Curium

Iso	ÅR	Periode	MD	Ed	PD
Iso	ÅR	Periode	MD	MeV	PD
242 Cm	{syn.}	160 dage	α FS- klynge	6.169 - ?	238 Pu PF 208 Pb
243 Cm	{syn.}	29.1 a	α ε FS	6,169 0,009 -	239 Pu 243 Am PF
244 Cm	{syn.}	18.1 a	a FS	5.902 -	240 Pu PF
245 Cm	{syn.}	8.500 a	a FS	5.623 -	241 Pu PF
246 Cm	{syn.}	4730 a	a FS	5.475 -	242 Pu PF
247 Cm	{syn.}	1,56 × 107 a	a	5.353	243 Pu
248 Cm	{syn.}	348.000 a	a FS	5.162 -	244 Pu PF
250 Cm	{syn.}	9.000 a	α β - FS	5,169 0,037 -	246 Pu 250 Bk PF

Enkle kropsfysiske egenskaber

Almindelig tilstand

solid

Volumenmasse

13,51 g · cm -3 (beregnet)

Krystal system

Kompakt sekskantet

Farve

Metallisk sølv

1345 ° C

3.109,85 ° C

15 kJ · mol -1

18.05 × 10 -6 m 3 · mol -1

Forskellige

N o CAS

7440-51-9

Forholdsregler

Radioelement med bemærkelsesværdig aktivitet

Enheder af SI & STP, medmindre andet er angivet.

Den Curium , af symbol Cm, er det grundstof af atomnummer 96 . Det er en transuran syntetisk af familien af actinider . Det blev opkaldt efter fysikerne Pierre og Marie Curie .

Curium fremstår som et radioaktivt metal , sølvhvidt og meget hårdt . Det dannes i atomreaktorer : et ton brugt brændsel indeholder i gennemsnit 20 g .

Curium blev først dannet i sommeren 1944 af et lettere element, plutonium . Denne opdagelse blev oprindeligt ikke offentliggjort. Det var først under et amerikansk børneprogram, at gæstegæst , Glenn T. Seaborg , ophavsmandens ophavsmand, meddelte offentligheden sin eksistens og svarede på en ung lytter, der spurgte, om den var blevet opdaget. Nye elementer.

Curium er en kraftfuld α-emitter . På grund af den høje termiske effekt, som det resulterer i, er det blevet tænkt sig at bruge den i radioisotop-termoelektriske generatorer . Derudover blev det brugt til fremstilling af plutonium 238 beregnet til at producere radioisotopgeneratorer med lav γ-radioaktivitet for f.eks. At aktivere hjertepacemakere . Dette element kan bruges som råmateriale til fremstilling af andre transuranika og transactinider . Det fungerer også som en kilde til α-stråler i røntgenspektrometre, hvormed Mars explorer-robotter Sojourner , Spirit og Opportunity analyserede Mars- klipperne , og Philaé- landeren fra Rosetta- sonden analyserede overfladen af kometen 67P / Chourioumov-Guerassimenko .

Historie

Curium blev opdaget i 1944 ved University of California af Glenn T. Seaborg , Ralph A. James (en) og Albert Ghiorso . I deres serie af eksperimenter brugte de 60- tommer (1,50 m ) cyklotron fra University of California, Berkeley . Efter neptunium og plutonium var det den tredje transuranic, der blev opdaget siden 1940. Dets fremstilling lykkedes før den af americium , som har et atomnummer mindre end en enhed.

Til fremstilling af et nyt element blev oxiderne af det element, der skulle bestråles, oftest brugt . I dette tilfælde vi indgivet en opløsning af nitrat af plutonium 239 på et ark plade på 0,5 cm 2 . Opløsningen blev derefter inddampet, og det resterende salt opvarmet nok til at give plutoniumdioxid PUO 2. Efter eksponering i cyclotronen blev laget opløst i salpetersyre og derefter udfældet ved blanding med en ammoniakopløsning . Resten blev opløst med perchlorsyre syre . En endelig adskillelse fandt sted med ionbyttere . I disse eksperimenter blev der produceret to forskellige isotoper: curium 242 og curium 240 .

Den første, 242 Cm , blev opnået i juli / august 1944 ved bestråling af plutonium 239 med α-partikler 4
2Han , der giver den isotop, der søges efter en reaktion (α, n):

239
94Pu +4
2Han →242
96Cm +1
0n .

Identifikationen foretages utvetydigt på basis af den karakteristiske energi af α-partiklen, der udsendes ved henfaldet.

242
96Cm →238
94Pu +4
2Han .

Den halveringstid af dette henfald blev først målt ved 150 d (bedst strømmåling 162,8 d ).

Den anden isotop med en kortere levetid på 240 Cm , som produceres på samme måde ved bestråling af 239 Pu af α-partikler, blev ikke opdaget af det samme hold førMarts 1945 :

239
94Pu +4
2Han →240
96Cm + 31
0n .

Halveringstiden for det efterfølgende α-henfald blev først målt som 27,6 d (nuværende værdi 27 d ).

På grund af fortsættelsen af 2. verdenskrig blev opdagelsen af det nye element oprindeligt ikke offentliggjort. Offentligheden lærte kun om det på en meget nysgerrig måde: i det amerikanske radioprogram Quiz Kids of the11. november 1945, spurgte en af de unge lyttere Glenn Seaborg, showets gæst, om noget nyt materiale var blevet opdaget under atomvåbenforsøg . Seaborg svarede positivt og afslørede således eksistensen af dette element såvel som det umiddelbart lavere atomnummer, americium. Dette skete igen inden den officielle præsentation på et symposium i American Chemical Society .

Opdagelsen af curiumisotoper 242 og 240, deres produktion og forbindelser blev senere patenteret under navnet " ELEMENT 96 OG SAMMENSÆTNINGER DERAF " under det eneste opfindernavn Glenn T. Seaborg.

Navnet curium blev valgt analogt med " gadolinium ", det sjældne jordmetal, der findes i det periodiske system lige over curium. Valget af dette navn blev foretaget til ære for Pierre og Marie Curie , hvis videnskabelige arbejde havde banet vejen for forskning i radioaktivitet. Dette var parallelt med navnet gadolinium, opkaldt efter den berømte sjældne jordforsker, Johan Gadolin :

”Som et navn på elementet med atomnummer 96 vil vi gerne foreslå 'curium' med symbolet Cm. Der er bevis for, at elementet 96 inkluderer 7 5f-elektroner og er analogt med elementet gadolinium med dets syv 4f-elektroner i familien med sjældne jordarter . På dette grundlag ville elementet 96 blive opkaldt efter Curies, analogt med betegnelsen gadolinium, til ære for kemikeren Gadolin. "

Marie Curie , 1911.
Pierre Curie .

Den første overvejelige mængde curium blev produceret i 1947 i form af Cm ( III ) hydroxid af Louis B. Werner (de) og Isadore Perlman (en) . Det blev derefter 40 ug af 242 Cm (OH) 3 hydroxidOpnået ved neutronbestråling af americium 241 Am. Det var først i 1951, at det blev introduceret i elementær form ved reduktion af fluor af Cm ( III ) CmF 3af barium .

Fordeling

Det blev etableret i 2016, at når det først startede, indeholdt solsystemet curium. Dette resultat kunne opnås ved at lokalisere et overskud af uran 235 i en meteorit , sandsynligvis opnået ved henfald på 247 Cm.

247 Cm er den langvarige isotop af curium, men halveringstiden er kun 15,6 × 10 6 a . Af denne grund er alt det oprindelige curium, som Jorden indeholdt under dets dannelse, gået i opløsning. Små mængder curium fremstilles kunstigt til forskning. Derudover findes der små mængder i brugt brændstof fra atomreaktorer.

Det meste af curium i miljøet kommer fra atmosfæriske atombombetest indtil 1980. Der kan være højere lokale koncentrationer på grund af atomaffald og andre atomvåbenforsøg. Under alle omstændigheder bidrager curium kun ubetydeligt til naturlig radioaktivitet .

I spild af den første amerikanske H-bombe Ivy Mike den1 st november 1952på Eniwetoks atoll , foruden den første opdagelse af einsteinium og fermium , fandt man, udover plutonium og americium , isotoper af curium, berkelium og californium: med hensyn til curium især isotoperne 245 Cm og 246 Cm, i mindre mængder 247 Cm og 248 Cm samt spor på 249 Cm. Disse resultater, dækket af militær hemmeligholdelse, blev først offentliggjort i 1956.

Opnåelse og forberedelse

Curium dannes i små mængder i atomreaktorer . Den fås i øjeblikket kun få kilo i verden, derfor er den meget høje pris på ca. 160 US $ pr. Milligram til 244 Cm eller 248 Cm. I atomreaktorer dannes en hel række kernereaktioner ud fra uran 238 U. Et vigtigt trin i disse processer er neutronindfangning eller -reaktion ( n , γ), hvor det producerede nuklid, der er i en ophidset tilstand, mister sin overskydende energi ved γ-stråling og dermed vender tilbage til sin jordtilstand . De nødvendige frie neutroner skabes ved splittelser af de andre kerner i reaktoren. I denne nukleare proces efterfølges reaktionen ( n , γ) af to β - henfald , hvilket resulterer i dannelsen af plutonium 239 Pu. I avlsreaktorer resulterer denne reaktion i dannelsen af nyt fissilt materiale.
$\ scriptstyle _ {{\, 92}} ^ {{238}} {\ mathrm {U}} \, {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \, _ {{\, 92}}} ^ { {239}} {\ mathrm {U}} \, {\ xrightarrow [{23.5 \, {\ mathrm {min}}}] {\ beta ^ {-}}} \, _ {{\, 93}} ^ {{239}} {\ mathrm {Np}} \, {\ xrightarrow [{2,3565 \, {\ mathrm {j}}}] {\ beta ^ {-}}} \, _ {{\, 94 }} ^ {{239}} {\ mathrm {Pu}}$ De viste tider er halveringstider .
Derefter fører to reaktioner ( n , γ) efterfulgt af et β - henfald til americium 241 Am. Dette fører efter en ny indfangning ( n , γ) og et nyt β - henfald - til 242 Cm :
$\ scriptstyle _ {{\, 94}} ^ {{239}} {\ mathrm {Pu}} \, {\ xrightarrow {2 (n, \ gamma)}} \, _ {{\, 94}} ^ { {241}} {\ mathrm {Pu}} \, {\ xrightarrow [{14.35 \, {\ mathrm {a}}}] {\ beta ^ {-}}} \, _ {{\, 95}} ^ {{241}} {\ mathrm {Am}} \, {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}}, _ {{\, 95}} ^ {{242}} Am \, {\ xrightarrow [{ 16.02 \, {\ mathrm {h}}}] {\ beta ^ {-}}} \, _ {{\, 96}} ^ {{242}} {\ mathrm {Cm}}$
Til forskningsformål kan curium effektivt opnås fra plutonium, som opnås i store mængder fra brugt nukleart brændsel. Det bestråles af en kilde til neutroner med høj flux. De således opnåede fluxer kan være meget højere end hvad der er i en reaktor, således at en anden reaktionskæde dominerer over den tidligere beskrevne. 239 Pu transformeres af 4 på hinanden følgende neutronindfangninger ( n , γ) til 243 Pu, hvilket giver ved β - henfald af americium 243 Am med en halveringstid på 4,96 timer . Sidstnævnte gennemgår β-henfald efter en ny neutronindfangning, der danner 244 Am - med en halveringstid på 10,1 timer for til sidst at give 244 Cm :
$\ scriptstyle _ {{\, 94}} ^ {{239}} {\ mathrm {Pu}} \, {\ xrightarrow {4 (n, \ gamma)}} \, _ {{\, 94}} ^ { {243}} {\ mathrm {Pu}} \, {\ xrightarrow [{4,956 \, {\ mathrm {h}}}] {\ beta ^ {-}}} \, _ {{\, 95}} ^ {{243}} {\ mathrm {Am}} \, {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \, _ {{\, 95}}} ^ {{244}} {\ mathrm {Am}} \, {\ xrightarrow [{10,1 \, {\ mathrm {h}}}] {\ beta ^ {-}}} \, _ {{, 96}} ^ {{244}} {\ mathrm { Cm}} \, {\ xrightarrow [{18.11 \, {\ mathrm {a}}}] {\ alpha}} \, _ {{\, 94}} ^ {{240}} {\ mathrm {Pu}}$
Denne reaktion finder også sted i atomreaktorer, så der findes lidt 244 Cm i genoparbejdningsprodukterne af nukleart brændsel.

Fra 244 Cm finder nye neutronfangster sted i reaktoren, og i stadigt faldende mængder giver tungere isotoper. Til forskning er isotoperne 247 Cm og 248 Cm særligt værdsatte på grund af deres lange levetid.
$\ scriptstyle _ {{96}} ^ {{A}} {\ mathrm {Cm}} \, + \, _ {{0}} ^ {{1}} n \, \ longrightarrow \, _ {{\ 96 }} ^ {{A + 1}} {\ mathrm {Cm}} \, + \, \ gamma$ Neutronfangster ( n , γ) for atomvægte A = 244 til 248, men sjældent for A = 249 eller 250 .
Men produktionen af 250 Cm ved denne proces er særligt ugunstigt stillet ved den korte levetid på 249 Cm, hvilket gør neutronoptagelserne usandsynlige i løbet af denne korte levetid. Vi kan producere 250 Cm ved α henfald af californium 254 Cf. Problemet er ikke desto mindre, at sidstnævnte henfald hovedsageligt ved spontan fission og lidt efter α henfald.

På grund af kaskaderne af neutronfangst og β - henfald er det producerede curium altid en blanding af forskellige isotoper. Deres adskillelse er særlig vanskelig.

Til forskning anvendes fortrinsvis 248 cm på grund af dets lange levetid. Den mest effektive metode til at opnå det er α-henfaldet af californium 252 Cf, som kan opnås i store mængder på grund af dets lange levetid. 248 Cm opnået på denne måde har en isotop renhed på 97%. I øjeblikket produceres 35 til 50 mg pr. År på denne måde.
$\ scriptstyle _ {{\, 98}} ^ {{252}} {\ mathrm {Cf}} \, {\ xrightarrow [{2,645 \, a}] {\ alpha}} \, _ {{\, 96} } ^ {{248}} {\ mathrm {Cm}}$
Den rene 245 Cm isotop , der kun er interessant til forskningsformål, kan opnås ved α henfald af californium 249 Cf, som opnås i meget små mængder fra β - henfald af berkelium 249 Bk.
$\ scriptstyle _ {{\, 97}} ^ {{249}} {\ mathrm {Bk}} \, {\ xrightarrow [{330 \, {\ mathrm {d}}}] {\ beta ^ {-}} } \, _ {{\, 98}} ^ {{249}} {\ mathrm {Cf}} \, {\ xrightarrow [{351 \, {\ mathrm {a}}}] {\ alpha}} \, _ {{\, 96}} ^ {{245}} {\ mathrm {Cm}}$

Fremstilling af metallisk curium

Metallisk curium kan opnås ved at reducere dets forbindelser. Først og fremmest var det curium ( III ) fluor, der blev brugt til reduktion. Til dette formål omsættes dette fluorid i totalt fravær af vand eller ilt i et tantal- eller wolframapparat med barium eller metallisk lithium .

\ scriptstyle {\ mathrm {CmF}} _ {3} \, + \, 3 \, {\ mathrm {Li}} \, \ longrightarrow \, {\ mathrm {Cm}} \, + \, 3 \, { \ mathrm {LiF}}

Reduktion af oxid af curium ( IV ) med en legering af magnesium og zink i en strøm af magnesiumchlorid og magnesiumfluorid giver også metallisk curium.

Ejendomme

Fysiske egenskaber

Curium er et kunstigt radioaktivt metal. Det er hårdt og har et sølvfarvet hvidt udseende, der ligner gadolinium, dets analog i lanthaniderne. Det ligner det også i dets andre fysiske og kemiske egenskaber. Dets smeltepunkt ved 1340 ° C er betydeligt højere end dets forgængere i transuran, neptunium ( 637 ° C ), plutonium ( 639 ° C ) og americium ( 1173 ° C ). Til sammenligning er den nederste gadolinium til 1312 ° C . Curium kogepunktet er 3110 ° C .

Under standardbetingelser er der en krystalstruktur , Cm-a, med et netværk, der er sekskantet til at gruppere , med parametrene for netværket a = 365 pm og c = 1182 pm , og 4 atomer pr. Enhed celle . Denne krystalstruktur består af en kompakt sekskantet dobbelt stak med en række lag af ABAC-type, og den er således isotypisk for den for a-strukturen af lanthanum . $\ scriptstyle P6_ {3} / mmc \,$

Over et tryk på 23 GPa ændres Cm-α til Cm-β. Cm-β-strukturen har en struktur kubisk til gruppe , med gitterparameteren a = 493 pm , det vil sige et ansigt centreret kubisk gitter (fcc) kompakt med en sekvens af ABC-lag. $\ scriptstyle Fm {\ bar 3} m$

Den fluorescens af de exciterede Cm ( III ) -ioner er lang nok til at kunne bruge det i tidsopløst laser fluorescensspektroskopi . Fluorescenslængden kan forklares ved den store forskel i energi mellem den grundlæggende 8 S 7/2 og den første exciterede tilstand 6 D 7/2 . Dette muliggør selektiv påvisning af curiumforbindelser blandt et meget større antal kortere fluorescensprocesser af andre metalioner eller organiske stoffer.

Kemiske egenskaber

Den mest stabile oxidationsgrad af Curium er +3 ( Cm 2 O 3, Cm (OH) 3). Lejlighedsvis er det også findes på oxidation grad +4 ( CMO 2). Dens kemiske opførsel ligner meget americium og mange lanthanider . I en vandig opløsning er Cm 3+ ionen farveløs, mens Cm 4+ er lysegul.

Curiumionerne er blandt Lewis-syrerne stærke og danner således komplekset mere stabilt med stærke baser. I dette tilfælde har dannelsen af komplekser kun en meget svag kovalent komponent og er snarere baseret på ioniske interaktioner. Curium adskiller sig i sin kompleksdannende adfærd fra tidligere kendte actinider såsom thorium og uran og ligner derved også tæt lanthanider. I komplekser, den foretrækker en 9-element koordination , med geometrien af tre overlappende trekantede prismer .

Biologiske aspekter

Bortset fra dets radioaktive natur ( se nedenfor ) har curium ingen specifik biologisk indflydelse. Den optagelse af Cm 3+ ved bakterier og archaea blev undersøgt.

Fissile egenskaber

De ulige isotoper af curium, især 243 Cm, 245 Cm og 247 Cm, kunne på grund af deres høje tværsnit i princippet bruges som brændstof til en termisk reaktor. Generelt kan alle isotoper mellem 242 Cm og 248 Cm samt 250 Cm opretholde en kædereaktion, selv for nogle kun med hurtige neutroner. I en hurtig opdrætter kan enhver kombination af de ovennævnte isotoper bruges som brændstof. Fordelen er, at der til genoparbejdning af brugt brændstof ikke er behov for at ty til isotopisk adskillelse , men blot en kemisk adskillelse af curium fra de andre grundstoffer.

Følgende tabel giver de kritiske masser for en sfærisk geometri uden moderator eller reflektor, derefter med reflektor og endelig med reflektor og moderator:

Isotop	Kritisk masse	Ray	+ reflektor	+ reflektor + moderator
242 Cm	371 kg	40,1 cm
243 Cm	7,34 - 10 kg	10-11 cm	3-4 kg	155 g
244 Cm	(13,5) - 30 kg	(12,4) - 16 cm
245 Cm	9,41 - 12,3 kg	11 - 12 cm	3-4 kg	59 g
246 Cm		18 - 21 cm
247 Cm	6,94 - 7,06 kg	9,9 cm	3-4 kg	1,55 kg
248 Cm	40,4 kg	19,2 cm
250 Cm		16,0 cm

Med en reflektor er de kritiske masser af ulige isotoper omkring 3 til 4 kg . I vandig opløsning med reflektor falder den kritiske masse meget lavere; disse værdier er kun nøjagtige inden for 15% på grund af usikkerheden i de relevante fysiske data og korrelativt vil vi finde meget variable indikationer afhængigt af kilderne. Men på grund af sin knaphed og høje pris bruges curium ikke som et nukleart brændsel, og i henhold til tysk nuklear lov er det ikke klassificeret som sådan.

De ulige isotoper af curium, her igen især 245 Cm og 247 Cm, kunne også, hvad angår konstruktion af reaktorer, bruges til konstruktion af atomvåben. Bomber ved 243 Cm bør på grund af denne isotops lave halveringstid kræve betydelig vedligeholdelse. Derudover ville 243 Cm under virkningen af dets α-henfald, hvoraf det omdanner energien til varme, blive for varmt, hvilket ville komplicere konstruktionen af en bombe betydeligt. Men det faktum, at de kritiske masser er for nogle meget små, kunne gøre det muligt at bygge miniaturiserede bomber. Imidlertid er der indtil videre ikke nævnt nogen forskningsaktivitet i denne retning offentligt, hvilket også forklares med den lave tilgængelighed af curium.

Kun kendte radionuklider og ingen stabile isotoper. Alt i alt kender vi 20 isotoper og 7 isomere tilstande , fra 233 Cm til 252 Cm. De største halveringstider er 247 Cm (15,6 × 10 6 år) og 248 Cm (348.000 år). Så kommer 245 Cm (8.500 år), 250 Cm (8.300 år) og 246 Cm (4.760 år). Isotopen på 250 Cm er en nysgerrighed, fordi et stort flertal (ca. 86%) af dens henfald er spontane fissioner .

De mest teknisk anvendte isotoper af curium er 242 Cm med en halveringstid på 162,8 dage og 244 Cm med 18,1 år.

Tværsnittene for termisk neutron induceret fission er cirka:

242 Cm 243 Cm 244 Cm 245 Cm 246 Cm 247 Cm 248 Cm
5 b 620 b 1.1 b 2.100 b 0,16 b 82 b 0,36 b
Dette svarer til reglen, ifølge hvilken de fleste transuraniske nuklider med ulige antal neutroner er "let termisk fissile".

brug

Curium er et af de mest radioaktive stoffer. Da de to isotoper fortrinsvis genereres i reaktorerne, 242 Cm og 244 Cm, kun har korte halveringstider (henholdsvis 162,8 d og 18,1 år) med a-energier på ca. 6 MeV , udviser de en meget større aktivitet end for eksempel radium 226 Ra, genereret i den naturlige uran-radium henfaldskæde, og som har en halveringstid på 1600 år. Denne radioaktivitet genererer en stor mængde varme: 244 Cm udsender 3 W / g , og 242 Cm går op til 120 W / g . Disse isotoper af curium kan på grund af deres meget høje varmeemission bruges i radioisotop termoelektriske generatorer i form af curium ( III ) oxid (Cm 2 O 3), til levering af elektrisk energi , for eksempel i rumsonder . Til dette formål er brugen af 244 Cm fortrinsvis blevet undersøgt . Som en α-emitter har den brug for et betydeligt tyndere skjold end for en β-emitter. Imidlertid er dens hastighed for spontan fission og tilknyttede neutroner og γ højere end for 238 Pu. Kombinationen af tungere γ-afskærmning, højere neutronbestrålingshastighed og kortere halveringstid giver i sidste ende 238 Pu fordelen med sin halveringstid på 87,7 år.

242 Cm er også blevet testet for at udskifte 238 Pu i termoelektriske generatorer til radioisotop til pacemakere . Faktisk er 238 Pu genereret i reaktorerne altid forurenet af 236 Pu, der kommer fra reaktionen (n, 2n) på 237 Np. Denne indeholder imidlertid i sin henfaldskæde thallium 208 Tl, som er en kraftig gamma-emitter. En lignende fejl opstår i 238 Pu lavet ved deuteronbestråling af uran. De andre isotoper af curium, der simpelthen produceres i betydelige mængder i reaktorer, fører hurtigt i deres henfaldskæde til langvarige isotoper, hvis stråling til konstruktion af pacemakere ikke længere er vigtig.

X-spektrometre

Den 244 Cm tjener som en kilde for α stråling i α-partikel X spektrometre (APXS) udviklet i Mainz af Otto Hahn Institute of Chemistry af Max-Planck Company , med hvilken Mars køretøjer Sojourner , Spirit og Opportunity blev anvendt. kemisk analyseret klippen på jorden på planeten Mars. Philaé-landeren i Rosetta- rumsonde er udstyret med en APXS til at analysere kometen 67P / Tchourioumov-Guerassimenko's komposition .

De Surveyor 5-7 lunar prober havde også alfa spektrometre om bord. Men disse arbejdede med 242 Cm og målte protonerne, der blev skubbet ud af α-partiklerne, såvel som α-partiklerne tilbagespredte (sendt tilbage).

Produktion af andre elementer

Curium bruges også som råmateriale til produktion af højere transuranika og transactinider . Således fører for eksempel bestråling af 248 Cm med 18 O oxygen eller 26 Mg magnesiumkerner henholdsvis til grundstofferne seaborgium ( 265 Sg) og kalium ( 269 Hs og 270 Hs).

Sikkerhedsforanstaltninger

De grader af fare, der er angivet i den tyske liste over forordningen om farlige stoffer (de), findes ikke for curium og dets forbindelser, da de kun vedrører farlighed på det kemiske niveau, som spiller en fuldstændig ubetydelig rolle sammenlignet med dem, der vedrører radioaktivitet . Sidstnævnte er under alle omstændigheder kun vigtigt, når det kommer til mærkbare mængder stof.

Da der kun er radioaktive isotoper af curium, bør dette element ligesom dets forbindelser kun håndteres i specialiserede laboratorier, der har deres egne sikkerhedsregler. De mest almindelige isotoper er α-emittere , hvis inkorporering bør undgås på alle måder. En stor del af isotoperne henfalder delvis i det mindste ved spontan fission . Det brede spektrum af de resulterende fissionsprodukter , der igen ofte er radioaktive, muligvis højenergiske γ-emittere , udgør en yderligere risiko, som skal tages i betragtning ved udviklingen af retningslinjerne.

Virkninger på kroppen

Hvis curium absorberes med mad, udskilles det meste inden for få dage, og kun 0,05% når det til den systemiske cirkulation. 45% af dette beløb deponeres i leveren , 45% i knoglerne, og de resterende 10% elimineres. I knoglerne afsættes curium især ved grænsen mellem knoglekroppen og marven og hæmmer således produktionen af blodlegemer ( hæmatopoiesis ). Efterfølgende diffusion til cortex sker derefter kun langsomt.

Ved indånding kommer curium ind i kroppen betydeligt stærkere, hvilket gør denne form for inkorporering til den højeste risiko for at arbejde med curium. Den samlede tilladte belastning for det menneskelige legeme pr. 244 Cm (i opløselig form) er 0,3 µ Ci .

I eksperimenter med rotter blev der efter intravenøs injektion på 242 Cm og 244 Cm observeret en stigning i hastigheden af knoglecancer , hvis forekomst anses for at være den største fare for inkorporering af curium hos mennesker. Indånding af isotoper har ført til lungekræft og leverkræft .

Problemer i forbindelse med genbehandling af nukleart affald

I atomreaktorer, der drives under rimeligt økonomiske forhold (dvs. med en lang periode med brug af brændstoffet), dannes isotoper af curium uundgåeligt ved reaktioner ( n , γ) efterfulgt af desintegrationer β - ( se ovenfor ). Et ton brugt brændsel indeholder i gennemsnit ca. 20 g forskellige isotoper af curium. Blandt dem er α-emittere med massetal fra 245 til 248 , hvilket på grund af deres relativt lange halveringstid er uønsket ved endelig opbevaring og derfor bør betragtes som transuranisk affald . En reduktion i deres langvarige radiotoksicitet ved endelig lagring ville være mulig ved at adskille de langlivede isotoper fra de bestrålede brændstoffer.

Til eliminering af curium undersøges adskillelses- og transmutationsstrategien i øjeblikket . Den påtænkte proces omfatter 3 trin: kemisk adskillelse af brugt brændsel, gruppering af grundstoffer og specifik opfølgning på hver gruppe for at opnå en rest, der er i stand til endelig opbevaring. Som en del af denne proces ville curiumisotoper blive udsat for neutronbestråling i specialiserede reaktorer, indtil de blev omdannet til kortvarige nuklider. Udviklingen af en sådan proces er i øjeblikket Studeret, målet nås ikke nu .

Forbindelser og reaktioner

Oxider

Curium angribes let af ilt . Der er curium oxider med oxidations grader +3 (Cm 2 O 3) Og 4 (CMO 2). Det bivalente oxid CmO er også kendt.

Sort curium ( IV ) oxid kan fås direkte fra grundstofferne. Det er tilstrækkeligt at opvarme det metalliske curium i nærvær af luft eller ilt. I små mængder foretrækkes det at opvarme curiumsalte, såsom curium ( III ) oxalat (Cm 2 (C 2 O 4 ) 3) eller curium ( III ) nitrat (Cm (NO 3 ) 3), forbliver håndteringen af metallisk curium følsom.

Fra curium ( IV ) oxid kan hvidlig curium ( III ) oxid opnås ved termisk nedbrydning i vakuum (ca. 0,01 Pa ) ved 600 ° C :

\ scriptstyle 4 \, {\ mathrm {CmO}} _ {2} \, {\ xrightarrow {\ Delta T}} \, 2 \, {\ mathrm {Cm_ {2} O}} _ {3} \, + \, {\ mathrm {O}} _ {2}

En anden vej er reduktionen af curium ( IV ) oxid med molekylært brint .

Det meste af curium til stede i naturen ( se ovenfor ) er i form af Cm 2 O 3og CMO 2.

Halider

Curiumhalogenider baseret på de 4 stabile halogener er kendt.

Den fluorid curium ( III ) farveløse (CMF 3kan opnås ved udfældning af opløsninger indeholdende Cm ( III ) med fluoridioner . Det tetravalente curiumfluorid (CmF 4ved transformation af Cm ( III ) fluor med molekylær fluor :

\ scriptstyle 2 \, {\ mathrm {CmF}} _ {3} \, + \, {\ mathrm {F}} _ {2} \, \ longrightarrow \, 2 \, {\ mathrm {CmF_ {4}} }

En række komplekse fluorider med formen M 7 Cm 6 F 31hvor M er et alkalimetal er kendt.

Den chlorid curium ( III ) farveløse (MLC 3kan opnås ved omsætning med curium ( III ) hydroxid (Cm (OH) 3) Tørt hydrogenchlorid (HCl). Curium ( III ) chlorid kan anvendes til syntese af curium ( III ) bromid (lysegrøn) og curium ( III ) iodid (farveløs). For at gøre dette skal klor fortrænges af det passende ammoniumhalogenid:

\ scriptstyle {\ mathrm {CmCl}} _ {3} \, + \, 3 \, {\ mathrm {NH_ {4} I}} \, \ longrightarrow \, {\ mathrm {CmI}} _ {3} \ , + \, 3 \, {\ mathrm {NH_ {4} Cl}}

Chalcogen og pnictogen salte

Blandt chalcogensalte er sulfiderne og seleniderne kendte . De kan opnås ved indvirkning af svovl eller rent gasformigt selen ved høj temperatur.

Salte pnictogen CMX-typen er kendt for grundstofferne X = nitrogen , fosfor , arsen og antimon . Deres produktion kan finde sted ved indvirkning af disse højtemperatur-komponenter af hydrid af Curium (III) (MHC 3 ) eller metallet curium.

Organo-metalliske forbindelser

Svarende til uranocen , en organometallisk forbindelse, hvor uran er kompleksbundet af to ligander af cyclooctatetraene , er tilsvarende komplekser blevet vist for thorium , protactinium , neptunium og americium. Teorien om molekylorbitaler tyder på, at en analog forbindelse, (η 8 -C 8 H 8 ) 2 Cm, kunne en "curocene" syntetiseres, men dette er endnu ikke blevet opnået.

Noter og referencer

(de) Denne artikel er helt eller delvist taget fra Wikipedia-artiklen på tysk med titlen " Curium " ( se forfatterliste ) .

Bemærkninger

249 Cm har en halveringstid på 1 time og giver 100% ved β - henfald af berkelium 249 Bk.
Laserinduceret orange fluorescens i en opløsning af tris (hydrotris) pyrazolylborato-Cm ( III ) kompleks med en excitationsbølgelængde på 396,6 nm .
APXS står for Alpha Particle X Spectrometer .

Referencer

(i) Beatriz Cordero Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Reves Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia og Santiago Barragan Alvarez , " Covalent radier revisited " , Dalton Transactions ,2008, s. 2832 - 2838 ( DOI 10.1039 / b801115j )
(i) David R. Lide, Gummibibelen , CRC,2009, 89 th ed. , s. 10-203
(da) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press Inc,2009, 90 th ed. , 2804 s. , Indbundet ( ISBN 978-1-420-09084-0 )
Chemical Abstracts database forespørges via SciFinder Web December 15, 2009 (søg resultater )
(in) " C & EN: IT'S ELEMENTAL: THE PERIODIC TABLE - AMERICIUM " om American Chemical Society (adgang til 4. maj 2019 ) .
(in) GT Seaborg , RA James og A. Ghiorso , " The New Element Curium (Atomic Number 96) " , NNES PPR ( National Nuclear Energy Series, Plutonium Project Record ) , Vol. 14B,1949( resumé , læs online ).
Morss 2006 .
(da) G. Audi , O. Bersillon , J. Blachot og AH Wapstra , " NUBASE-evalueringen af nukleare og henfaldsegenskaber " , Nuclear Physics A , vol. 729 3–128,2003( læs online ).
(in) " C & EN: It's Elemental: The Periodic Table - Americium " (adgang til 12. november 2010 ) .
(in) " Patent # 3.161.462 " , Google Patents (adgang til 12. november 2010 ) .
Beskrivelse af curium på webelements.com , konsulteret4. februar 2015.
(i) " National Academy of Sciences - Isadore Perlman 1915-1991 " (adgang 12 November 2010 ) .
(i) LB Werner og I. Perlman , " Isolation af Curium " , NNES PPR ( National Series Nuclear Energy, Plutonium Projekt Record ) , bd. 14B,1949.
(da) JC Wallmann , WWT Crane og BB Cunningham , " The Preparation and Some Properties of Curium Metal " , J. Am. Chem. Soc. , Vol. 73, nr . 1,1951, s. 493–494 ( DOI 10.1021 / ja01145a537 ).
(i) LB Werner og I. Perlman , " Første Isolering af Curium " , J. Am. Chem. Soc. , Vol. 73, nr . 11,1951, s. 5215–5217 ( DOI 10.1021 / ja01155a063 ).
(in) FLH Tissot DAUPHAS N. og L. Grossman, " Oprindelse af uranisotopvariationer i tidlige soltågenkondensater " , Science Advances ,4. marts 2016( læs online ).
(de) " Lenntech (Curium) " (adgang til 12. november 2010 ) .
(in) RA Fields et al. , “ Transplutoniumelementer i termonukleære testrester ” , [[ Fysisk gennemgang | Physical Review ]] , bind. 102, nr . 1,1956, s. 180–182 ( DOI 10.1103 / PhysRev.102.180 ).
(in) " er informationselement curium " , www.speclab.com (adgang til 12. november 2010 ) .
(i) BB Cunningham og JC Wallmann , " Crystal struktur og smeltepunkt på Curium Metal " , J. Inorg. Kerne. Chem. , Vol. 26, nr . 21964, s. 271–275 ( DOI 10.1016 / 0022-1902 (64) 80069-5 ).
(in) JN Stevenson og JR Peterson , " Preparation and Structural Studies of Elemental Curium-248 and the Nitrides of Curium-248 and Berkelium-249 " , J. Less Common Metals , Vol. 66, nr . 21979, s. 201-210 ( DOI 10.1016 / 0022-5088 (79) 90229-7 ).
Gmelin , B 1, s. 67–68.
(i) ID Eubanks og MC Thompson , " Preparation of Curium Metal " , Inorg. Kerne. Chem. Lett. , Vol. 5, n o 3,1969, s. 187–191 ( DOI 10.1016 / 0020-1650 (69) 80221-7 ).
(in) " neptunium Physics " (adgang til 12. november 2010 ) .
(in) V. Milman , B. Winkler og CJ Pickard , " Crystal Structures of Curium Compounds: An ab initio study " , Journal of Nuclear Materials , vol. 322, n knogler 2-3,2003, s. 165–179 ( DOI 10.1016 / S0022-3115 (03) 00321-0 ).
(en) MA Denecke , A. Rossberg , PJ Panak , M. Weigl , B. Schimmelpfennig og A. Geist , “ Karakterisering og sammenligning af Cm ( III ) og Eu ( III ) kompleks med 2,6-Di (5,6-dipropyl-1,2,4-triazin-3-yl) pyridin under anvendelse af EXAFS, TRFLS og kvantekemiske metoder ” , Inorg. Chem. , Vol. 44, nr . 23,2005, s. 8418–8425 ( DOI 10.1021 / ic0511726 , resumé ).
Bünzli 1989 .
(in) Thomas K. Keenan , " First Observation of Aqueous tetravalent Curium " , J. Am. Chem. Soc. , Vol. 83, nr . 17,1961, s. 3719–3720 ( DOI 10.1021 / ja01478a039 ).
(in) LB Asprey , FH Ellinger , S. Fried og WH Zachariasen , " Evidence for Quadrivalent Curium. Røntgendata om Curiumoxider ” , J. Am. Chem. Soc. , Vol. 77, nr . 6,1955, s. 1707–1708 ( DOI 10.1021 / ja01611a108 ).
Holleman 2007 , s. 1956.
(in) P. Jensen og AH Bond , " Comparison of Covalency in the complexes of trivalent actinide and lanthanide kations " , J. Am. Chem. Soc. , Vol. 124, nr . 33,2002, s. 9870–9877 ( DOI 10.1021 / ja0178620 ).
(in) GT Seaborg , " Oversigt over actinidet og lanthanidet ( f ) -elementerne " , Radiochim. Acta , vol. 61,1993, s. 115-122.
(in) " De biokemiske periodiske tabeller - Curium " (adgang til 12. november 2010 ) .
(in) H. Moll , T. Stumpf , Mr. Merroun , A. Rossberg , S. Selenska-Pobell og G. Bernhard , " Time-resolved Laser Fluorescence Spectroscopy Study on the Interaction of Curium ( III ) with Desulfovibrio äspöensis DSM 10631T ” , ca. Sci. Technol. , Vol. 38, nr . 5,2004, s. 1455–1459 ( PMID 15046347 ).
(in) T. Ozaki , JB Gillow , AJ Francis , T. Kimura , T. Ohnuki og Z. Yoshida , " Association of Eu ( III ) and Cm ( III ) with Bacillus subtilis and Halobacterium salinarium " , J. Nuc. Sc. Og Tech. , Vol. Suppl. 3,2002, s. 950–953 ( resumé ).
(en) “ Evaluering af nukleare kritiske sikkerhedsdata og grænser for aktinider i transport ” [PDF] , Institut for strålingsbeskyttelse og nuklear sikkerhed (adgang til 12. november 2010 ) , s. 16.
(i) H. Okundo og H. Kawasaki , " Kritiske og subkritiske masseberegninger af Curium-243 til -247 Baseret på JENDL-3.2 til revision af ANSI / ANS-8.15 " , J. Nuc. Sc. Og Tech. , Vol. 39,2002, s. 1072–1085 ( resumé ).
(de) “ § 2, art. 1, Atomgesetz ” (adgang til 12. november 2010 ) (umodificeret med hensyn til curium i15. december 2008).
Karlsruhe nuklidebord .
(de) Harry H. Binder , Lexikon der chemischen Elemente , Stuttgart, S. Hirzel Verlag,1999( ISBN 3-7776-0736-3 ) , s. 174–178.
Gmelin , A2, s. 289.
(in) " Nuklide für RTGs (bagside) " [PDF] (adgang til 12. november 2010 ) .
(i) " Basiswissen-Kernenergie " (adgang til 12. november 2010 ) .
(De) " Bernd Leitenberger: Philae " (adgang til 12. november 2010 ) .
(in) " www.bernd-leitenberger.de (landmåler) " (adgang til 12. november 2010 ) .
(in) " NASA's historie " (adgang til 12. november 2010 ) .
Holleman 2007 , s. 1980-1981.
Hoffmann 1979 .
(in) LH Baetsle, " Anvendelse af partitionering / transmutation af radioaktive stoffer i håndtering af radioaktivt affald " [PDF] , ICTP,2001(adgang til 12. november 2010 ) . 77 sider.
Holleman 2007 , s. 1972.
(en) HO Haug , " Curium sesquioxide Cm 2 O 3 " , J. Inorg. Kerne. Chem. , Vol. 29, nr . 11,1967, s. 2753-2758 ( DOI 10.1016 / 0022-1902 (67) 80014-9 ).
(en) TK Keenan , " Gitterkonstanter af K 7 Cm 6 F 31tendenser i 1: 1 og 7: 6 Alkali Metal-actinide ( IV ) serien ” , Inorg. Kerne. Chem. Lett. , Vol. 3, nr . 10,1967, s. 391–396 ( DOI 10.1016 / 0020-1650 (67) 80092-8 ).
(in) LB Asprey , TK Keenan og FH Kruse , " Crystal Structures of the Trifluorides, Trichlorides, Tribromides, and Americium and Curium of Triiodides " , Inorg. Chem. , Vol. 47,1965, s. 985–986 ( DOI 10.1021 / ic50029a013 ).
(in) D. Damien , JP Charvillat og W. Müller , " Preparation and Lattice Parameters of Curium Sulfides and selenides " , Inorg. Kerne. Chem. Lett. , Vol. 11, n knogle 7-8,1975, s. 451–457 ( DOI 10.1016 / 0020-1650 (75) 80017-1 ).
Elschenbroich 2008 , s. 589.

Se også

Bibliografi

(en) J.-CG Bünzli og GR Choppin , Lanthanide Probes in Life, Chemical and Earth Sciences: Theory and Practice , Amsterdam, Elsevier,1989
(de) Christoph Elschenbroich , Organometallchemie , Wiesbaden, Teubner,2008, 6. th ed. , 764 s. ( ISBN 978-3-8351-0167-8 , OCLC 227329164 ) , s. 589
Gmelin Handbook of Inorganic Chemistry , System Nr. 71, vol. 7 a, Transuranians: især A 1 I , s. 34–38 ; A 1 II , s. 18 , s. 315–326 , s. 343–344 ; A 2, s. 44–45 , s. 164–175 , s. 185–188, s. 289 ; B 1, s. 67–72 .
(de) Norman N. Greenwood og Alan Earnshaw , Chemie der Elemente , Weinheim, VCH,1988, 1 st ed. ( ISBN 3-527-26169-9 ) , s. 1601–1641
(en) Nina Hall , The New Chemistry: A Showcase for Modern Chemistry and its Applications , Cambridge, Cambridge University Press ,2000, 493 s. ( ISBN 978-0-521-45224-3 , LCCN 99016729 , læs online ) , s. 8–9
(de) Klaus Hoffmann , kan vi lave guld? Tyve, jonglører og forskere. En kort historie med kemiske grundstoffer (fra) , Leipzig, Jena, Berlin, Urania-Verlag,1979, s. 233
(de) Arnold F. Holleman og Nils Wiberg , Lehrbuch der Anorganischen Chemie , Berlin, de Gruyter,2007, 102 th ed. ( ISBN 978-3-11-017770-1 ) , s. 1948–1976
(de) James E. Huheey , Anorganische Chemie , Berlin, de Gruyter,1988, 1 st ed. ( ISBN 978-3-11-008163-3 ) , s. 873–900
(en) Lester R. Morss , Norman M. Edelstein og Jean Fuger (red.) , The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements , t. 3, Dordrecht, Springer-Verlag ,2006, 3 e ed. , 3664 s. ( ISBN 978-1-4020-3555-5 )
(de) G. Pfennig , H. Klewe-Nebenius og W. Seelmann-Eggebert , Karlsruhe nuclide table (de) ,1998, 6. th ed.
(en) National Nuclear Data Center, “ NuDat 2.5 ” , Brookhaven National Laboratory (adgang til 22. november 2010 ) - Interaktivt søgbar, konstant opdateret.

Relaterede artikler

Isotoper af curium:
- Curium 242
- Curium 244
Curium ( III ) oxid
Curium ( IV ) oxid

eksterne links

(da) " Tekniske data for Curium " (adgang til 11. august 2016 ) med de kendte data for hver isotop på undersider

Hej

Være

IKKE

Født

Ikke relevant

Det

Eller

jeg

Det

Det her

Om eftermiddagen

Havde

D y

Læs

Dit

Knogle

På

Kunne det

Ingen

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

alkali metaller	Alkalisk jord	Lanthanider	overgangsmetaller metaller	Dårlige metaller	Metal- loids	Ikke- metaller	halo -gener	Ædle gasser	Varer uklassificeret
		Actinides
		Superactinider