バークリウム Bk

発見の歴史

バークリウムは 1949年12月、カリフォルニア大学バークレー校でスタンリー・トンプソン、アルバート・ギオルソ、グレン・シーボーグによって初めてつくられました。彼らは60インチ・サイクロトロンのアルファ粒子をアメリシウム241に当て、半減期約4.5時間のバークリウム243を得ました。

発見には2つの理由で数年を要しました。十分な量のアメリシウムをためて使える標的に加工しなければならず、さらに隣の元素から分離するための新しい化学的手順を考案する必要があったのです。97番元素はランタノイドの対応元素であるテルビウムに似たふるまいをすると予想したチームは、それを選び出すイオン交換分離法を設計しました。

最初は数個の原子しか調べられませんでした。1960年代初めに、キュリウムなどの標的を高中性子束炉で長期間照射したことで、目に見える量のバークリウム化合物が得られました。今でも生産されているのはごく少数の施設、特にテネシー州のオークリッジ国立研究所の高中性子束同位体炉(HFIR)で、量もわずかです。

名前の由来

周期表でバークリウムの真上にあるテルビウムは、スウェーデンの鉱山村イッテルビーにちなんで名づけられています。シーボーグのチームはこれにならって、97番元素を発見の地である都市 バークレー にちなんで名づけました。元素記号は Bk です。イッテルビー由来の元素と並んで、町の名前がついた元素の代表例の一つになっています。

主な用途

• 超重元素の合成: 2009年、オークリッジでは標的を約250日間照射して、約22ミリグラムのバークリウム249をつくりました。これはロシアのドゥブナに送られてカルシウム48を打ち込まれ、2010年の117番元素テネシンの発見につながりました。
• カリホルニウムの供給源: バークリウム249はベータ崩壊してカリホルニウム249になり、それが118番元素の合成の標的として使われてきました。
• アクチノイド化学: バークリウムは+3と+4の両方の酸化状態をとれるため、重いアクチノイドの研究で有用な比較対象になります。
• 工業用途や医療用途はありません。

同位体

バークリウムには安定同位体がありません。最も長寿命の バークリウム247 は半減期が約1,380年ですが、つくるのが困難です。実際に使われる同位体は、原子炉で比較的多くつくれる バークリウム249 で、半減期は約330日です。1年に満たないため、テネシンの実験は時間との競争でした。標的をつくり、世界の反対側まで空輸し、崩壊しすぎる前に使わなければならなかったのです。最初に見つかった バークリウム243 の寿命は約4.5時間です。

身近なところで

バークリウムは自然界には事実上存在せず、日常生活とは無縁です。生産量があまりに少ないため、ほとんどの化学者は実物を見ることがありません。放射性物質として、体内に取り込まれると主に骨にたまると考えられており、ほかの超ウラン元素と同じく密閉された施設の中でしか扱われません。