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Curium



Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Curium, Cm, 96
Serie Actinide
Gruppe, Periode, Block Ac, 7, f
Aussehen silbrig-weißes Metall
Massenanteil an der Erdhülle 0 %
Atomar
Atommasse 247,0703 u
Atomradius (berechnet) 174 (-) pm
Kovalenter Radius - pm
Van-der-Waals-Radius - pm
Elektronenkonfiguration [Rn]5f76d17s2
Elektronen pro Energieniveau 2, 8, 18, 32, 25, 9, 2
1. Ionisierungsenergie 588 kJ/mol
Physikalisch
Aggregatzustand fest
Modifikationen
Kristallstruktur hexagonal
Dichte 13,15 g/cm3
Magnetismus
Schmelzpunkt 1613 K (1340 °C)
Siedepunkt 3383 K (3110 °C)
Molares Volumen 1,857 · 10-5 m3/mol
Verdampfungswärme kJ/mol
Schmelzwärme kJ/mol
Dampfdruck

?

Schallgeschwindigkeit m/s
Wärmeleitfähigkeit 10 (?) W/(m · K) bei 300 K
Chemisch
Oxidationszustände +3, +4, +6
Oxide (Basizität)
Normalpotential
Elektronegativität 1,2 (Pauling-Skala)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZM ZE MeV ZP
238Cm

{syn.}

2,4 h ε 0,97 238Am
α 6,62 234Pu
239Cm

{syn.}

2,9 h ε 1,70 239Am
α 6,46 235Pu
240Cm

{syn.}

27 d α 6,397 236Pu
ε 0,215 240Am
SF ? ?
241Cm

{syn.}

32,8 d ε 0,767 241Am
α 6,185 237Pu
242Cm

{syn.}

162,8 d α 6,216 238Pu
SF ? ?
243Cm

{syn.}

29,1 a α 6,169 239Pu
ε 0,009 243Am
244Cm

{syn.}

18,1 a α 5,902 240Pu
SF ? ?
245Cm

{syn.}

8500 a α 5,623 241Pu
SF ? ?
246Cm

{syn.}

4760 a α 5,475 242Pu
SF ? ?
247Cm

{syn.}

1,56 · 107 a α 5,353 243Pu
SF ? ?
248Cm

{syn.}

348.000 a α 5,162 244Pu
SF ? ?
249Cm

{syn.}

64,15 min β- 0,90 249Bk
250Cm

{syn.}

9700 a SF ? ?
α 5,169 246Pu
β- 0,037 250Bk
251Cm

{syn.}

16,8 min β- 1,42 251Bk
252Cm

{syn.}

2 d β- ? 252Bk
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S:
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Radioaktvität
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Radioaktives Element
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Curium (Symbol Cm) ist ein chemisches Element des Periodensystems der Elemente. Es hat die Ordnungszahl 96. Das Element gehört zur Gruppe der Actinide (7. Periode, f-Block). Curium wurde nach den Forschern Marie Curie und Pierre Curie benannt.

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften

Curium ist ein künstliches, radioaktives Metall. Es ist hart und hat ein silbrig-weißes Aussehen. Curium ähnelt sehr dem Gadolinium.

Isotope

Von Curium existieren nur Radionuklide und keine stabilen Isotope. Die längsten Halbwertszeiten haben 247Cm mit 15,6 Mio. Jahren und 248Cm mit 340.000 Jahren. Daneben haben noch die Isotope 250Cm mit 9700-, 245Cm mit 8500- und 246Cm mit 4730 Jahren lange Halbwertszeiten. Curium 250Cm ist dabei etwas besonderes, weil es sich zum überwiegenden Teil (etwa 86%) durch spontane Spaltung und nicht durch radioaktiven Zerfall abbaut. Am schnellsten zerfällt das Kernisomer 242m1Cm mit 40 • 10−12 Sekunden Halbwertszeit. Insgesamt sind 15 Isotope und 6 Kernisomere des Elements bekannt. Die am häufigsten technisch eingesetzten Isotope sind: 242Cm mit 162,8 Tagen und 244Cm mit 18,1 Jahren Halbwertszeit.

Reaktionen

Curium wird leicht von Sauerstoff angegriffen. Das Element dient als Ausgangsmaterial für die Erzeugung höherer Transurane. Mit Hilfe von 248Cm können Atome von Transactiniden erzeugt werden.

Verbindungen

Oxide

  • CmO
  • Cm2O3
  • CmO2

Fluoride

  • CmF4

Vorkommen

In der Natur entsteht Curium in Supernovae. Da das langlebigste Isotop 247Cm eine Halbwertzeit von nur 15,6 Millionen Jahren besitzt, ist alles primordiale Curium, das die Erde bei ihrer Entstehung enthielt, mittlerweile restlos zerfallen.

Gewinnung und Darstellung

Curium fällt in geringen Mengen in Atomreaktoren an. Es steht heute lediglich in Mengen von wenigen 100 g zur Verfügung.

Eine Tonne abgebranntes Spaltmaterial aus einem Kernreaktor soll 20 g Curium enthalten.[1]

Herstellung von Curium 242Cm:[2]

\mathrm{{}^{238}U + n \longrightarrow {}^{239}U \ \xrightarrow{\beta^- \ 23,5 \ min} \ {}^{239}Np \ \xrightarrow{\beta^- \ 2,3565 \ d} \ {}^{239}Pu}

\mathrm{{}^{239}Pu + n \longrightarrow {}^{240}Pu + \gamma}
\mathrm{{}^{240}Pu + n \longrightarrow {}^{241}Pu + \gamma}
\mathrm{{zu~99,9975 \ %:} \ ^{241}Pu \ \xrightarrow{\beta^- \ 14,35 \ a} \ {}^{241}Am}
\mathrm{{zu~0,0025 \ %:} \ ^{241}Pu \ \xrightarrow{\alpha \ 14,35 \ a} \ {}^{237}U}

weiter geht es mit:

\mathrm{{}^{241}Am + n \longrightarrow {}^{242}Am + \gamma}
\mathrm{{zu~82,7 \ %:} \ ^{242}Am \ \xrightarrow{\beta^- \ 16,02 \ h} \ {}^{242}Cm}
\mathrm{{zu~17,3 \ %:} \ ^{242}Am \ \xrightarrow{+ e^- \ 16,02 \ h} \ {}^{242}Pu}

Die angegebenen Zeiten sind Halbwertszeiten.

Möglicher Herstellungsweg für Curium 244Cm:

\mathrm{{}^{238}U + n \longrightarrow {}^{239}U \ \xrightarrow{\beta^- \ 23,5 \ min} \ {}^{239}Np \ \xrightarrow{\beta^- \ 2,3565 \ d} \ {}^{239}Pu}

\mathrm{{}^{239}Pu + n \longrightarrow {}^{240}Pu + \gamma}
\mathrm{{}^{240}Pu + n \longrightarrow {}^{241}Pu + \gamma}
\mathrm{{}^{241}Pu + n \longrightarrow {}^{242}Pu + \gamma}
\mathrm{{}^{242}Pu + n \longrightarrow {}^{243}Pu + \gamma}
\mathrm{{} ^{243}Pu \ \xrightarrow{\beta^- \ 4,956 \ h} \ {}^{243}Am}
\mathrm{{}^{243}Am + n \longrightarrow {}^{244}Am + \gamma}
\mathrm{{} ^{244}Am \ \xrightarrow{\beta^- \ 10,1 \ h} \ {}^{244}Cm}

Die angegebenen Zeiten sind Halbwertszeiten.

Verwendung

242Cm wird gelegentlich wegen der sehr großen Wärmeentwicklung während des Zerfalls in Radioisotopengeneratoren eingesetzt.

244Cm dient als α-Strahlenquelle in den vom Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz entwickelten α-Partikel-Röntgenspektrometern (APXS), mit denen die Mars-Rover Sojourner, Spirit und Opportunity auf der Oberfläche des Planeten Mars Felsen 'chemisch analysierten. Auch wurde die Verwendung von 244Cm zur Befüllung von Radioisotopengeneratoren untersucht. Es unterlag jedoch wegen der benötigten dicken Abschirmung und starken Neutronenstrahlung[3] sowie seiner kurzen Halbwertszeit Plutonium 238Pu.

Geschichte

Curium wurde im Sommer 1944 von Glenn T. Seaborg und seinen Mitarbeitern Albert Ghiorso, James sowie Morgan als 96. Element des Periodensystems durch Beschuss von 239Pu mit α-Teilchen erzeugt:

\mathrm{{}^{239}Pu +{}^{4}He \longrightarrow {}^{242}Cm + n}

Mit Hilfe spezieller Ionenaustauschverfahren konnte es zweifelsfrei identifiziert werden. Nach Neptunium und Plutonium war es das dritte Transuranium-Element, das man seit 1940 entdeckt hatte. Im gleichen Jahr wurde auch das Americium entdeckt.

Der Name Curium wurde in Analogie zu Gadolinium gewählt, der seltenen Erde, die im Periodensystem genau über Curium steht. Die Namenswahl ist als Ehrerbietung an das Ehepaar Curie zu verstehen, die viel zur Erforschung der Radioaktivität beigetragen haben, so wie der Name Gadolinium nach einem der großen Erforscher der seltenen Erden, Johan Gadolin gewählt ist. Erstmals öffentlich bekannt gemacht wurde die Entdeckung des Elementes in der amerikanischen Radiosendung Quiz Kids am 11. November 1945 durch Glenn T. Seaborg, noch vor der eigentlichen Bekanntmachung bei einem Symposium der American Chemical Society: Einer der jungen Zuhörer fragte den Gast der Sendung, Seaborg, ob während des Zweiten Weltkrieges im Zuge der Erforschung von Nuklearwaffen neue Elemente entdeckt wurden. Seaborg bejahte die Frage und enthüllte damit die Existenz des Elementes gleichzeitig mit der des nächstniedrigeren Elementes, Americium.

Einzelnachweise

  1. Klaus Hoffmann: Kann man Gold machen? Gauner, Gaukler und Gelehrte. Aus der Geschichte der chemischen Elemente Urania-Verlag; Leipzig, Jena, Berlin 1979; keine ISBN; Seite 233
  2. http://www.kernenergie-wissen.de/pu-batterien.html
  3. Nuklide für RTGs (PDF) letzte Seite
 
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