Senyawa berkelium

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.

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:

${\displaystyle \mathrm {2\ BkO_{2}\ +\ H_{2}\ \longrightarrow \ Bk_{2}O_{3}\ +\ H_{2}O} }$

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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]

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 BkH_2+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]

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]

• Berkelium

Wikimedia Commons memiliki media mengenai Berkelium.

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (edisi ke-2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4 Pemeliharaan CS1: Banyak nama: authors list (link)
• Holleman, Arnold F. and Wiberg, Nils Textbook of Inorganic Chemistry, 102 Edition, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• Peterson J. R. and Hobart D. E. "The Chemistry of Berkelium" in Harry Julius Emeléus (Ed.) Advances in inorganic chemistry and radiochemistry, Volume 28, Academic Press, 1984 ISBN 0-12-023628-1, pp. 29–64, DOI:10.1016/S0898-8838(08)60204-4