Senyawa berkelium

Larutan berkelium(III) nitrat

Berkelium membentuk sejumlah senyawa kimia, di mana ia biasanya ada dalam keadaan oksidasi +3 atau +4, dan bersifat mirip dengan analog lantanidanya, terbium.[1]Seperti semua aktinida, berkelium mudah larut dalam berbagai asam anorganik berair, membebaskan gas hidrogen dan berubah menjadi keadaan oksidasi trivalen. Keadaan trivalen ini adalah yang paling stabil, terutama dalam larutan berair, tetapi senyawa berkelium tetravalen juga dikenal. Keberadaan garam berkelium divalen tidak pasti dan hanya dilaporkan dalam lelehan campuran lantanum klorida – stronsium klorida.[2][3] Larutan berair ion Bk3+ berwarna hijau di sebagian besar asam. Warna ion Bk4+ berwarna kuning dalam asam klorida dan kuning jingga dalam asam sulfat.[2][4][5] Berkelium tidak bereaksi cepat dengan oksigen pada suhu kamar, mungkin karena pembentukan lapisan permukaan oksida pelindung; Namun, ia bereaksi dengan logam cair, hidrogen, halogen, kalkogen, dan pniktogen untuk membentuk berbagai senyawa biner.[6][7] Berkelium juga dapat membentuk beberapa senyawa organologam.

Oksida

Artikel utama: Berkelium(IV) oksida

Dua oksida berkelium diketahui, dengan berkelium dalam keadaan oksidasi +3 (Bk2O3) dan +4 (BkO2).[8] Berkelium(IV) oksida adalah padatan coklat yang mengkristal dalam struktur kristal kubik (fluorit) dengan grup ruang Fm3m dan nomor koordinasi Bk[8] dan O[4]. Parameter kisi adalah 533,4 ± 0,5 pm.[9]

Berkelium(III) oksida, padatan berwarna kuning kehijauan, terbentuk dari BkO2 melalui reduksi dengan hidrogen:

Senyawa ini memiliki titik leleh 1920 °C,[10] kisi kristal kubik berpusat badan dan konstanta kisi a = 1088,0 ± 0,5 pm.[9] Setelah dipanaskan hingga 1200 °C, Bk2O3 kubik berubah menjadi struktur monoklinik, yang selanjutnya berubah menjadi fase heksagonal pada 1750 °C; transisi terakhir bersifat reversibel. Perilaku tiga fase seperti itu khas untuk seskuioksida aktinida.[11]

Oksida divalen BkO telah dilaporkan sebagai padatan abu-abu rapuh dengan struktur kubik berpusat muka (fcc) dan konstanta kisi a = 496,4 pm, tetapi komposisi kimianya yang tepat tidak pasti.[11]

Halida

Dalam halida, berkelium mengasumsikan keadaan oksidasi +3 dan +4.[12] Keadaan +3 paling stabil, terutama dalam larutan, dan halida tetravalen BkF4 dan Cs2BkCl6 hanya diketahui dalam fase padat.[13] Koordinasi atom berkelium dalam fluorida dan klorida trivalennya adalah trigonal prismatik trikap, dengan nomor koordinasi 9. Dalam bromida trivalen, ia adalah trigonal prismatik bikap (koordinasi 8) atau oktahedral (koordinasi 6),[14] dan dalam iodida ia adalah oktahedral.[15]

Bilangan oksidasi F Cl Br I
+4 Berkelium(IV) fluorida
BkF4
Kuning[15] 		Cs2BkCl6
Jingga[11]
+3 Berkelium(III) fluorida
BkF3
Kuning[15] 		Berkelium(III) klorida
BkCl3
Hijau[15]
Cs2NaBkCl6[16] 		Berkelium(III) bromida[14][17]
BkBr3
Kuning-kehijauan[15] 		Berkelium(III) iodida
BkI3
Kuning[15]

Fluorida

Berkelium(IV) fluorida (BkF4) adalah padatan ionik berwarna kuning-hijau yang mengkristal dalam sistem kristal monoklinik (simbol Pearson mS60, grup ruang C2/c No. 15, konstanta kisi a = 1247 pm, b = 1058 pm, c = 817 pm) dan isotipik dengan uranium tetrafluorida atau zirkonium(IV) fluorida.[16][18][19]

Berkelium(III) fluorida (BkF3) juga merupakan padatan berwarna kuning kehijauan, tetapi memiliki dua struktur kristal. Fase yang paling stabil pada suhu rendah memiliki simetri ortorombik , isotipik dengan itrium(III) fluorida (simbol Pearson oP16, grup ruang Pnma, No. 62, a = 670 pm, b = 709 pm, c = 441 pm). Setelah dipanaskan hingga 350 hingga 600 °C, ia berubah menjadi struktur trigonal yang ditemukan dalam lantanum(III) fluorida (simbol Pearson hP24, grup ruang P3c1, No. 165, a = 697 pm, c = 714 pm).[16][18][20]

Klorida

Artikel utama: Berkelium(III) klorida
Berkelium(III) klorida

Jumlah tampak berkelium(III) klorida (BkCl3) pertama kali diisolasi dan dikarakterisasi pada tahun 1962, dan beratnya hanya 3 per miliar gram. Ini dapat disiapkan dengan memasukkan uap hidrogen klorida ke dalam tabung kuarsa yang dievakuasi yang berisi berkelium oksida pada suhu sekitar 500 °C.[21] Padatan hijau ini memiliki titik leleh 603 °C[12] dan mengkristal dalam sistem kristal heksagonal yang isotipik dengan uranium(III) klorida (simbol Pearson hP8, grup ruang P63/m, No. 176).[22][23] Setelah dipanaskan hingga sedikit di bawah titik lelehnya, BkCl3 berubah menjadi fase ortorombik.[24] Heksahidrat BkCl3 · 6H2O (berkelium triklorida heksahidrat) memiliki struktur monoklinik dengan konstanta kisi a = 966 pm, b = 654 pm dan c = 797 pm.[16][25] Berkelium(III) klorida lainnya, Cs2NaBkCl6 dapat dikristalkan dari larutan berair dingin yang mengandung berkelium(III) hidroksida, asam klorida dan sesium klorida. Ia memiliki struktur kubik berpusat muka di mana ion Bk(III) dikelilingi oleh ion klorida dalam konfigurasi oktahedral.[24]

Berkelium(IV) klorida terner Cs2BkCl6 diperoleh dengan melarutkan berkelium(IV) hidroksida dalam larutan dingin sesium klorida dalam asam klorida pekat. Senyawa ini membentuk kristal heksagonal oranye dengan konstanta kisi a = 745,1 pm dan c = 1209,7 pm. Jari -jari rata-rata ion BkCl62−dalam senyawa ini diperkirakan sebesar 270 pm. [11]

Bromida dan iodida

Dua bentuk berkelium(III) bromida diketahui, monoklinik dengan koordinasi berkelium 6 dan ortorombik dengan koordinasi 8;[26] yang terakhir kurang stabil dan berubah ke fase sebelumnya setelah dipanaskan hingga sekitar 350 °C. Fenomena penting untuk padatan radioaktif telah dipelajari untuk kedua bentuk kristal ini: struktur sampel 249BkBr3 segar dan tua dipelajari menggunakan difraksi sinar-X selama periode lebih dari 3 tahun, sehingga berbagai fraksi 249Bk telah meluruh beta menjadi 249Cf. Tidak ada perubahan struktur yang diamati pada transformasi 249BkBr3—249CfBr3, meskipun bromida ortorombik sebelumnya tidak diketahui untuk kalifornium. Namun, perbedaan lain dicatat untuk 249BkBr3 dan 249CfBr3. Misalnya, yang terakhir dapat direduksi dengan hidrogen menjadi 249CfBr2, tetapi yang pertama tidak dapat – hasil ini direproduksi pada sampel 249BkBr3 dan 249CfBr3 individual, juga pada sampel yang mengandung kedua bromida.[14] Pertumbuhan kalifornium dalam berkelium terjadi pada tingkat 0,22% per hari dan merupakan hambatan intrinsik dalam mempelajari sifat berkelium. Selain kontaminasi kimia, 249Cf, sebagai pemancar alfa membawa kerusakan diri yang tidak diinginkan dari kisi kristal karena pemanasan diri yang dihasilkan. Ini dapat dihindari dengan melakukan pengukuran sebagai fungsi waktu dan mengekstrapolasi hasil yang diperoleh.[13]

Berkelium(III) iodida membentuk kristal heksagonal dengan konstanta kisi a = 758,4 pm dan c = 2087 pm.[16] Okshalida berkelium yang diketahui meliputi BkOCl, BkOBr dan BkOI; semuanya mengkristal dalam kisi tetragonal.[27]

Senyawa anorganik lainnya

Pniktida

Mono pniktida berkelium-249 dikenal dengan unsur nitrogen,[28][29] fosfor,[29] arsenik,[29] dan antimon.[29] Mereka disiapkan dengan reaksi berkelium(III) hidrida (BkH3) atau berkelium metalik dengan unsur-unsur ini pada suhu tinggi (sekitar 600 °C) di bawah vakum tinggi dalam ampul kuarsa. Mereka mengkristal dalam sistem kristal kubik dengan konstanta kisi 495,1 pm untuk BkN, 566,9 pm untuk BkP, 582,9 untuk BkAs dan 619,1 pm untuk BkSb.[29] Nilai konstanta kisi ini lebih kecil daripada yang ada pada pniktida kurium, tetapi sebanding dengan yang ada pada pniktida terbium.[27]

Kalkogenida

Berkelium(III) sulfida, Bk2S3, telah disiapkan dengan cara memperlakukan berkelium oksida dengan campuran hidrogen sulfida dan karbon disulfida pada suhu 1130 °C, atau dengan mereaksikan langsung berkelium metalik dengan sulfur. Prosedur ini menghasilkan kristal berwarna hitam kecokelatan dengan simetri kubik dan konstanta kisi a = 844 pm.[27]

Senyawa lain

Berkelium(III) dan berkelium(IV) hidroksida keduanya stabil dalam larutan natrium hidroksida 1 M. Berkelium(III) fosfat (BkPO4) telah disiapkan sebagai padatan, yang menunjukkan fluoresensi kuat di bawah eksitasi laser argon (garis 514,5 nm).[30] Hidrida berkelium diproduksi dengan mereaksikan logam dengan gas hidrogen pada suhu sekitar 250 °C.[28] Mereka bersifat non-stoikiometri dengan rumus nominal BkH2+x (0 < x < 1). Sementara trihidrida memiliki simetri heksagonal, dihidrida mengkristal dalam struktur fcc dengan konstanta kisi a = 523 pm.[27] Beberapa garam berkelium lainnya diketahui, termasuk Bk2O2S, Bk(NO3)3·4H2O, BkCl3·6H2O, Bk2(SO4)3·12H2O dan Bk2(C2O4)3·4H2O.[13] Dekomposisi termal pada sekitar 600 °C dalam atmosfer argon (untuk menghindari oksidasi menjadi BkO2) dari Bk2(SO4)3·12H2O menghasilkan kristal ortorombik berpusat badan berkelium(IV) oksida sulfat (Bk2O2SO4). Senyawa ini stabil secara termal hingga setidaknya 1000 °C dalam atmosfer inert.[31]

Senyawa organoberkelium

Berkelium membentuk kompleks trigonal (η5–C5H5)3Bk dengan tiga cincin siklopentadienil, yang dapat disintesis dengan mereaksikan berkelium(III) klorida dengan berilosena cair Be(C5H5)2 pada suhu sekitar 70 °C. Berkelium berwarna kuning dan simetri ortorombik, dengan konstanta kisi a = 1411 pm, b = 1755 pm, dan c = 963 pm serta densitas terhitung sebesar 2,47 g/cm3. Kompleks ini stabil terhadap pemanasan hingga setidaknya 250 °C, dan menyublim tanpa meleleh pada suhu sekitar 350 °C. Radioaktivitas berkelium yang tinggi secara bertahap meluruhkan senyawa tersebut dalam jangka waktu beberapa minggu. [21][32] Satu cincin C5H5 di (η5–C5H5)3Bk dapat digantikan oleh klorin untuk menghasilkan [Bk(C5H5)2Cl]2. Spektrum serapan optik senyawa ini sangat mirip dengan (η5–C5H5)3Bk.[31][33]

Berkelium(III) poliborat (Bk[B6O8(OH)5]), dihasilkan dari reaksi berkelium(III) klorida dan asam borat, adalah padatan kuning yang tidak biasa karena berkelium terikat secara kovalen pada borat, mirip dengan kalifornium(III) poliborat.[34]

Lihat pula

Referensi

  1. ^ Thompson, Stanley G.; Seaborg, Glenn T. (1950). Chemical Properties of Berkelium. doi:10.2172/932812. 
  2. ^ a b Peterson, p. 55
  3. ^ Sullivan, Jim C.; Schmidt, K. H.; Morss, L. R.; Pippin, C. G.; Williams, C. (1988). "Pulse radiolysis studies of berkelium(III): preparation and identification of berkelium(II) in aqueous perchlorate media". Inorganic Chemistry. 27 (4): 597. doi:10.1021/ic00277a005. 
  4. ^ Holleman, p. 1956
  5. ^ Greenwood, p. 1265
  6. ^ Hobart, David E.; Peterson, Joseph R. (2006). "Berkelium". Dalam Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (PDF). 3 (edisi ke-3rd). Dordrecht, the Netherlands: Springer. hlm. 1444–98. doi:10.1007/1-4020-3598-5_10. ISBN 978-1-4020-3555-5. Diarsipkan dari versi asli (PDF) tanggal 2010-07-17. 
  7. ^ Peterson, p. 45
  8. ^ Peterson, J. (1967). "Crystal structures and lattice parameters of the compounds of berkelium I. Berkelium dioxide and cubic berkelium sesquioxide". Inorganic and Nuclear Chemistry Letters. 3 (9): 327–336. doi:10.1016/0020-1650(67)80037-0. 
  9. ^ a b Baybarz, R. D. (1968). "The berkelium oxide system". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 30 (7): 1769–1773. doi:10.1016/0022-1902(68)80352-5. 
  10. ^ Holleman, p. 1972
  11. ^ a b c d Peterson, p. 51
  12. ^ a b Holleman, p. 1969
  13. ^ a b c Peterson, p. 47
  14. ^ a b c Young, J. P.; Haire, R. G.; Peterson, J. R.; Ensor, D. D.; Fellows, R. L. (1980). "Chemical consequences of radioactive decay. 1. Study of californium-249 ingrowth into crystalline berkelium-249 tribromide: a new crystalline phase of californium tribromide". Inorganic Chemistry. 19 (8): 2209. doi:10.1021/ic50210a003. 
  15. ^ a b c d e f Greenwood, p. 1270
  16. ^ a b c d e Peterson, p. 48
  17. ^ Burns, J. (1975). "Crystallographic studies of some transuranic trihalides: 239PuCl3, 244CmBr3, 249BkBr3 and 249CfBr3". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 37 (3): 743–749. doi:10.1016/0022-1902(75)80532-X. 
  18. ^ a b Ensor, D. (1981). "Absorption spectrophotometric study of berkelium(III) and (IV) fluorides in the solid state". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 43 (5): 1001–1003. doi:10.1016/0022-1902(81)80164-9. 
  19. ^ Keenan, Thomas K.; Asprey, Larned B. (1969). "Lattice constants of actinide tetrafluorides including berkelium". Inorganic Chemistry. 8 (2): 235. doi:10.1021/ic50072a011. 
  20. ^ Peterson, J. R.; Cunningham, B. B. (1968). "Crystal structures and lattice parameters of the compounds of berkelium—IV berkelium trifluoride☆" (PDF). Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 30 (7): 1775. doi:10.1016/0022-1902(68)80353-7. 
  21. ^ a b Laubereau, Peter G.; Burns, John H. (1970). "Microchemical preparation of tricyclopentadienyl compounds of berkelium, californium, and some lanthanide elements". Inorganic Chemistry. 9 (5): 1091. doi:10.1021/ic50087a018. 
  22. ^ Peterson, J. R.; Cunningham, B. B. (1968). "Crystal structures and lattice parameters of the compounds of berkelium—IIBerkelium trichloride". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 30 (3): 823. doi:10.1016/0022-1902(68)80443-9. 
  23. ^ Peterson, J. R.; Young, J. P.; Ensor, D. D.; Haire, R. G. (1986). "Absorption spectrophotometric and x-ray diffraction studies of the trichlorides of berkelium-249 and californium-249". Inorganic Chemistry. 25 (21): 3779. doi:10.1021/ic00241a015. 
  24. ^ a b Peterson, p. 52
  25. ^ Burns, John H.; Peterson, Joseph Richard (1971). "Crystal structures of americium trichloride hexahydrate and berkelium trichloride hexahydrate". Inorganic Chemistry. 10: 147–151. doi:10.1021/ic50095a029. 
  26. ^ Peterson, p. 38
  27. ^ a b c d Peterson, p. 53
  28. ^ a b Stevenson, J.; Peterson, J. (1979). "Preparation and structural studies of elemental curium-248 and the nitrides of curium-248 and berkelium-249". Journal of the Less Common Metals. 66 (2): 201. doi:10.1016/0022-5088(79)90229-7. 
  29. ^ a b c d e Damien, D.; Haire, R. G.; Peterson, J. R. (1980). "Preparation and lattice parameters of 249Bk monopnictides". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 42 (7): 995. doi:10.1016/0022-1902(80)80390-3. 
  30. ^ Peterson, pp. 39–40
  31. ^ a b Peterson, p. 54
  32. ^ Christoph Elschenbroich ‘’Organometallic Chemistry’’, 6th Edition, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, pp. 583–584
  33. ^ Peterson, p. 41
  34. ^ Silver, Mark A.; Cary, Samantha K.; Johnson, Jason A.; Baumbach, Ryan E.; Arico, Alexandra A.; Luckey, Morgan; Urban, Matthew; Wang, Jamie C.; Polinski, Matthew J.; Chemey, Alexander; Liu, Guokui; Chen, Kuan-Wen; Van Cleve, Shelley M.; Marsh, Matthew L.; Eaton, Teresa M.; Van De Burgt, Lambertus J.; Gray, Ashley L.; Hobart, David E.; Hanson, Kenneth; Maron, Laurent; Gendron, Frédéric; Autschbach, Jochen; Speldrich, Manfred; Kögerler, Paul; Yang, Ping; Braley, Jenifer; Albrecht-Schmitt, Thomas E. (2016). "Characterization of berkelium(III) dipicolinate and borate compounds in solution and the solid state". Science. 353 (6302): 888. doi:10.1126/science.aaf3762 alt=Dapat diakses gratis. PMID 27563098. 

Bibliografi

Wikimedia Commons memiliki media mengenai Berkelium.
Kembali kehalaman sebelumnya