maschinoskript (27.&nbsp;Februar 1950)]).</ref><ref name="E98">S. G. Thompson, K. Street, Jr., A. Ghiorso, G. T. Seaborg: ''The New Element Californium (Atomic Number 98)'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1950''', ''80''&nbsp;(5), S.&nbsp;790–796 ([[doi:10.1103/PhysRev.80.790]]; [https://www.osti.gov/cgi-bin/rd_accomplishments/display_biblio.cgi?id=ACC0050&numPages=28&fp=N Abstract]; [https://www.osti.gov/accomplishments/documents/fullText/ACC0050.pdf Maschinoskript (19.&nbsp;Juni 1950)]) (PDF; 1,4&nbsp;MB).</ref><ref>K. Street, Jr., S. G. Thompson, G. T. Seaborg: ''Chemical Properties of Californium'', in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1950''', ''72''&nbsp;(10), S.&nbsp;4832–4835 ([[doi:10.1021/ja01166a528]]; {{Webarchiv|url=http://handle.dtic.mil/100.2/ADA319899 |archiv-url=http://arquivo.pt/wayback/20160515073629/http://handle.dtic.mil/100.2/ADA319899 |archiv-datum=2016-05-15 |text=Druck der United States Atomic Energy Commission (12.&nbsp;Juni 1950) }}).</ref>

Die Namenswahl für beide Elemente folgte demselben Muster: Während Berkelium zu Ehren der Universität von Berkeley seinen Namen erhielt, wählte man für das Element 98 den Namen ''Californium'' zu Ehren der Universität und des Staates Kalifornien: {{"|lang=en|''It is suggested that element 98 be given the name californium (symbol Cf) after the university and state where the work was done. This name, chosen for the reason given, does not reflect the observed chemical homology of element 98 to dysprosium (No.&nbsp;66) as the names americium (No.&nbsp;95), curium (No.&nbsp;96), and berkelium (No.&nbsp;97) signify that these elements are the chemical homologs of europium (No.&nbsp;63), gadolinium (No.&nbsp;64), and terbium (No.&nbsp;65), respectively.''|ref=<ref name="E98" />}}

Die Probenvorbereitung erfolgte zunächst durch Auftragen von Curiumnitratlösung (mit dem [[Isotop]] <sup>242</sup>Cm) auf eine Platinfolie von etwa 0,5&nbsp;cm<sup>2</sup>; die Lösung wurde eingedampft und der Rückstand dann zum Oxid (CmO<sub>2</sub>) geglüht.

Nun wurde diese Probe im 60-Zoll-[[Cyclotron]] mit beschleunigten [[Alpha-Teilchen|α-Teilchen]] mit einer Energie von 35&nbsp;[[Elektronenvolt|MeV]] etwa 2–3&nbsp;Stunden beschossen. Dabei entstehen in einer (α,n)-[[Kernreaktion]] <sup>245</sup>Cf und freie [[Neutron]]en:

:<math>\mathrm{^{242}_{\ 96}Cm\ +\ ^{4}_{2}He\ \longrightarrow\ ^{245}_{\ 98}Cf\ +\ ^{1}_{0}n}</math>

Nach dem Beschuss im Cyclotron wurde die Beschichtung mittels [[Salpetersäure]] gelöst, anschließend wieder mit einer konzentrierten wässrigen [[Ammoniumhydroxid|Ammoniak-Lösung]] als Hydroxid ausgefällt; der Rückstand wurde in [[Perchlorsäure]] gelöst.

[[Datei:Elutionskurven Dy Tb Gd Eu und Cf Bk Cm Am.png|mini|links|hochkant|[[Elutionskurve]]n:<br />chromatographische Trennung von Dy, Tb, Gd, Eu sowie Cf, Bk, Cm, Am.<ref name="E98" />]]
Die weitere Trennung erfolgte in Gegenwart eines [[Citronensäure]]/[[Ammoniumcitrat]]-Puffers im schwach sauren Medium ([[PH-Wert|pH]]&nbsp;≈&nbsp;3,5) mit [[Ionenaustauscher]]n bei erhöhter Temperatur.

Die chromatographische Trennung konnte nur aufgrund vorheriger Vergleiche mit dem chemischen Verhalten der entsprechenden [[Lanthanoide]] gelingen. So tritt bei einer Trennung das [[Dysprosium]] vor [[Terbium]], [[Gadolinium]] und [[Europium]] aus einer Säule. Falls das chemische Verhalten des Californiums dem eines [[Eka (Chemie)|Eka-Dysprosiums]] ähnelt, sollte das fragliche Element 98 daher in dieser analogen Position zuerst erscheinen, entsprechend vor Berkelium, Curium und Americium.

Die Experimente zeigten ferner, dass nur die Oxidationsstufe +3 zu erwarten war. Entsprechende Oxidationsversuche mit [[Ammoniumperoxodisulfat]] beziehungsweise [[Natriumbismutat]] zeigten, dass entweder höhere Oxidationsstufen in wässrigen Lösungen nicht stabil sind oder eine Oxidation selbst zu langsam verläuft.

Die zweifelsfreie Identifikation gelang, als die vorherberechnete charakteristische Energie (7,1&nbsp;MeV) des beim Zerfall ausgesandten α-Teilchens experimentell gemessen werden konnte. Die [[Halbwertszeit]] dieses [[Alpha-Zerfall|α-Zerfalls]] wurde erstmals auf 45&nbsp;Minuten bestimmt.

In der Erstveröffentlichung ging man zunächst davon aus, das Californiumisotop mit der Massenzahl 244 gemäß folgender Gleichung erzeugt zu haben:

:<math>\mathrm{^{242}_{\ 96}Cm\ +\ ^{4}_{2}He\ \longrightarrow\ ^{244}_{\ 98}Cf\ +\ 2\ ^{1}_{0}n}</math>

Im Jahr 1956 wurde diese Hypothese korrigiert: Der 45-Minuten α-Strahler, der zunächst dem Isotop <sup>244</sup>Cf zugeordnet wurde, wurde neu auf die Massenzahl&nbsp;245 festgelegt, festgestellt unter anderem durch Langzeitbeschuss und Zerfallsstudien. <sup>245</sup>Cf zerfällt sowohl durch die Emission von α-Teilchen (7,11&nbsp;±&nbsp;0,02&nbsp;MeV) (≈&nbsp;30 %) als auch durch [[Elektroneneinfang]] (≈&nbsp;70 %). Das neue Isotop <sup>244</sup>Cf wurde auch ermittelt und dabei festgestellt, dass sein Zerfall durch die Emission eines α-Teilchens stattfindet (7,17&nbsp;±&nbsp;0,02&nbsp;MeV mit einer Halbwertszeit von 25&nbsp;±&nbsp;3&nbsp;Minuten). Die Massenzuordnung dieses Isotops ergab sich durch das Auffinden des Curiumisotops <sup>240</sup>Cm. Das <sup>244</sup>Cf entsteht durch (α,4n)-Reaktion aus <sup>244</sup>Cm:<ref>Alfred Chetham-Strode, Jr., Gregory R. Choppin, Bernard G. Harvey: ''Mass Assignment of the 44-Minute Californium-245 and the New Isotope Californium-244'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1956''', ''102''&nbsp;(3), S.&nbsp;747–748 ([[doi:10.1103/PhysRev.102.747]]).</ref>

:<math>\mathrm{^{244}_{\ 96}Cm\ +\ ^{4}_{2}He\ \longrightarrow\ ^{244}_{\ 98}Cf\ +\ 4\ ^{1}_{0}n}</math>

Im Jahr 1958 isolierten [[Burris B. Cunningham]] und [[Stanley G. Thompson]] erstmals wägbare Mengen eines Gemisches der Isotope <sup>249</sup>Cf, <sup>250</sup>Cf, <sup>251</sup>Cf, <sup>252</sup>Cf, die durch langjährige Neutronenbestrahlung von <sup>239</sup>Pu in dem Testreaktor der ''[[Idaho National Laboratory|National Reactor Testing Station]]'' in Idaho erzeugt wurden.<ref>S. G. Thompson, B. B. Cunningham: ''First Macroscopic Observations of the Chemical Properties of Berkelium and Californium'', supplement to Paper P/825 presented at the Second Intl. Conf., Peaceful Uses Atomic Energy, Geneva, 1958.</ref> 1960 isolierten B. B. Cunningham und [[James C. Wallmann]] die erste Verbindung des Elements, etwa 0,3&nbsp;[[Mikrogramm|µg]] CfOCl, und anschließend das Oxid Cf<sub>2</sub>O<sub>3</sub> und das Trichlorid CfCl<sub>3</sub>.<ref>Darleane C. Hoffman, Albert Ghiorso, Glenn Theodore Seaborg: ''The Transuranium People: The Inside Story'', Imperial College Press, 2000, ISBN 978-1-86094-087-3, S.&nbsp;141–142 ({{Google Buch|BuchID=4BtnthnFzy0C|Seite=141}}).</ref><ref name="Binder">Binder, S.&nbsp;139–142.</ref>

== Isotope ==
Von Californium gibt es 20 durchweg radioaktive [[Isotop]]e und ein [[Kernisomer]] (Massenzahlen von 237 bis 256). Die langlebigsten sind <sup>251</sup>Cf ([[Halbwertszeit]] 900&nbsp;Jahre), <sup>249</sup>Cf (351&nbsp;Jahre), <sup>250</sup>Cf (13&nbsp;Jahre), <sup>252</sup>Cf (2,645&nbsp;Jahre) und <sup>248</sup>Cf (334&nbsp;Tage). Die Halbwertszeiten der restlichen Isotope liegen im Bereich von Millisekunden bis Stunden oder Tagen.<ref name="nubase">{{cite journal |last=Audi |first=G. |coauthors=O. Bersillon, J. Blachot, A.H. Wapstra |title=The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties |journal=[[Nuclear Physics A]] |volume=2003 |issue=729| pages =3-128 |doi =10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 |url =https://hal.in2p3.fr/in2p3-00020241/document |format=pdf }}</ref>

Nimmt man beispielhaft den Zerfall des langlebigsten Isotops <sup>251</sup>Cf heraus, so entsteht durch α-Zerfall zunächst das langlebige <sup>247</sup>Cm, das seinerseits durch erneuten α-Zerfall in <sup>243</sup>Pu übergeht. Der weitere Zerfall führt dann über <sup>243</sup>Am, <sup>239</sup>Np, <sup>239</sup>Pu zum <sup>235</sup>U, dem Beginn der [[Uran-Actinium-Reihe]] (4 n + 3).

:<math>\mathrm{^{251}_{\ 98}Cf\ \xrightarrow[900 \ a]{\alpha} \ ^{247}_{\ 96}Cm\ \xrightarrow[15{,}6 \cdot 10^6 \ a]{\alpha} \ ^{243}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [4{,}956 \ h]{\beta^-} \ ^{243}_{\ 95}Am}</math>

: <small>Die angegebenen Zeiten sind Halbwertszeiten.</small>

Das Isotop <sup>252</sup>Cf zerfällt bei einer Halbwertszeit von 2,645&nbsp;Jahren zu 96,908 %<ref name="nubase" /> durch α-Zerfall, aber auch zu 3,092 %<ref name="nubase" /> durch [[Spontanspaltung]].<ref>Donald A. Hicks, John Ise, Jr., Robert V. Pyle: ''Multiplicity of Neutrons from the Spontaneous Fission of Californium-252'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1955''', ''97''&nbsp;(2), S.&nbsp;564–565 ([[doi:10.1103/PhysRev.97.564]]).</ref><ref>Donald A. Hicks, John Ise, Jr., Robert V. Pyle: ''Spontaneous-Fission Neutrons of Californium-252 and Curium-244'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1955''', ''98''&nbsp;(5), S.&nbsp;1521–1523 ([[doi:10.1103/PhysRev.98.1521]]).</ref><ref>Elis Hjalmar, Hilding Slätis, Stanley G. Thompson: ''Energy Spectrum of Neutrons from Spontaneous Fission of Californium-252'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1955''', ''100''&nbsp;(5), S.&nbsp;1542–1543 ([[doi:10.1103/PhysRev.100.1542]]).</ref> Bei der Spontanspaltung werden pro zerfallendem Kern im Mittel 3,77&nbsp;Neutronen emittiert.<ref name="Axton">E. J. Axton, BCNM Report GE/PH/01/86 (Juni 1986).</ref><ref>V. V. Golushko, K. D. Zhuravlev, Yu. S. Zamyatnin, N. I. Kroshkin, V. N. Nefedov: ''The average number of neutrons emitted in the spontaneous fission of Cm<sup>244</sup>, Cm<sup>246</sup>, and Cm<sup>248</sup>'', in: ''[[Atomnaya Énergiya]]'', '''1973''', ''34''&nbsp;(2), S.&nbsp;135–136 ([[doi:10.1007/BF01163947]]).</ref> Es wird daher als [[Neutronenquelle]] verwendet.

Das Isotop <sup>254</sup>Cf zerfällt bei einer Halbwertszeit von 60,5&nbsp;Tagen fast ausschließlich durch Spontanspaltung.<ref name="nubase" />

{{Siehe auch|Liste der Isotope/Ordnungszahl 91 bis Ordnungszahl 100#98 Californium|titel1=Liste der Californiumisotope}}

== Vorkommen ==
Californiumisotope kommen auf der Erde wegen ihrer im Vergleich zum Alter der Erde zu geringen Halbwertszeit nicht natürlich vor.

In den Überresten der [[Ivy Mike|ersten amerikanischen Wasserstoffbombe]] wurden am 1.&nbsp;November 1952 auf dem [[Eniwetok]]-Atoll –&nbsp;neben der Erstentdeckung von [[Einsteinium]] und [[Fermium]] und dem Nachweis von [[Plutonium]] und [[Americium]]&nbsp;– auch Isotope von Curium, Berkelium und Californium gefunden: vor allem die Isotope <sup>245</sup>Cm und <sup>246</sup>Cm, in kleineren Mengen <sup>247</sup>Cm und <sup>248</sup>Cm, in Spuren <sup>249</sup>Cm; ferner <sup>249</sup>Bk, <sup>249</sup>Cf, <sup>252</sup>Cf, <sup>253</sup>Cf und <sup>254</sup>Cf. Die Menge des <sup>249</sup>Cf stieg durch den [[Beta-Zerfall|β-Zerfall]] des <sup>249</sup>Bk an (Halbwertszeit 330&nbsp;Tage). Es wurde dagegen kein <sup>250</sup>Cf gefunden. Dies lässt sich darauf zurückführen, dass die Halbwertszeit von <sup>250</sup>Cm mit rund 8300&nbsp;Jahren<ref name="nubase" /> zu groß ist, als dass durch β-Zerfall (über <sup>250</sup>Bk) detektierbare Mengen <sup>250</sup>Cf hätten gebildet werden können. Zudem zerfällt <sup>250</sup>Cm nur mit einer Wahrscheinlichkeit von rund 6 % im β-Zerfall zu <sup>250</sup>Bk.<ref name="nubase" /> Aus Gründen der militärischen Geheimhaltung wurden die Ergebnisse erst im Jahr 1956 publiziert.<ref>P. R. Fields, M. H. Studier, H. Diamond, J. F. Mech, M. G. Inghram, G. L. Pyle, C. M. Stevens, S. Fried, W. M. Manning (''Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois''); A. Ghiorso, S. G. Thompson, G. H. Higgins, G. T. Seaborg (''University of California, Berkeley, California''): ''Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1956''', ''102''&nbsp;(1), S.&nbsp;180–182 ([[doi:10.1103/PhysRev.102.180]]).</ref>

Es wurde in den 1950er Jahren vermutet, dass Californiumisotope im [[r-Prozess]] in [[Supernovae]] entstehen. Besonderes Interesse fand hierbei das Isotop <sup>254</sup>Cf, welches zuvor in den Überresten der ersten amerikanischen Wasserstoffbombe gefunden wurde. Mit der damals gemessenen Halbwertszeit für die Spontanspaltung von 56,2&nbsp;±&nbsp;0,7&nbsp;Tagen<ref>J. R. Huizenga, H. Diamond: ''Spontaneous-Fission Half-Lives of Cf<sup>254</sup> and Cm<sup>250</sup>'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1957''', ''107''&nbsp;(4), S.&nbsp;1087–1090 ([[doi:10.1103/PhysRev.107.1087]]).</ref> (aktuell: 60,5&nbsp;Tage<ref name="nubase" />) vermutete man eine Übereinstimmung mit dem Verlauf der Lichtkurve von Supernovae des Typs I von 55&nbsp;±&nbsp;1&nbsp;Tagen.<ref>[[Geoffrey Burbidge|G. R. Burbidge]], [[Fred Hoyle|F. Hoyle]] (Mount Wilson and Palomar Observatories, Carnegie Institution of Washington, California Institute of Technology, Pasadena, California); [[Margaret Burbidge|E. M. Burbidge]], [[Robert F. Christy]], [[William Alfred Fowler|W. A. Fowler]] (Kellogg Radiation Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, California): ''Californium-254 and Supernovae'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1956''', ''103''&nbsp;(5), S.&nbsp;1145–1149 ([[doi:10.1103/PhysRev.103.1145]]; [https://authors.library.caltech.edu/6553/1/BURpr56.pdf PDF]).</ref><ref>[[Walter Baade|W. Baade]], [[Geoffrey Burbidge|G. R. Burbidge]], [[Fred Hoyle|F. Hoyle]], [[Margaret Burbidge|E. M. Burbidge]], [[Robert F. Christy]], [[William Alfred Fowler|W. A. Fowler]]: ''Supernovae and Californium 254'', in: ''[[Publications of the Astronomical Society of the Pacific]]'', '''1956''', ''68'', Nr.&nbsp;403, S.&nbsp;296–300 ([[doi:10.1086/126941]]; {{bibcode|1956PASP...68..296B}}).</ref><ref>St. Temesváry: ''Das Element Californium-254 und die Lichtkurven der Supernovae von Typ I. Ein Beitrag zur Frage der Synthese schwerer Elemente im Kosmos'', in: ''[[Die Naturwissenschaften]]'', '''1957''', ''44''&nbsp;(11), S.&nbsp;321–323 ([[doi:10.1007/BF00630928]]).</ref><ref>[[Edward Anders]]: ''Californium-254, Iron-59, and Supernovae of Type I'', in: ''[[The Astrophysical Journal]]'', '''1959''', ''129'', S.&nbsp;327–346 ([[doi:10.1086/146624]]; {{bibcode|1959ApJ...129..327A}}).</ref> Der Zusammenhang ist allerdings immer noch fraglich.

In Kernreaktoren entstehen vor allem die langlebigen α-strahlenden Isotope <sup>249</sup>Cf und <sup>251</sup>Cf. Sie zählen wegen ihrer langen Halbwertszeit zum [[Transuranabfall]] und sind bei der Endlagerung besonders problematisch.

== Gewinnung und Darstellung ==
Californium wird durch Beschuss von leichteren Actinoiden mit Neutronen in einem [[Kernreaktor]] erzeugt. Die Hauptquelle ist der 85&nbsp;[[Megawatt|MW]] High-Flux-Isotope Reactor am [[Oak Ridge National Laboratory]] in Tennessee, USA, der auf die Herstellung von Transcuriumelementen (Z&nbsp;> 96) eingerichtet ist.<ref>[https://neutrons.ornl.gov/facilities/HFIR/ High Flux Isotope Reactor], Oak Ridge National Laboratory; abgerufen am 23. September 2010.</ref>

=== Gewinnung von Californiumisotopen ===
Californium entsteht in Kernreaktoren aus [[Uran]] <sup>238</sup>U oder [[Plutonium]]isotopen durch zahlreiche nacheinander folgende [[Neutroneneinfang|Neutroneneinfänge]] und β-Zerfälle – unter Ausschluss von Spaltungen oder α-Zerfällen –, die über [[Berkelium]] zu den Californiumisotopen führen, so zuerst die Isotope mit den Massenzahlen 249, 250, 251 und 252.<ref>S. G. Thompson, A. Ghiorso, B. G. Harvey, G. R. Choppin: ''Transcurium Isotopes Produced in the Neutron Irradiation of Plutonium'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1954''', ''93''&nbsp;(4), S.&nbsp;908–908 ([[doi:10.1103/PhysRev.93.908]]).</ref><ref>H. Diamond, L. B. Magnusson, J. F. Mech, C. M. Stevens, A. M. Friedman, M. H. Studier, P. R. Fields, J. R. Huizenga: ''Identification of Californium Isotopes 249, 250, 251, and 252 from Pile-Irradiated Plutonium'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1954''', ''94''&nbsp;(4), S.&nbsp;1083–1084 ([[doi:10.1103/PhysRev.94.1083]]).</ref>

Ein wichtiger Schritt ist hierbei die (n,γ)- oder Neutroneneinfangsreaktion, bei welcher das gebildete angeregte Tochternuklid durch Aussendung eines [[Gammastrahlung|γ-Quants]] in den Grundzustand übergeht. Die hierzu benötigten freien [[Neutron]]en entstehen durch [[Kernspaltung]] anderer Kerne im Reaktor. In diesem kernchemischen Prozess wird zunächst durch eine (n,γ)-Reaktion gefolgt von zwei [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>-Zerfällen]] das Plutoniumisotop <sup>239</sup>Pu gebildet. In [[Brutreaktor]]en wird dieser Prozess zum Erbrüten neuen Spaltmaterials genutzt.

:<math>\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{239}_{\ 92}U\ \xrightarrow [23,5 \ min]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 93}Np\ \xrightarrow [2,3565 \ d]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 94}Pu}</math>
: <small>Die angegebenen Zeiten sind [[Halbwertszeit]]en.</small>

Letzteres wird hierzu mit einer Neutronenquelle, die einen hohen [[Neutronenfluss]] besitzt, bestrahlt. Die hierbei möglichen Neutronenflüsse sind um ein Vielfaches höher als in einem Kernreaktor. Aus <sup>239</sup>Pu wird durch vier aufeinander folgende (n,γ)-Reaktionen <sup>243</sup>Pu gebildet, welches durch β-Zerfall mit einer Halbwertszeit von 4,96&nbsp;Stunden zu dem [[Americium]]isotop <sup>243</sup>Am zerfällt. Das durch eine weitere (n,γ)-Reaktion gebildete <sup>244</sup>Am zerfällt wiederum durch β-Zerfall mit einer Halbwertszeit von 10,1&nbsp;Stunden letztlich zu <sup>244</sup>Cm. Aus <sup>244</sup>Cm entstehen durch weitere (n,γ)-Reaktionen im Reaktor in jeweils kleiner werdenden Mengen die nächstschwereren Isotope.

:<math>\mathrm{^{239}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow {4(n,\gamma)} \ ^{243}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [4,956 \ h]{\beta^-} \ ^{243}_{\ 95}Am\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{244}_{\ 95}Am\ \xrightarrow [10,1 \ h]{\beta^-} \ ^{244}_{\ 96}Cm} \quad; \quad \mathrm{^{244}_{\ 96}Cm\ \xrightarrow {5(n,\gamma)} \ ^{249}_{\ 96}Cm}</math>

Die Entstehung von <sup>250</sup>Cm auf diesem Wege ist jedoch sehr unwahrscheinlich, da <sup>249</sup>Cm nur eine kurze Halbwertszeit besitzt und so weitere Neutroneneinfänge in der kurzen Zeit unwahrscheinlich sind.

'''<sup>249</sup>Cf''' ist das erste Isotop des Californiums, das auf diese Weise gebildet werden kann. Es entsteht durch zweimaligen β-Zerfall aus <sup>249</sup>Cm – das erste Curiumisotop, welches einen β-Zerfall eingeht (Halbwertszeit 64,15&nbsp;min<ref name="nubase" />).

:<math>\mathrm{^{249}_{\ 96}Cm\ \xrightarrow [64,15 \ min]{\beta^-} \ ^{249}_{\ 97}Bk\ \xrightarrow [330 \ d]{\beta^-} \ ^{249}_{\ 98}Cf}</math>

Das hier entstehende <sup>249</sup>Bk bildet zudem durch Neutroneneinfang das <sup>250</sup>Bk, welches mit einer Halbwertszeit von 3,212 Stunden<ref name="nubase" /> durch β-Zerfall zum Californiumisotop <sup>250</sup>Cf zerfällt.<ref>L. B. Magnusson, M. H. Studier, P. R. Fields, C. M. Stevens, J. F. Mech, A. M. Friedman, H. Diamond, J. R. Huizenga: ''Berkelium and Californium Isotopes Produced in Neutron Irradiation of Plutonium'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1954''', ''96''&nbsp;(6), S.&nbsp;1576–1582 ([[doi:10.1103/PhysRev.96.1576]]).</ref><ref>T. A. Eastwood, J. P. Butler, M. J. Cabell, H. G. Jackson (Atomic Energy of Canada Limited, Chalk River, Ontario, Canada); R. P. Schuman, F. M. Rourke, T. L. Collins (Knolls Atomic Power Laboratory, Schenectady, New York): ''Isotopes of Berkelium and Californium Produced by Neutron Irradiation of Plutonium'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1957''', ''107''&nbsp;(6), S.&nbsp;1635–1638 ([[doi:10.1103/PhysRev.107.1635]]).</ref>

:<math>\mathrm{^{249}_{\ 97}Bk\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{250}_{\ 97}Bk\ \xrightarrow [3,212 \ h]{\beta^-} \ ^{250}_{\ 98}Cf}</math>

Durch weitere Neutroneneinfänge werden die Isotope <sup>251</sup>Cf, <sup>252</sup>Cf und <sup>253</sup>Cf aufgebaut. Nach einjähriger Bestrahlung stellt sich folgende Isotopenverteilung ein: <sup>249</sup>Cf (2 %), <sup>250</sup>Cf (15 %), <sup>251</sup>Cf (4 %) und <sup>252</sup>Cf (79 %).<ref name="GMELIN_A_1_II_19_20">''[[Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie]]'', System Nr.&nbsp;71, Band 7 a, Transurane: Teil A 1 II, S.&nbsp;19–20.</ref> Das Isotop <sup>253</sup>Cf zerfällt schon mit einer Halbwertszeit von 17,81 Tagen zu <sup>253</sup>Es.

Californium steht (zumeist als Oxid Cf<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) heute weltweit lediglich in sehr geringen Mengen zur Verfügung, weshalb es einen sehr hohen Preis besitzt. Dieser beträgt etwa 160 [[United States Dollar|US-Dollar]] pro [[Mikrogramm]] <sup>249</sup>Cf bzw. 50 US-Dollar für <sup>252</sup>Cf.<ref name="speclab">{{Webarchiv|url=http://www.speclab.com/elements/californium.htm |wayback=20071020125107 |text=Informationen zum Element Californium bei www.speclab.com }} ''(engl.)''; Zugriff: 22.&nbsp;September 2008.</ref>

Californium (<sup>244</sup>Cf und <sup>246</sup>Cf) wurde erstmals 1951 auch aus Uran durch Beschuss mit Kohlenstoff gewonnen:<ref>A. Ghiorso, S. G. Thompson, K. Street, Jr., G. T. Seaborg: ''Californium Isotopes from Bombardment of Uranium with Carbon Ions'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1951''', ''81''&nbsp;(1), S.&nbsp;154–154 ([[doi:10.1103/PhysRev.81.154]]; [https://www.osti.gov/scitech/biblio/932824 Abstract]; [https://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/932824/932824.PDF Maschinoskript (6.&nbsp;September 1950)]).</ref>

:<math>\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ \xrightarrow [-6\ n]{\mathrm{+^{12}_{\ 6}C}} \ ^{244}_{\ 98}Cf \quad; \quad ^{238}_{\ 92}U\ \xrightarrow [-4\ n]{\mathrm{+^{12}_{\ 6}C}} \ ^{246}_{\ 98}Cf}</math>

Die leichteren Isotope des Californiums (<sup>240</sup>Cf und <sup>241</sup>Cf) wurden durch Beschuss von <sup>235</sup>U, <sup>234</sup>U und <sup>233</sup>U mit Kohlenstoff im Jahr 1970 erzeugt.<ref>R. J. Silva, R. L. Hahn, K. S. Toth, M. L. Mallory, C. E. Bemis, Jr., P. F. Dittner, O. L. Keller: ''New Isotopes <sup>241</sup>Cf and <sup>240</sup>Cf'', in: ''[[Physical Review C]]'', '''1970''', ''2''&nbsp;(5), S.&nbsp;1948–1951 ([[doi:10.1103/PhysRevC.2.1948]]).</ref>

=== Darstellung elementaren Californiums ===
Californium erhält man durch Reduktion von Californium(III)-oxid mit [[Lanthan]] oder [[Thorium]] oder von Californium(III)-fluorid mit [[Lithium]] oder [[Kalium]].

:<chem>CfF3 + La -> Cf + LaF3</chem>

Im Jahr 1974 wurde berichtet, dass Californium erstmals in metallischer Form (wenige Mikrogramm) durch Reduktion von Californium(III)-oxid (Cf<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) mit Lanthan gewonnen und das Metall in Form dünner Filme auf Trägern für die [[Elektronenmikroskopie]] aufgebracht wurde. Aufgrund der Messungen wurden zunächst eine f.c.c.-Struktur (''a''&nbsp;=&nbsp;574,3&nbsp;±&nbsp;0,6&nbsp;[[Pikometer|pm]]) und eine hexagonale Struktur (''a''&nbsp;=&nbsp;398,8&nbsp;±&nbsp;0,4&nbsp;pm und ''c''&nbsp;=&nbsp;688,7&nbsp;±&nbsp;0,8&nbsp;pm) beschrieben. Der Schmelzpunkt wurde erstmals mit 900&nbsp;±&nbsp;30&nbsp;°C gemessen.<ref name="CF_METALL">R. G. Haire, R. D. Baybarz: ''Crystal Structure and Melting Point of Californium Metal'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1974''', ''36''&nbsp;(6), S.&nbsp;1295–1302 ([[doi:10.1016/0022-1902(74)80067-9]]).</ref> Diese Ergebnisse wurden allerdings im Folgejahr 1975 in Frage gestellt. Die beiden Phasen des Californiums wurden stattdessen als Verbindungen dieses Metalls beschrieben: die hexagonale Phase als Cf<sub>2</sub>O<sub>2</sub>S, die f.c.c.-Phase als CfS. In beiden Verbindungen wird eine Dreiwertigkeit des Californiums mit einem Atomradius bei 183–185&nbsp;pm beschrieben.<ref>W. H. Zachariasen: ''On Californium Metal'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1975''', ''37''&nbsp;(6), S.&nbsp;1441–1442 ([[doi:10.1016/0022-1902(75)80787-1]]).</ref> Noé und Peterson fassten jedoch im September 1975 die bisherigen Ergebnisse zusammen und stellten zudem eigene umfangreiche Ergebnisse vor, die die eindeutige Darstellung von metallischem Californium und dessen Eigenschaften aufzeigen.<ref name="BAD_1975">M. Noé, J. R. Peterson: [https://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/4185342/4185342.PDF ''Preparation and Study of Elemental Californium-249''], in: Proceedings of the Fourth International Symposium on the Transplutonium Elements, Baden-Baden, 13.–17.&nbsp;September 1975, North-Holland Publ. Co., Amsterdam 1975.</ref>

== Eigenschaften ==
Im [[Periodensystem]] steht das Californium mit der Ordnungszahl 98 in der Reihe der Actinoide, sein Vorgänger ist das [[Berkelium]], das nachfolgende Element ist das [[Einsteinium]]. Sein [[Analogon (Chemie)|Analogon]] in der Reihe der [[Lanthanoide]] ist das [[Dysprosium]].

[[Datei:Californium.jpg|hochkant=1.2|mini|Elementares Californium]]
[[Datei:Closest packing ABAC.png|hochkant=1|mini|Doppelt-hexagonal dichteste Kugelpackung mit der Schichtfolge ABAC in der Kristallstruktur von α-Cf (A:&nbsp;grün; B:&nbsp;blau; C:&nbsp;rot).]]

=== Physikalische Eigenschaften ===
Californium ist ein radioaktives Metall mit einem Schmelzpunkt von ca. 900&nbsp;°C und einer Dichte von 15,1&nbsp;g/cm<sup>3</sup>. Es tritt in drei [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Modifikationen]] auf: α-, β- und γ-Cf.

Das bei [[Standardbedingungen]] auftretende α-Cf (<&nbsp;600&nbsp;°C) kristallisiert im [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonalen Kristallsystem]] in der {{Raumgruppe|P63/mmc|lang}} mit den [[Gitterparameter]]n ''a''&nbsp;=&nbsp;338&nbsp;pm und ''c''&nbsp;=&nbsp;1102,5&nbsp;pm sowie vier [[Formeleinheit]]en pro [[Elementarzelle]].<ref name="BAD_1975" /><ref>V. M. Radchenko, A. G. Seleznev, R. R. Droznik, L. S. Lebedeva, M. A. Ryabinin, V. D. Shushakov, V. Ya. Vasil'ev & V. T. Ermishev, ''[[Soviet Radiochemistry]] (Engl. Transl.)'', '''1986''', ''28'', S.&nbsp;401; [https://www.webelements.com/californium/crystal_structure.html (Kristallstruktur bei WebElements)].</ref> Die [[Kristallstruktur]] besteht aus einer doppelt-[[Dichteste Kugelpackung|hexagonal dichtesten Kugelpackung]] (d.&nbsp;h.c.p.) mit der Schichtfolge ABAC und ist damit [[Strukturtyp#Isotypie|isotyp]] zur Struktur von [[Lanthan|α-La]].

Unter hohem Druck geht α-Cf allmählich in β-Cf über.<ref>J. R. Peterson, U. Benedict, C. Dufour, I. Birkel, R. G. Haire: ''X-ray Diffraction Study of Californium Metal to 16 GPa'', in: ''[[Journal of the Less Common Metals]]'', '''1983''', ''93''&nbsp;(2), S.&nbsp;353–356 ([[doi:10.1016/0022-5088(83)90181-9]]).</ref> Die β-Modifikation (600–725&nbsp;°C) kristallisiert im [[Kubisches Kristallsystem|kubischen Kristallsystem]] in der Raumgruppe&nbsp;{{Raumgruppe|Fm-3m|kurz}} mit dem Gitterparameter ''a''&nbsp;=&nbsp;494&nbsp;pm, was einem [[Kubisch-flächenzentriertes Gitter|kubisch flächenzentrierten Gitter]] (f.c.c.) beziehungsweise einer kubisch dichtesten Kugelpackung mit der Stapelfolge ABC entspricht.<ref name="BAD_1975" /> Oberhalb von 725&nbsp;°C wandelt sich die β-Modifikation in die γ-Modifikation um. Die γ-Modifikation kristallisiert ebenfalls im kubischen Kristallsystem, jedoch mit einem größeren Gitterparameter von ''a''&nbsp;=&nbsp;575&nbsp;pm.<ref name="BAD_1975" />

Die [[Lösungsenthalpie]] von Californium-Metall in [[Salzsäure]] bei Standardbedingungen beträgt −576,1&nbsp;±&nbsp;3,1&nbsp;kJ·mol<sup>−1</sup>. Ausgehend von diesem Wert erfolgte die erstmalige Berechnung der [[Standardbildungsenthalpie]] (Δ<sub>f</sub>''H''<sup>0</sup>) von Cf<sup>3+</sup><sub>(aq)</sub> auf −577&nbsp;±&nbsp;5&nbsp;kJ·mol<sup>−1</sup> und des [[Standardpotential]]s Cf<sup>3+</sup>&nbsp;/&nbsp;Cf<sup>0</sup> auf −1,92&nbsp;±&nbsp;0,03&nbsp;V.<ref>J. Fuger, R. G. Haire, J. R. Peterson: ''The Enthalpy of Solution of Californium Metal and the Standard Enthalpy of Formation of Cf<sup>3+</sup>(aq)'', in: ''[[Journal of the Less Common Metals]]'', '''1984''', ''98''&nbsp;(2), S.&nbsp;315–321 ([[doi:10.1016/0022-5088(84)90305-9]]).</ref><ref>D. L. Raschella, R. G. Haire, J. R. Peterson: ''First Determination of the Enthalpy of Solution of Californium Metal'', in: ''[[Radiochim. Acta]]'', '''1982''', ''30'', S.&nbsp;41–43.</ref>

=== Chemische Eigenschaften ===
Das silberglänzende Schwermetall ist wie alle Actinoide sehr reaktionsfähig. Es wird von Wasserdampf, Sauerstoff und Säuren angegriffen; gegenüber Alkalien ist es stabil.<ref name="Binder" />

Die stabilste [[Oxidationsstufe]] ist die für die höheren Actinoide zu erwartende Stufe +3. Es bildet dabei zwei Reihen von Salzen: Cf<sup>3+</sup>- und [[#Oxihalogenide|CfO<sup>+</sup>-Verbindungen]].

Auch die zweiwertige und vierwertige Stufe ist bekannt. Cf(II)-Verbindungen sind starke [[Reduktionsmittel]]. In Wasser setzen sie unter [[Oxidation]] zu Cf<sup>3+</sup> Wasserstoff frei. Californium(IV)-Verbindungen sind starke Oxidationsmittel. Sie sind instabiler als die von Curium und Berkelium. In fester Form sind bisher nur zwei Verbindungen des Californiums in der Oxidationsstufe +4 bekannt: Californium(IV)-oxid (CfO<sub>2</sub>) und Californium(IV)-fluorid (CfF<sub>4</sub>). Californium(IV)-fluorid gibt beim Erhitzen elementares [[Fluor]] ab.

Wässrige Lösungen mit Cf<sup>3+</sup>-Ionen haben eine grüne Farbe, mit Cf<sup>4+</sup>-Ionen sind sie braun.<ref name="HOWI_1956">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1956 |Endseite= }}</ref>

Cf<sup>4+</sup>-Ionen sind in wässriger Lösung im Unterschied zu den Cf<sup>3+</sup>-Ionen nicht stabil und können nur [[Komplexstabilität|komplexstabilisiert]] vorliegen. Eine Oxidation des dreiwertigen Californiums (<sup>249</sup>Cf) gelang in [[Kaliumcarbonat]]-Lösung (K<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>) an einer Platinanode. Während der Elektrolyse konnte die Zunahme einer Breitbandabsorption im Bereich von λ&nbsp;<&nbsp;500&nbsp;[[Nanometer|nm]] beobachtet werden (Gelbfärbung der Lösung); die [[Absorptionsbande]] des Californium(III) nahm entsprechend ab. Eine vollständige Oxidation konnte nicht erreicht werden.<ref>B. F. Myasoedov, I. A. Lebedev, P. L. Khizhnyak, G. A. Timofeev, V. Ya. Frenkel: ''Electrochemical Oxidation of Americium and Californium in Carbonate Solutions'', in: ''[[Journal of the Less Common Metals]]'', '''1986''', ''122'', S.&nbsp;189–193 ([[doi:10.1016/0022-5088(86)90408-X]]).</ref><ref>V. Ya. Frenkel, Yu. M. Kulyako, V. M. Chistyakov, I. A. Lebedev, B. F. Myasoedov, G. A. Timofeev, E. A. Erin: ''Electrochemical Oxidation of Californium in Carbonate Solutions'', in: ''[[Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry]]'', '''1986''', ''104''&nbsp;(4), S.&nbsp;191–199 ([[doi:10.1007/BF02165322]]).</ref>

=== Spaltbarkeit ===
Generell sind alle Californium-Isotope mit [[Massenzahl]]en zwischen 249 und 254 in der Lage, eine Kettenreaktion mit Spaltneutronen aufrechtzuerhalten. Für die anderen Isotope ist die Halbwertszeit so kurz, dass bisher nicht ausreichend Daten zum Verhalten gegenüber Neutronen gemessen und öffentlich publiziert wurden. Somit kann nicht berechnet werden (Stand 1/2009), ob eine Kettenreaktion mit schnellen Neutronen möglich ist, auch wenn dies sehr wahrscheinlich ist.<ref>M. B. Chadwick, P. Oblozinsky, M. Herman, N. M. Greene, R. D. McKnight, D. L. Smith, P. G. Young, R. E. MacFarlane, G. M. Hale, S. C. Frankle, A. C. Kahler, T. Kawano, R. C. Little, D. G. Madland, P. Moller, R. D. Mosteller, P. R. Page, P. Talou, H. Trellue, M. C. White, W. B. Wilson, R. Arcilla, C. L. Dunford, S. F. Mughabghab, B. Pritychenko, D. Rochman, A. A. Sonzogni, C. R. Lubitz, T. H. Trumbull, J. P. Weinman, D. A. Brown, D. E. Cullen, D. P. Heinrichs, D. P. McNabb, H. Derrien, M. E. Dunn, N. M. Larson, L. C. Leal, A. D. Carlson, R. C. Block, J. B. Briggs, E. T. Cheng, H. C. Huria, M. L. Zerkle, K. S. Kozier, A. Courcelle, V. Pronyaev, S. C. van der Marck: ''ENDF/B-VII.0: Next Generation Evaluated Nuclear Data Library for Nuclear Science and Technology'', in: ''[[Nuclear Data Sheets]]'', '''2006''', ''107''&nbsp;(12), S.&nbsp;2931–3060 ([[doi:10.1016/j.nds.2006.11.001]]).</ref><ref>A. J. Koning et al.: ''The JEFF evaluated data project'', Proceedings of the International Conference on Nuclear Data for Science and Technology, Nice 2007 ([[doi:10.1051/ndata:07476]]).</ref> Mit thermischen Neutronen gelingt eine Kettenreaktion bei den Isotopen 249, 251, 252, 253 und evtl. 254. Bei letztgenanntem sind die Unsicherheiten der derzeitigen Daten für eine genaue Beurteilung zu groß (1/2009).<ref name="irsn">[[Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire]]: ''Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport'', S.&nbsp;16 ({{Webarchiv | url=http://ec.europa.eu/energy/nuclear/transport/doc/irsn_sect03_146.pdf | wayback=20141118085843 | text=PDF}}).</ref>

Das Isotop <sup>251</sup>Cf verfügt über eine sehr kleine [[kritische Masse]] von lediglich 5,46&nbsp;kg für eine reine Kugel, die mit Reflektor bis auf 2,45&nbsp;kg reduziert werden kann. Dadurch wurden Spekulationen ausgelöst, dass es möglich wäre, enorm kleine [[Atombombe]]n zu bauen. Erschwert wird dies aber neben der sehr geringen Verfügbarkeit und dem damit einhergehenden hohen Preis auch durch die kurze Halbwertszeit von <sup>251</sup>Cf und der daraus resultierenden hohen Wärmeabgabe. Die kritische Masse von <sup>254</sup>Cf liegt zwar mit etwa 4,3&nbsp;kg noch unter der von <sup>251</sup>Cf, allerdings ist die Herstellung dieses Isotops bedeutend aufwändiger und die Halbwertszeit von 60,5&nbsp;Tagen zu kurz für eine Verwendung in Kernwaffen.<ref name="irsn" />

Weiterhin würden sich die Isotope <sup>249</sup>Cf, <sup>251</sup>Cf und <sup>252</sup>Cf auch zum Betreiben eines Kernreaktors eignen. In wässriger Lösung mit Reflektor sinkt die kritische Masse von <sup>249</sup>Cf auf etwa 51&nbsp;g, die von <sup>251</sup>Cf sogar auf lediglich rund 20&nbsp;g. Alle drei Isotope könnten auch in einem [[Brutreaktor|schnellen Reaktor]] eingesetzt werden. Dieser könnte darüber hinaus auch mit <sup>250</sup>Cf realisiert werden (kritische Masse: 6,55&nbsp;kg unreflektiert).<ref name="irsn" /> Dem stehen aber auch hier die geringe Verfügbarkeit und der hohe Preis entgegen, weshalb bislang keine Reaktoren auf Californiumbasis gebaut wurden. Dementsprechend wird Californium im deutschen [[Atomgesetz (Deutschland)|Atomgesetz]] nicht als [[Kernbrennstoff]] geführt.<ref>{{§|2|atg|juris}} Abs. 1 des Atomgesetzes, keine ergänzende, Californium betreffende [[Rechtsverordnung]] vorhanden.</ref>

== Sicherheitshinweise ==
Einstufungen nach der [[Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP)|CLP-Verordnung]] liegen nicht vor, weil diese nur die chemische Gefährlichkeit umfassen und eine völlig untergeordnete Rolle gegenüber den auf der [[Radioaktivität]] beruhenden Gefahren spielen. Auch Letzteres gilt nur, wenn es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

== Verwendung ==
[[Datei:Kaliforn.png|mini|Das Spektrum der von <sup>252</sup>Cf emittierten Neutronen.<ref>K. Anderson, J. Pilcher, H. Wu, E. van der Bij, Z. Meggyesi, J. Adams: ''Neutron Irradiation Tests of an S-LINK-over-G-link System'' (21.&nbsp;November 1999); [http://hep.uchicago.edu/atlas/tilecal/rad/Glink_radtest.pdf PDF].</ref>]]

=== Neutronenquelle ===
Am interessantesten ist das Isotop <sup>252</sup>Cf. Es zerfällt zum Teil durch [[Spontanspaltung]];<ref name="nubase" /> 1&nbsp;µg strahlt dabei pro Sekunde 2,314&nbsp;Millionen Neutronen ab.<ref>R. C. Martin, J. B. Knauer, P. A. Balo: ''Production, Distribution, and Applications of Californium-252 Neutron Sources'', 1999 ([https://www.osti.gov/scitech/servlets/purl/15053/15053.PDF PDF]).</ref> Es wird daher ausschließlich für mobile, tragbare und dabei starke [[Neutronenquelle]]n eingesetzt; hierzu wird es in Form von Californium(III)-oxid (Cf<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) bereitgestellt.

Als Neutronenquelle wird es für Folgendes verwendet:
* in der Medizin zur [[Krebs (Medizin)#Behandlungsmöglichkeiten|Krebsbehandlung]]<ref name="CF_APPLICATIONS">R. C. Martin, J. H. Miller: ''Applications of Californium-252 Neutron Sources in Medicine, Research, and Industry'', 2002(?) ({{Webarchiv | url=http://anes.fiu.edu/Pro/s7Mar.pdf | wayback=20120914033001 | text=PDF}}).</ref><ref name="Patent_7118524">{{Patent
 | Land = US
 | V-Nr = 7118524
 | Typ = Erteilung
 | Titel = Dosimetry for Californium-252 (<sup>252</sup>Cf) Neutron-emitting Brachytherapy Sources and Encapsulation, Storage, and Clinical Delivery thereof
 | A-Datum = 2003-04-22
 | V-Datum = 2006-10-10
 | Erfinder = Mark J. Rivard
 | Anmelder = New England Medical Center Hospitals
 | DB = Google
}}</ref>
* in der Industrie (Materialdiagnostik, „{{lang|en|On the Spot}}“-[[Neutronenaktivierungsanalyse]])<ref>H. Vogg, H. Braun: ''Neutronen-Aktivierungsanalyse mit Californium-252'', Vortrag auf dem 4. Seminar „Aktivierungsanalyse“, 11.–12. Oktober 1973, Berlin; Bericht PACT 45 (1973).</ref>
* zur Feuchtemessung bei [[Erdölförderung|Bohrungen nach Erdöl]] (Unterscheidung von Wasser und ölführenden Schichten)<ref name="CF_APPLICATIONS" />
* zum Auffinden von [[Sprengstoff]]en<ref name="CF_APPLICATIONS" />
* als Anfahrquelle in [[Kernreaktor]]en<ref>[https://www.wolkersdorfer.info/publication/pdf/stmugv_app000009.pdf Bayerisches Staatsministerium für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz: Radioaktivität und Strahlungsmessung; 8. überarbeitete Auflage, April 2006] (PDF; 1,2&nbsp;MB), S.&nbsp;187.</ref>

=== Herstellung anderer Elemente ===
Durch Beschuss von <sup>249</sup>Cf mit Kohlenstoff kann beispielsweise [[Nobelium]] erzeugt werden:<ref name="HOWI_1954">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1954 |Endseite= }}</ref>

:<math>\mathrm{^{249}_{\ 98}Cf\ \xrightarrow [-2\ n,\ -\alpha]{\mathrm{+^{12}_{\ 6}C}} \ ^{255}_{102}No}</math>

Im Oktober 2006 wurde bekanntgegeben, dass durch den Beschuss von <sup>249</sup>Cf mit <sup>48</sup>[[Calcium|Ca]] das bisher schwerste Element [[Oganesson]] (Element 118) erzeugt wurde,<ref>Yu. Ts. Oganessian, V. K. Utyonkov, Yu. V. Lobanov, F. Sh. Abdullin, A. N. Polyakov, R. N. Sagaidak, I. V. Shirokovsky, Yu. S. Tsyganov, A. A. Voinov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, B. N. Gikal, A. N. Mezentsev (Joint Institute for Nuclear Research, 141980 Dubna, Russian Federation); K. J. Moody, J. B. Patin, D. A. Shaughnessy, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, P. A. Wilk, J. M. Kenneally, J. H. Landrum, J. F. Wild, R. W. Lougheed (University of California, [[Lawrence Livermore National Laboratory]], Livermore, California 94551, USA): ''Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the <sup>249</sup>Cf and <sup>245</sup>Cm+<sup>48</sup>Ca fusion reactions'', in: ''[[Physical Review C]]'', '''2006''', ''74'', S.&nbsp;044602–044610 ([[doi:10.1103/PhysRevC.74.044602]]).</ref> nachdem eine früher bekanntgegebene Entdeckung wieder zurückgezogen worden war.

== Verbindungen ==
{{Siehe auch|:Kategorie:Californiumverbindung|titel1=Kategorie Californiumverbindung}}

[[Datei:CaF2 polyhedra.png|250px|mini|<div align="center">{{Farbe|#C0C0C0|Kreis=1}} Cf<sup>4+</sup>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{{Farbe|#99CC00|Kreis=1}} O<sup>2−</sup><br />
'''Californium(IV)-oxid'''<br />
Kristallsystem: kubisch<br />
Raumgruppe: {{Raumgruppe|Fm-3m|kurz}}<br />
Gitterkonstante: a = 531 pm<br />
Koordinationszahlen: Cf[8], O[4]<br /><br />
{{Farbe|#C0C0C0|Kreis=1}} Cf<sup>3+</sup>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{{Farbe|#99CC00|Kreis=1}} O<sup>2−</sup>/F<sup>−</sup><br />
'''Californium(III)-oxifluorid'''<br />
Gitterkonstante: a = 556 pm<br />
Koordinationszahlen: Cf[8], O/F[4]</div>
]]

=== Oxide ===
Von Californium existieren [[Oxide]] der [[Oxidationsstufe]]n +3 (Cf<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) und +4 (CfO<sub>2</sub>).

[[Californium(IV)-oxid]] (CfO<sub>2</sub>) entsteht durch Oxidation mit molekularem Sauerstoff bei hohem Druck und durch atomaren Sauerstoff. Es entsteht unter anderem implizit in Kernreaktoren beim Bestrahlen von [[Urandioxid]] (UO<sub>2</sub>) bzw. [[Plutoniumdioxid]] (PuO<sub>2</sub>) mit Neutronen. Es ist ein schwarzbrauner Feststoff und kristallisiert – wie die anderen [[Actinoide#Oxide|Actinoiden(IV)-oxide]] – im [[Kubisches Kristallsystem|kubischen Kristallsystem]] in der [[Fluorit#Kristallstruktur|Fluorit-Struktur]]. Der Gitterparameter beträgt 531,0&nbsp;±&nbsp;0,2&nbsp;pm.<ref name="CF_OX">R. D. Baybarz, R. G. Haire, J. A. Fahey: ''On the Californium Oxide System'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1972''', ''34''&nbsp;(2), S.&nbsp;557–565 ([[doi:10.1016/0022-1902(72)80435-4]]).</ref>

[[Californium(III)-oxid]] (Cf<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)<ref name="CF_OX_CL_1969">J. C. Copeland, B. B. Cunningham: ''Crystallography of the Compounds of Californium. II. Crystal Structure and Lattice Parameters of Californium Oxychloride and Californium Sesquioxide'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1969''', ''31''&nbsp;(3), S.&nbsp;733–740 ([[doi:10.1016/0022-1902(69)80020-5]]).</ref> ist ein gelbgrüner Feststoff mit einem Schmelzpunkt von 1750&nbsp;°C.<ref name="HOWI_1972">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1972 |Endseite= }}</ref> Es gibt zwei Modifikationen; die Übergangstemperatur zwischen dem kubisch-raumzentrierten und dem monoklinen Cf<sub>2</sub>O<sub>3</sub> beträgt etwa 1400&nbsp;°C.<ref name="CF_OX" /> Seine Anwendung findet es vor allem bei der Herstellung von <sup>252</sup>Cf-Neutronenquellen. Dazu wird <sup>252</sup>Cf(III) zunächst als Californiumoxalat (Cf<sub>2</sub>(C<sub>2</sub>O<sub>4</sub>)<sub>3</sub>) gefällt, getrocknet und anschließend zum dreiwertigen Oxid geglüht.<ref name="Patent_3627691">{{Patent
 | Land = US
 | V-Nr = 3627691
 | Typ = Erteilung
 | Titel = A method of preparing a Californium-252 neutron
 | A-Datum = 1970-01-08
 | V-Datum = 1971-12-14
 | Erfinder = Alexander R. Boulogne, Jean P. Faraci
 | Anmelder = Atomic Energy Commission
 | DB = Google
}}</ref>

Übergangszusammensetzungen von Oxiden der Form CfO<sub>x</sub> (2,00&nbsp;>&nbsp;x&nbsp;>&nbsp;1,50) besitzen eine [[Rhomboedrisches Kristallsystem|rhomboedrische]] Struktur.<ref name="CF_OX" />

=== Oxihalogenide ===
[[Californium(III)-oxifluorid]] (CfOF) wurde durch Hydrolyse von Californium(III)-fluorid (CfF<sub>3</sub>) bei hohen Temperaturen dargestellt. Es kristallisiert wie das Californium(IV)-oxid (CfO<sub>2</sub>) im kubischen Kristallsystem in der Fluorit-Struktur, wobei hier die Sauerstoff- und Fluoratome in zufälliger Verteilung auf den Anionenpositionen zu finden sind. Der Gitterparameter beträgt 556,1&nbsp;±&nbsp;0,4&nbsp;pm.<ref>J. R. Peterson, John H. Burns: ''Preparation and Crystal Structure of Californium Oxyfluoride, CfOF'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1968''', ''30''&nbsp;(11), S.&nbsp;2955–2958 ([[doi:10.1016/0022-1902(68)80155-1]]).</ref>

[[Californium(III)-oxichlorid]] (CfOCl) wurde durch Hydrolyse des Hydrats von Californium(III)-chlorid (CfCl<sub>3</sub>) bei 280–320&nbsp;°C dargestellt. Es besitzt eine [[Tetragonales Kristallsystem|tetragonale]] Struktur vom PbFCl-Typ.<ref name="CF_OX_CL_1969" />

=== Halogenide ===
Halogenide sind für die Oxidationsstufen +2, +3 und +4 bekannt.<ref name="HOWI_1969">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1969 |Endseite= }}</ref> Die stabilste Stufe +3 ist für sämtliche Verbindungen von Fluor bis Iod bekannt und auch in wässriger Lösung stabil. Die zwei- und vierwertige Stufe ist nur in der festen Phase stabilisierbar.

{| class="wikitable left" style="text-align:center; font-size:90%;"
|-
| Oxidationszahl || F || Cl || Br || I
|-
| +4
| [[Californium(IV)-fluorid]]<br />CfF<sub>4</sub><br />hellgrün
|
|
|
|-
| +3
| [[Californium(III)-fluorid]]<br />CfF<sub>3</sub><br />gelbgrün
| [[Californium(III)-chlorid]]<br />CfCl<sub>3</sub><br />grün
| [[Californium(III)-bromid]]<br />CfBr<sub>3</sub><br />grün
| [[Californium(III)-iodid]]<br />CfI<sub>3</sub><br />rotorange
|-
| +2
|
| [[Californium(II)-chlorid]]<ref>J. R. Peterson, R. L. Fellows, J. P. Young, R. G. Haire: ''Stabilization of Californium(II) in the Solid State: Californium Dichloride, <sup>249</sup>CfCl<sub>2</sub>'', in: ''[[Radiochem. Radioanal. Lett.]]'', '''1977''', ''31'', S.&nbsp;277–282.</ref><br />CfCl<sub>2</sub><br />cremefarben
| [[Californium(II)-bromid]]<ref>J. R. Peterson, R. D. Baybarz: ''The Stabilization of Divalent Californium in the Solid State: Californium Dibromide'', in: ''[[Inorg. Nucl. Chem. Lett.]]'', '''1972''', ''8''&nbsp;(4), S.&nbsp;423–431 ([[doi:10.1016/0020-1650(72)80025-4]]).</ref><br />CfBr<sub>2</sub><br />bernsteinfarben
| [[Californium(II)-iodid]]<br />CfI<sub>2</sub><br />violett
|}

[[Californium(III)-fluorid]] (CfF<sub>3</sub>) ist ein gelbgrüner Feststoff und besitzt zwei kristalline Strukturen, die temperaturabhängig sind. Bei niedrigen Temperaturen ist die [[Orthorhombisches Kristallsystem|orthorhombische]] Struktur vom [[Yttrium(III)-fluorid|YF<sub>3</sub>-Typ]] zu finden. Bei höheren Temperaturen bildet es ein [[Trigonales Kristallsystem|trigonales]] System vom [[Lanthan(III)-fluorid|LaF<sub>3</sub>-Typ]].<ref>J. N. Stevenson, J. R. Peterson: ''The Trigonal and Orthorhombic Crystal Structures of CfF<sub>3</sub> and their Temperature Relationship'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1973''', ''35''&nbsp;(10), S.&nbsp;3481–3486 ([[doi:10.1016/0022-1902(73)80356-2]]).</ref>

[[Californium(IV)-fluorid]] (CfF<sub>4</sub>) ist ein hellgrüner Feststoff und kristallisiert entsprechend dem [[Monoklines Kristallsystem|monoklinen]] [[Uran(IV)-fluorid|UF<sub>4</sub>-Typ]].<ref>C-T. P. Chang, R. G. Haire, S. E. Nave: ''Magnetic Susceptibility of Californium Fluorides'', in: ''[[Physical Review B]]'', '''1990''', ''41''&nbsp;(13), S.&nbsp;9045–9048 ([[doi:10.1103/PhysRevB.41.9045]]).</ref> Californium(IV)-fluorid gibt beim Erhitzen elementares Fluor ab.

:<chem>2 CfF4 ->[\Delta T] 2 CfF3 + F2</chem>

[[Californium(III)-chlorid]] (CfCl<sub>3</sub>) ist ein grüner Feststoff und bildet zwei kristalline Modifikationen: die [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonale]] Form vom [[Uran(III)-chlorid|UCl<sub>3</sub>-Typ]], wobei das Cf-Atom 9-fach koordiniert ist, sowie die [[Orthorhombisches Kristallsystem|orthorhombische]] Form vom [[Plutonium(III)-bromid|PuBr<sub>3</sub>-Typ]] mit der [[Koordinationszahl]] 8.<ref>J. H. Burns, J. R. Peterson, R. D. Baybarz: ''Hexagonal and Orthorhombic Crystal Structures of Californium Trichloride'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1973''', ''35''&nbsp;(4), S.&nbsp;1171–1177 ([[doi:10.1016/0022-1902(73)80189-7]]).</ref>

[[Californium(III)-bromid]] (CfBr<sub>3</sub>) ist ein grüner Feststoff.<ref>[http://www.chemie-master.de/pse/pse.php?modul=Cf Californiumbromid (CfBr<sub>3</sub>): Der Kristall zeigt grüne Farbe].</ref> Es konnte nur die [[Monoklines Kristallsystem|monokline]] Struktur des [[Aluminiumchlorid|AlCl<sub>3</sub>-Typs]] nachgewiesen werden. Bei zunehmenden Temperaturen zersetzt es sich teilweise zum [[Californium(II)-bromid]] (CfBr<sub>2</sub>):<ref>J. P. Young, K. L. Vander Sluis, G. K. Werner, J. R. Peterson, M. Noé: ''High Temperature Spectroscopic and X-Ray Diffraction Studies of Californium Tribromide: Proof of Thermal Reduction to Californium (II)'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1975''', ''37''&nbsp;(12), S.&nbsp;2497–2501 ([[doi:10.1016/0022-1902(75)80878-5]]).</ref>

:<chem>2 CfBr3 ->[\Delta T] 2 CfBr2 + Br2</chem>

[[Californium(II)-iodid]] (CfI<sub>2</sub>) und [[Californium(III)-iodid]] (CfI<sub>3</sub>) konnten in Mikrogramm-Mengen im [[Hochvakuum]] hergestellt werden. Diese Verbindungen wurden sowohl durch [[Röntgenbeugung]] als auch durch [[Spektroskopie]] im sichtbaren Bereich charakterisiert.<ref name="STUDIES">J. F. Wild, E. K. Hulet, R. W. Lougheed, W. N. Hayes, J. R. Peterson, R. L. Fellows, J. P. Young: ''Studies of Californium (II) and (III) Iodides'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1978''', ''40''&nbsp;(5), S.&nbsp;811–817 ([[doi:10.1016/0022-1902(78)80157-2]]).</ref><ref name="CfI2">J. F. Wild, E. K. Hulet, R. W. Lougheed, W. N. Hayes: [https://www.osti.gov/scitech/biblio/4112126 ''Preparation of Californium Diiodide''], Symposium Commemorating the 25th Anniversary of the Discovery of Elements 97 and 98; 20.&nbsp;Januar 1975; Berkeley, USA.</ref>
* CfI<sub>3</sub> ist ein rotorangefarbener Feststoff<ref name="CfI2" /> und zeigt eine rhomboedrische Struktur vom [[Bismut(III)-iodid|BiI<sub>3</sub>-Typ]].<ref name="STUDIES" /> Das Triiodid sublimiert bei ≈&nbsp;800&nbsp;°C ohne zu schmelzen und kann bei 500&nbsp;°C aus Cf(OH)<sub>3</sub> und [[Iodwasserstoff]] HI dargestellt werden.<ref name="dictoc">J. E. Macintyre, F. M. Daniel, V. M. Stirling: ''Dictionary of inorganic compounds'', Chapman and Hall, CRC Press, 1992, ISBN 978-0-412-30120-9, S.&nbsp;2826.</ref>
* CfI<sub>2</sub> ist ein tiefvioletter Feststoff<ref name="CfI2" /> und wird aus CfI<sub>3</sub> durch Reduktion mit H<sub>2</sub> bei 570&nbsp;°C dargestellt:<ref name="STUDIES" />

::<chem>2 CfI3 + H2 -> 2 CfI2 + 2 HI</chem>

: Es besitzt zwei kristalline Modifikationen: eine rhomboedrische, bei Raumtemperatur stabile Struktur vom [[Cadmium(II)-chlorid|CdCl<sub>2</sub>-Typ]] sowie eine hexagonale, metastabile Struktur vom [[Cadmium(II)-iodid|CdI<sub>2</sub>-Typ]].<ref name="dictoc" /><ref name="STUDIES" />

=== Pentelide ===
Die [[Pentelide]] des Californiums des Typs CfX sind für die Elemente [[Stickstoff]], [[Arsen]] und [[Antimon]] dargestellt worden. Sie kristallisieren im NaCl-Gitter mit den Gitterkonstanten 580,9&nbsp;pm für CfAs und 616,6&nbsp;pm für CfSb.<ref>D. Damien, R. G. Haire, J. R. Peterson: ''Californium-249 Monoarsenide and Monoantimonide'', in: ''[[Inorg. Nucl. Chem. Lett.]]'', '''1980''', ''16''&nbsp;(9–12), S.&nbsp;537–541 ([[doi:10.1016/0020-1650(80)80006-7]]).</ref><ref>S. E. Nave, J. R. Moore, R. G. Haire, J. R. Peterson, D. A. Damien, Paul G. Huray: ''Magnetic Susceptibility of CfN, CfAs and CfSb'', in: ''[[Journal of the Less Common Metals]]'', '''1986''', ''121'', S.&nbsp;319–324 ([[doi:10.1016/0022-5088(86)90548-5]]).</ref>

=== Metallorganische Verbindungen ===
Tri[[cyclopentadien]]ylkomplexe der Elemente Berkelium (Cp<sub>3</sub>Bk) und Californium (Cp<sub>3</sub>Cf) sind aus der dreiwertigen Stufe erhältlich. Die hohe Radioaktivität bewirkt allerdings eine schnelle Zerstörung der Verbindungen.<ref>[[Christoph Elschenbroich]]: ''Organometallchemie'', 6. Auflage, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, S.&nbsp;583–584.</ref><ref>Peter G. Laubereau, John H. Burns: ''Microchemical Preparation of Tricyclopentadienyl Compounds of Berkelium, Californium, and some Lanthanide Elements'', in: ''[[Inorg. Chem.]]'', '''1970''', ''9''&nbsp;(5), S.&nbsp;1091–1095 ([[doi:10.1021/ic50087a018]]).</ref>

== Literatur ==
* Richard G. Haire: [http://radchem.nevada.edu/classes/rdch710/files/Californium.pdf ''Californium''], in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): ''The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements'', Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S.&nbsp;1499–1576 ({{DOI|10.1007/1-4020-3598-5_11}}).
* ''[[Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie]]'', System Nr.&nbsp;71, Transurane: Teil A 1 I, S.&nbsp;40–43; Teil A 1 II, S.&nbsp;19–20; Teil A 2, S.&nbsp;222–233; Teil B 1, S.&nbsp;76–82.
* G. T. Seaborg (Hrsg.): ''[https://escholarship.org/uc/item/24p9d6qf.pdf Proceedings of the 'Symposium Commemorating the 25th Anniversary of the Discovery of Elements 97 and 98']'', 20.&nbsp;Januar 1975; Report LBL-4366, Juli 1976.
* [[Harry H. Binder]]: ''Lexikon der chemischen Elemente'', S. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3, S.&nbsp;139–142.
* {{Der Spiegel|ID=44448040|Titel=In den Leib geschossen|Jahr=1950|Nr=17|Seiten=41}}

== Weblinks ==
{{Commonscat|Californium|audio=1|video=0}}
{{Wiktionary}}
* {{RömppOnline|ID=RD-03-00207|Name=Californium|Abruf=2015-01-03}}
* Jyllian Kemsley: [https://pubs.acs.org/cen/80th/californium.html ''Californium''], Chemical & Engineering News, 2003.
* [http://gotexassoccer.com/elements/098Cf/Cf.htm Bilder von CfBr<sub>3</sub>, CfOCl und Cf-Metall] ''(engl.)''

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Periodensystem}}

{{Exzellent|2. Mai 2009|59623078}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4147208-1|LCCN=sh89004338|NDL=00565048}}