Curium
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| Allgemein | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Name, Symbol, Ordnungszahl | Curium, Cm, 96 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Serie | Actinoide | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | Ac, 7, f | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aussehen | silbrig-weißes Metall | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| CAS-Nummer | 7440-51-9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Massenanteil an der Erdhülle | 0 % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomar [1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atommasse | 247,0703 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 174,3 pm[2] () pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Rn] 5f76d17s2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronen pro Energieniveau | 2, 8, 18, 32, 25, 9, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 581 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Physikalisch [1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand | fest | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | hexagonal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dichte | 13,51 g/cm3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | 1613 K (1340 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 3383 K (3110 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 18,05 · 10−6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 10[3] W/(m · K) bei 300 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Chemisch [1] | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationszustände | (+2), +3, +4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxide (Basizität) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Normalpotential | −2,06 V (Cm3+ + 3 e− → Cm) |
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| Elektronegativität | 1,3 (Pauling-Skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isotope | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| weitere Sicherheitshinweise | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radioaktivität | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Radioaktives Element |
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen. |
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Curium ist ein ausschließlich künstlich erzeugtes chemisches Element mit dem Symbol Cm und der Ordnungszahl 96 im Periodensystem der Elemente. Es gehört zur Gruppe der Actinoide (7. Periode, f-Block) und zählt auch zu den Transuranen. Curium wurde nach den Forschern Marie Curie und Pierre Curie benannt.
Bei Curium handelt es sich um ein radioaktives Metall mit einer großen Härte und einem silbrig-weißen Aussehen. Es wird in Kernreaktoren gebildet, eine Tonne abgebrannten Kernbrennstoffs enthält durchschnittlich etwa 20 g des Metalls.
Curium wurde im Sommer 1944 erstmalig aus dem leichteren Element Plutonium erzeugt, die Entdeckung wurde zunächst nicht veröffentlicht. Kurioserweise wurde dessen Existenz in einer amerikanischen Radiosendung für Kinder durch den Entdecker Glenn T. Seaborg, dem Gast der Sendung, der Öffentlichkeit preisgegeben, indem er die Frage eines jungen Zuhörers bejahte, ob neue Elemente entdeckt worden seien.
Curium ist ein starker α-Strahler; es wird gelegentlich aufgrund der sehr großen Wärmeentwicklung während des Zerfalls in Radionuklidbatterien eingesetzt. Außerdem wurde es zur Erzeugung von 238Pu für gammastrahlungsarme Radionuklidbatterien, beispielsweise in Herzschrittmachern, verwendet. Das Element kann weiterhin als Ausgangsmaterial zur Erzeugung höherer Transurane und Transactinoide eingesetzt werden. Es diente auch als α-Strahlenquelle in Röntgenspektrometern, mit denen u. a. die Mars-Rover Sojourner, Spirit und Opportunity auf der Oberfläche des Planeten Mars Felsen chemisch analysierten.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Geschichte
Curium wurde im Sommer 1944 von Glenn T. Seaborg und seinen Mitarbeitern Ralph A. James und Albert Ghiorso entdeckt. In ihren Versuchsreihen benutzten sie ein 60-Inch-Cyclotron an der Universität von Californien in Berkeley. Nach Neptunium und Plutonium war es das dritte Transuran, das seit dem Jahr 1940 entdeckt wurde. Seine Erzeugung gelang noch vor der des in der Ordnungszahl um 1 tiefer stehenden Elements Americium.[6][7]
Die Probenvorbereitung erfolgte zunächst durch Auftragen von Plutoniumnitratlösung (mit dem Isotop 239Pu) auf eine Platinfolie von etwa 0,5 cm2; die Lösung wurde eingedampft und der Rückstand dann zum Oxid (PuO2) geglüht. Nach dem Beschuss im Cyclotron wurde die Beschichtung mittels 6 M Salpetersäure (HNO3) gelöst, anschließend wieder mit konz. wässrigem Ammoniak (NH3) als Hydroxid ausgefällt und der Rückstand in 0,5 M Perchlorsäure (HClO4) gelöst. Die weitere Trennung erfolgte mit Ionenaustauschern (Dowex-50). Bei den Versuchsreihen wurden zwei verschiedene Isotope erzeugt: 242Cm und 240Cm.
Das erste Isotop 242Cm erzeugten sie im Juli/August 1944 durch Beschuss von 239Pu mit α-Teilchen. Hierbei entsteht in einer sogenannten (α,n)-Reaktion das gewünschte Isotop und ein Neutron:
Die Identifikation konnte zweifelsfrei anhand der charakteristischen Energie des beim Zerfall ausgesandten α-Teilchens erlangt werden. Die Halbwertszeit dieses α-Zerfalls wurde erstmals auf 150 Tage bestimmt (162,8 d[4]).
Das zweite, kurzlebigere Isotop 240Cm, das ebenfalls durch Beschuss von 239Pu mit α-Teilchen entsteht, entdeckten sie erst später im März 1945:
Die Halbwertszeit des anschließenden α-Zerfalls wurde erstmals auf 26,7 Tage bestimmt (27 d[4]).
Auf Grund des andauernden Zweiten Weltkriegs wurde die Entdeckung des neuen Elements zunächst nicht veröffentlicht. Die Öffentlichkeit erfuhr erst auf äußerst kuriose Weise von dessen Existenz. In der amerikanischen Radiosendung Quiz Kids vom 11. November 1945 fragte einer der jungen Zuhörer Glenn Seaborg, den Gast der Sendung, ob während des Zweiten Weltkriegs im Zuge der Erforschung von Nuklearwaffen neue Elemente entdeckt worden seien. Seaborg bejahte die Frage und enthüllte damit die Existenz des Elements gleichzeitig mit der des nächstniedrigeren Elements, Americium.[8] Dies geschah noch vor der offiziellen Bekanntmachung bei einem Symposium der American Chemical Society.
Die Entdeckung von Curium (242Cm, 240Cm), ihre Produktion und die ihrer Verbindungen wurden später unter dem Namen „ELEMENT 96 AND COMPOSITIONS THEREOF “ patentiert, wobei als Erfinder nur Glenn T. Seaborg angegeben wurde.[9]
Der Name Curium wurde in Analogie zu Gadolinium gewählt, dem Seltenerdmetall, das im Periodensystem genau über Curium steht. Die Namenswahl ist als Ehrerbietung an das Ehepaar Marie und Pierre Curie zu verstehen, die viel zur Erforschung der Radioaktivität beigetragen haben. Es folgt damit der Namensgebung von Gadolinium, das nach dem berühmten Erforscher der Seltenen Erden, Johan Gadolin benannt ist: As the name for the element of atomic number 96 we should like to propose "curium", with symbol Cm. The evidence indicates that element 96 contains seven 5f electrons and is thus analogous to the element gadolinium with its seven 4f electrons in the regular rare earth series. On this basis element 96 is named after the Curies in a manner analogous to the naming of gadolinium, in which the chemist Gadolin was honored.[6]
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Marie Curie, 1911 |
Die erste wägbare Menge Curium konnte 1947 in Form des Hydroxids von Louis B. Werner und Isadore Perlman[10] hergestellt werden. Hierbei handelte es sich um 40 μg Curium 242Cm, das durch Neutronenbeschuss von Americium 241Am entstand.[11] In elementarer Form wurde es erst 1951 durch Reduktion von Curium(III)-fluorid mit Barium dargestellt.[12][13]
[Bearbeiten] Vorkommen
Das langlebigste Isotop 247Cm besitzt eine Halbwertszeit von 15,6 Millionen Jahren. Aus diesem Grund ist das gesamte primordiale Curium, das die Erde bei ihrer Entstehung enthielt, mittlerweile zerfallen. Curium wird zu Forschungszwecken in kleinen Mengen künstlich hergestellt. Weiterhin fällt es in geringen Mengen in abgebrannten Kernbrennstoffen an.
In der Umwelt vorkommendes Curium stammt größtenteils aus atmosphärischen Kernwaffentests bis 1980. Lokal gibt es bedingt durch nukleare Unfälle und andere Kernwaffentests höhere Vorkommen. Zum natürlichen Hintergrund der Erde trägt Curium allerdings kaum bei.[14]
Über die Erstentdeckung von Einsteinium und Fermium in den Überresten der ersten amerikanischen Wasserstoffbombe, Ivy Mike, am 1. November 1952 auf dem Eniwetok-Atoll hinaus wurden neben Plutonium und Americium auch Isotope von Curium, Berkelium und Californium gefunden: vor allem die Isotope 245Cm und 246Cm, in kleineren Mengen 247Cm und 248Cm, in Spuren 249Cm. Wohl auch aus Gründen der militärischen Geheimhaltung wurden die Ergebnisse erst später im Jahr 1956 publiziert.[15]
[Bearbeiten] Gewinnung und Darstellung
[Bearbeiten] Gewinnung von Curiumisotopen
Curium fällt in geringen Mengen in Kernreaktoren an. Es steht heute weltweit lediglich in Mengen von wenigen Kilogramm zur Verfügung, weshalb es einen sehr hohen Preis besitzt. Dieser beträgt etwa 160 US-Dollar pro Milligramm 244Cm bzw. 248Cm.[16] In Kernreaktoren wird es aus 238U in einer Reihe von Kernreaktionen gebildet. Ein wichtiger Schritt ist hierbei die (n,γ)- oder Neutroneneinfangsreaktion, bei welcher das gebildete angeregte Tochternuklid durch Aussendung eines γ-Quants in den Grundzustand übergeht. Die hierzu benötigten freien Neutronen entstehen durch Kernspaltung anderer Kerne im Reaktor. In diesem kernchemischen Prozess wird zunächst durch eine (n,γ)-Reaktion gefolgt von zwei β−-Zerfällen das Plutoniumisotop 239Pu gebildet. In Brutreaktoren wird dieser Prozess zum Erbrüten neuen Spaltmaterials genutzt.
![\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}](http://upload.wikimedia.org/math/e/d/b/edb02ee4f5bdfb392e8d175f1bd8cf39.png)
- Die angegebenen Zeiten sind Halbwertszeiten.
Zwei weitere (n,γ)-Reaktionen mit anschließendem β−-Zerfall liefern das Americiumisotop 241Am. Dieses ergibt nach einer weiteren (n,γ)-Reaktion mit folgendem β-Zerfall 242Cm.
![\mathrm{^{239}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow {2(n,\gamma)} \ ^{241}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [14,35 \ a]{\beta^-} \ ^{241}_{\ 95}Am\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{242}_{\ 95}Am\ \xrightarrow [16,02 \ h]{\beta^-} \ ^{242}_{\ 96}Cm}](http://upload.wikimedia.org/math/c/f/3/cf336687242d357e189a4a973337c704.png)
- Die angegebenen Zeiten sind Halbwertszeiten.
Zu Forschungszwecken kann Curium auf effizienterem Wege gezielt aus Plutonium gewonnen werden, das im großen Maßstab aus abgebranntem Kernbrennstoff erhältlich ist. Dieses wird hierzu mit einer Neutronenquelle, die einen hohen Neutronenfluss besitzt, bestrahlt. Die hierbei möglichen Neutronenflüsse sind um ein vielfaches höher als in einem Kernreaktor, so dass hier ein anderer Reaktionspfad als der oben dargestellte überwiegt. Aus 239Pu wird durch vier aufeinander folgende (n,γ)-Reaktionen 243Pu gebildet, welches durch β-Zerfall mit einer Halbwertszeit von 4,96 Stunden zu dem Americiumisotop 243Am zerfällt. Das durch eine weitere (n,γ)-Reaktion gebildete 244Am zerfällt wiederum durch β-Zerfall mit einer Halbwertszeit von 10,1 Stunden letztlich zu 244Cm.[7]
![\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}](http://upload.wikimedia.org/math/e/e/d/eed1316bdc3247d4c52ca3db07033b2a.png)
- Die angegebenen Zeiten sind Halbwertszeiten.
Diese Reaktion findet auch in Kernkraftwerken im Kernbrennstoff statt, so dass 244Cm auch bei der Wiederaufarbeitung abgebrannter Kernbrennstoffe anfällt und auf diesem Wege gewonnen werden kann.
Aus 244Cm entstehen durch weitere (n,γ)-Reaktionen im Reaktor in jeweils kleiner werdenden Mengen die nächst schwereren Isotope. In der Forschung sind besonders die Isotope 247Cm und 248Cm wegen ihrer langen Halbwertszeiten beliebt. Die Entstehung von 250Cm auf diesem Wege ist jedoch sehr unwahrscheinlich, da 249Cm nur eine kurze Halbwertszeit besitzt und so weitere Neutroneneinfänge in der kurzen Zeit unwahrscheinlich sind. Dieses Isotop ist jedoch aus dem α-Zerfall von 254Cf zugänglich. Problematisch ist hierbei jedoch, dass 254Cf hauptsächlich durch Spontanspaltung und nur in geringem Maße durch α-Zerfall zerfällt. 249Cm zerfällt durch β−-Zerfall zu Berkelium 249Bk.

- (n,γ)-Reaktionen für die Nukleonenzahlen A=244–248, selten auch für A=249 und 250.
Durch Kaskaden von (n,γ)-Reaktionen und β-Zerfällen hergestelltes Curium besteht jedoch immer aus einem Gemisch verschiedener Isotope. Eine Auftrennung ist daher mit erheblichem Aufwand verbunden.
Zu Forschungszwecken wird auf Grund seiner langen Halbwertszeit bevorzugt 248Cm verwendet. Die effizienteste Methode zur Darstellung dieses Isotops ist durch den α-Zerfall von Californium 252Cf gegeben, das bedingt durch seine lange Halbwertszeit in größeren Mengen zugänglich ist. Auf diesem Wege gewonnenes 248Cm besitzt eine Isotopenreinheit von 97 %. Etwa 35–50 mg 248Cm werden auf diese Art derzeit pro Jahr erhalten.
![\mathrm{^{252}_{\ 98}Cf\ \xrightarrow [2,645 \ a]{\alpha} \ ^{248}_{\ 96}Cm}](http://upload.wikimedia.org/math/3/9/b/39b519376dde788fdae32f19a7d610a9.png)
- Die angegebenen Zeiten sind Halbwertszeiten.
Das lediglich zur Isotopenforschung interessante reine 245Cm kann aus dem α-Zerfall von Californium 249Cf erhalten werden, welches in sehr geringen Mengen als Tochternuklid des β−-Zerfalls des Berkeliumisotops 249Bk erhalten werden kann.
![\mathrm{^{249}_{\ 97}Bk\ \xrightarrow [330 \ d]{\beta^-} \ ^{249}_{\ 98}Cf\ \xrightarrow [351 \ a]{\alpha} \ ^{245}_{\ 96}Cm}](http://upload.wikimedia.org/math/f/d/7/fd7f0f0ece3a474f33e0880f494874d6.png)
- Die angegebenen Zeiten sind Halbwertszeiten.
[Bearbeiten] Darstellung elementaren Curiums
Metallisches Curium kann durch Reduktion aus seinen Verbindungen erhalten werden. Zuerst wurde Curium(III)-fluorid zur Reduktion verwendet. Dieses wird hierzu in wasser- und sauerstofffreier Umgebung in Reaktionsapparaturen aus Tantal und Wolfram mit elementarem Barium oder Lithium zur Reaktion gebracht.[7][12][17][18][19]
Auch die Reduktion von Curium(IV)-oxid mittels einer Magnesium-Zink-Legierung in einer Schmelze aus Magnesiumchlorid und Magnesiumfluorid ergibt metallisches Curium.[20]
[Bearbeiten] Eigenschaften
[Bearbeiten] Physikalische Eigenschaften
Bei Curium handelt es sich um ein künstliches, radioaktives Metall. Dieses ist hart und hat ein silbrig-weißes Aussehen ähnlich dem Gadolinium, seinem Lanthanoidanalogon. Auch in seinen weiteren physikalischen und chemischen Eigenschaften ähnelt es diesem stark. Sein Schmelzpunkt von 1340 °C liegt deutlich höher als der der vorhergehenden Transurane Neptunium (639 °C) und Americium (1173 °C). Im Vergleich dazu schmilzt Gadolinium bei 1312 °C. Der Siedepunkt liegt bei 3110 °C.
Von Curium existiert bei Standardbedingungen mit α-Cm nur eine bekannte Modifikation. Diese kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem in der Raumgruppe
mit den Gitterparametern a = 365 pm und c = 1182 pm sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.[22] Die Kristallstruktur besteht aus einer doppelt-hexagonal dichtesten Kugelpackung mit der Schichtfolge ABAC und ist damit isotyp zur Struktur von α-La.
Oberhalb eines Drucks von 23 GPa geht α-Cm in β-Cm über. Die β-Modifikation kristallisiert im kubischen Kristallsystem in der Raumgruppe
mit dem Gitterparameter a = 493 pm[22], was einem kubisch flächenzentrierten Gitter (fcc) beziehungsweise einer kubisch dichtesten Kugelpackung mit der Stapelfolge ABC entspricht.
Die Fluoreszenz angeregter Cm(III)-Ionen ist ausreichend langlebig, um diese zur zeitaufgelösten Laserfluoreszenzspektroskopie zu nutzen.[23] Die lange Fluoreszenz kann auf die große Energielücke zwischen dem Grundterm 8S7/2 und dem ersten angeregten Zustand 6D7/2 zurückgeführt werden. Dies erlaubt die gezielte Detektion von Curiumverbindungen unter weitgehender Ausblendung störender kurzlebiger Fluoreszenzprozesse durch weitere Metallionen und organische Substanzen.[24]
[Bearbeiten] Chemische Eigenschaften
Die stabilste Oxidationsstufe für Curium ist +3. Gelegentlich ist es auch in der Oxidationsstufe +4 zu finden.[25][26] Sein chemisches Verhalten ähnelt sehr dem Americium und vielen Lanthanoiden. In wässriger Lösung ist das Cm3+-Ion farblos, das Cm4+-Ion blassgelb.[27]
Curiumionen gehören zu den harten Lewis-Säuren, weshalb sie die stabilsten Komplexe mit harten Basen bilden.[28] Die Komplexbindung besitzt hierbei nur einen sehr geringen kovalenten Anteil und basiert hauptsächlich auf ionischer Wechselwirkung. Curium unterscheidet sich in seinem Komplexierungsverhalten von den frühen Actinoiden wie Thorium und Uran und ähnelt auch hier stark den Lanthanoiden.[29] In Komplexen bevorzugt es eine neunfach Koordination mit dreifach überkappter trigonal-prismatischer Geometrie.
[Bearbeiten] Biologische Aspekte
Curium besitzt keine biologische Bedeutung.[30] Die Biosorption von Cm3+ durch Bakterien und Archäen wurde untersucht.[31][32]
[Bearbeiten] Isotope
Von Curium existieren nur Radionuklide und keine stabilen Isotope. Insgesamt sind 20 Isotope und 7 Kernisomere des Elements zwischen 233Cm und 252Cm bekannt.[4] Die längsten Halbwertszeiten haben 247Cm mit 15,6 Mio. Jahren und 248Cm mit 348.000 Jahren. Daneben haben noch die Isotope 245Cm mit 8500, 250Cm mit 8300 und 246Cm mit 4760 Jahren lange Halbwertszeiten. Curium 250Cm ist dabei eine Besonderheit, da sein radioaktiver Zerfall zum überwiegenden Teil (etwa 86 %) in spontaner Spaltung besteht.
Die am häufigsten technisch eingesetzten Curiumisotope sind 242Cm mit 162,8 Tagen und 244Cm mit 18,1 Jahren Halbwertszeit.
Die Wirkungsquerschnitte für induzierte Spaltung durch ein thermisches Neutron betragen:[33] für 242Cm etwa 5 b, 243Cm 620 b, 244Cm 1,1 b, 245Cm 2100 b, 246Cm 0,16 b, 247Cm 82 b, 248Cm 0,36 b. Dies entspricht der Regel, nach der meist die Transuran-Nuklide mit ungerader Neutronenzahl "thermisch leicht spaltbar" sind.
[Bearbeiten] Verwendung
[Bearbeiten] in Radionuklidbatterien
Curium gehört zu den am stärksten radioaktiven Substanzen. Da die beiden am häufigsten erbrüteten Isotope, 242Cm und 244Cm, nur kurze Halbwertszeiten (162,8 Tage bzw. 18,1 Jahre) und Alphaenergien von etwa 6 MeV haben, zeigt es eine viel stärkere Aktivität als etwa das in der natürlichen



