Curium

Curium ist ein transuranic radioaktives chemisches Element mit dem Symbol-Cm und der Atomnummer 96. Dieses Element der actinide Reihe wurde nach dem Skłodowska-Curie von Marie und ihrem Mann Pierre Curie genannt. Curium wurde zuerst absichtlich erzeugt und hat sich im Juli 1944 durch die Gruppe von Glenn T. Seaborg an der Universität Kaliforniens, Berkeley identifiziert. Die Entdeckung wurde heimlich und nur veröffentlicht zum Publikum im November 1945 behalten. Der grösste Teil von curium wird durch das Bombardieren von Uran oder Plutonium mit Neutronen in Kernreaktoren erzeugt - die eine Tonne verausgabter Kernbrennstoff enthält ungefähr 20 Gramme von curium.

Curium ist ein hartes, dichtes, silberfarbenes Metall mit einem relativ hohen Schmelzpunkt und Siedepunkt für einen actinide. Wohingegen es an umgebenden Bedingungen paramagnetisch ist, wird es antimagnetisch nach dem Abkühlen, und andere magnetische Übergänge werden auch für viele Curium-Zusammensetzungen beobachtet. In Zusammensetzungen, curium stellt gewöhnlich Wertigkeit +3 und manchmal +4 aus, und die +3 Wertigkeit ist in Lösungen vorherrschend. Curium oxidiert sogleich, und seine Oxyde sind eine dominierende Form dieses Elements. Es bildet stark Leuchtstoffkomplexe mit verschiedenen organischen Zusammensetzungen, aber es gibt keine Beweise seiner Integration in Bakterien und archaea. Wenn eingeführt, in den menschlichen Körper wächst curium in den Knochen, den Lungen und der Leber an, wo es Krebs fördert.

Alle bekannten Isotope von curium sind radioaktiv und haben eine kleine kritische Masse für eine anhaltende Kernkettenreaktion. Sie strahlen vorherrschend α-particles aus, und die in diesem Prozess veröffentlichte Hitze kann Elektrizität im Radioisotop thermoelektrische Generatoren potenziell erzeugen. Diese Anwendung wird durch die Knappheit, hohen Kosten und Radioaktivität von curium Isotopen gehindert. Curium wird in der Produktion von schwererem actinides und des Radionuklids von Pu für Macht-Quellen in künstlichen Pacemakern verwendet. Es hat als der α-source in den Alphateilchen-Röntgenstrahl-Spektrometern gedient, die auf der Sojourner, dem Mars, Mars 96, Athena, Geist und Gelegenheitsrover installiert sind, um die Zusammensetzung und Struktur der Felsen auf der Oberfläche des Mars und des Monds zu analysieren. Solch ein Spektrometer wird auch durch Philae lander des Raumfahrzeugs von Rosetta verwendet, um die Oberfläche 67P/Churyumov-Gerasimenko Komet zu untersuchen.

Geschichte

Obwohl curium wahrscheinlich in vorherigen Kernexperimenten erzeugt worden war, wurde er zuerst absichtlich synthetisiert, isoliert und hat sich 1944, an der Universität Kaliforniens, Berkeley durch Glenn T. Seaborg, Ralph A. James und Albert Ghiorso identifiziert. In ihren Experimenten haben sie ein Zyklotron verwendet.

Curium wurde am Metallurgischen Laboratorium (jetzt Argonne Nationales Laboratorium) an der Universität Chicagos chemisch identifiziert. Es war das dritte transuranium zu entdeckende Element, wenn auch es in der Reihe viert ist - war das leichtere Element-Americium zurzeit unbekannt.

Die Probe war wie folgt bereit: Die erste Plutonium-Nitrat-Lösung wurde auf einer Platin-Folie des ungefähr 0.5 Cm Gebiets angestrichen, die Lösung wurde verdampft, und der Rückstand wurde ins Plutonium-Dioxyd (PuO) durch das Ausglühen umgewandelt. Folgendes Zyklotron-Ausstrahlen des Oxyds, der Überzug wurde mit Stickstoffsäure aufgelöst und hat sich dann niedergeschlagen, weil das Hydroxyd damit wässrigen Salmiakgeist konzentriert hat. Der Rückstand wurde in perchloric Säure aufgelöst, und weitere Trennung wurde durch den Ion-Austausch ausgeführt, um ein bestimmtes Isotop von curium nachzugeben. Die Trennung von curium und Americium war so sorgfältig, dass die Gruppe von Berkeley am Anfang jene Elemente (von Griechisch für alle Dämonen oder Hölle) und (von Latein für den Wahnsinn) genannt hat.

Das curium-242 Isotop wurde im Juli-August 1944 durch das Bombardieren von Pu mit α-particles erzeugt, um curium mit der Ausgabe eines Neutrons zu erzeugen:

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Curium-242 wurde durch die charakteristische Energie des während des Zerfalls ausgestrahlten α-particles eindeutig identifiziert:

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Die Halbwertzeit dieses Alpha-Zerfalls wurde zuerst als 150 Tage gemessen und dann zu 162.8 Tagen korrigiert.

Ein anderer Isotop-Cm wurde in einer ähnlichen Reaktion im März 1945 erzeugt:

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Die Halbwertzeit des Cm α-decay wurde als 26.7 Tage richtig bestimmt.

Die Entdeckung von curium, sowie das Americium, 1944 ist nah mit dem Projekt von Manhattan verbunden gewesen, die Ergebnisse waren vertraulich und nur 1945 freigegeben. Seaborg hat die Synthese der Elemente 95 und 96 auf der amerikanischen Radioshow für Kinder, die Quiz-Kinder fünf Tage vor der offiziellen Präsentation an einer amerikanischen Chemischen Gesellschaft durchgelassen, die sich am 11. November 1945 trifft, als einer der Zuhörer gefragt hat, ob ein neues transuranium Element neben Plutonium und Neptunium während des Krieges entdeckt worden war. Die Entdeckung von curium (Cm und Cm), ihre Produktion und Zusammensetzungen wurde später patentiert, nur Seaborg als der Erfinder verzeichnend.

Das neue Element wurde nach dem Skłodowska-Curie von Marie und ihrem Mann Pierre Curie genannt, die bemerkt werden, um Radium und für ihre Arbeit in der Radioaktivität zu entdecken. Es ist dem Beispiel des Gadoliniums, eines lanthanide Elements über curium im Periodensystem gefolgt, das nach dem Forscher der seltenen Erdelemente Johan Gadolin genannt wurde:

:: "Als der Name für das Element der Atomnummer 96 würden wir gern "curium" mit dem Symbol-Cm vorschlagen. Die Beweise zeigen an, dass Element 96 sieben 5f Elektronen enthält und so dem Element-Gadolinium mit seinen sieben 4f Elektronen in der regelmäßigen seltenen Erdreihe analog ist. Auf diesem Grundelement 96 wird nach den Curie genannt, die gewissermaßen dem Namengeben des Gadoliniums analog sind, in dem der Chemiker Gadolin geehrt wurde."

Die ersten curium Proben waren kaum sichtbar, und wurden durch ihre Radioaktivität identifiziert. Louis Werner und Isadore Perlman haben die erste wesentliche Probe von 30 µg curium-242 Hydroxyd an der Universität Kaliforniens 1947 geschaffen, indem sie Americium 241 mit Neutronen bombardiert haben. Makroskopische Beträge des curium Fluorids wurden 1950 von W. W. T. Crane, J. C. Wallmann und B. B. Cunningham erhalten. Seine magnetische Empfänglichkeit ist sehr der von GdF nah gewesen, die die ersten experimentellen Beweise für die +3 Wertigkeit von curium in seinen Zusammensetzungen zur Verfügung stellen. Metall von Curium wurde nur 1951 durch die Verminderung des curium Fluorids mit Barium erzeugt.

Eigenschaften

Physisch

Ein synthetisches, radioaktives Element, curium ist ein hartes dichtes Metall mit dem silberfarben-weißen Äußeren und den physischen und chemischen Eigenschaften, die denjenigen des Gadoliniums ähneln. Sein Schmelzpunkt von 1340 °C ist bedeutsam höher als dieses des vorherigen transuranic Element-Neptuniums (637 °C), Plutonium (639 °C) und Americium (1173 °C). Im Vergleich schmilzt Gadolinium an 1312 °C. Der Siedepunkt von curium ist 3110 °C. Mit einer Dichte von 13.52 g/cm ist curium bedeutsam leichter als Neptunium (20.45 g/cm) und Plutonium (19.8 g/cm), aber ist schwerer als die meisten anderen Metalle. Zwischen zwei kristallenen Formen von curium ist der α-Cm an umgebenden Bedingungen stabiler. Es hat eine sechseckige Symmetrie, Raumgruppe P6/mmc, Gitter-Rahmen = 365 Premierminister und c = 1182-Premierminister und vier Formel-Einheiten pro Einheitszelle. Der Kristall besteht aus einer doppelt-sechseckigen nahen Verpackung mit der Schicht-Folge ABAC und ist auch isotypic mit α-lanthanum. Am Druck über 23 GPa, bei der Raumtemperatur, verwandelt sich α-Cm zu β-Cm, der eine flächenzentrierte Kubiksymmetrie, Raumgruppe Fmm und das Gitter unveränderlich = 493 Premierminister hat. Nach der weiteren Kompression zu 43 GPa gestaltet curium in einen orthorhombic γ-Cm Struktur um, die diesem von α-uranium ohne weitere Übergänge ähnlich ist, beobachtet bis zu 52 GPa. Diese drei curium Phasen werden auch Cm I, II und III genannt.

Curium hat eigenartige magnetische Eigenschaften. Wohingegen sein Nachbarelement-Actinium zeigt, dass keine Abweichung vom Paramagnetismus des Curie-Weiss in der kompletten Temperaturreihe, sich α-Cm zu einem antimagnetischen Staat nach dem Abkühlen zu 65-52 K verwandelt, und β-Cm einen ferrimagnetic Übergang an ungefähr 205 K ausstellt. Inzwischen curium zeigen pnictides eisenmagnetische Übergänge nach dem Abkühlen: CmN und CmAs an 109 K, CmP an 73 K und CmSb an 162 K. Ähnlich zeigt die lanthanide Entsprechung von curium, Gadolinium, sowie seinem pnictides auch magnetische Übergänge nach dem Abkühlen, aber der Übergang-Charakter ist etwas verschieden: Gd und GdN werden eisenmagnetisch, und GdP, GdAs und GdSb zeigen antimagnetische Einrichtung.

In Übereinstimmung mit magnetischen Daten, elektrischem spezifischem Widerstand von Curium-Zunahmen mit der Temperatur - über zweimal zwischen 4 und 60 K - und bleibt dann fast unveränderlich bis zur Raumtemperatur. Es gibt eine bedeutende Zunahme in resistvity mit der Zeit (ungefähr 10 µOhm · cm/h) wegen des Selbstschadens des Kristallgitters durch die Alpha-Radiation. Das macht unsicher der absolute Wert des spezifischen Widerstands für curium (ungefähr 125 µΩ\· Cm). Der spezifische Widerstand von curium ist diesem des Gadoliniums und des actinides Plutoniums und Neptuniums ähnlich, aber ist bedeutsam höher als dieses von Americium, Uran, Polonium und Thorium.

Unter der ultravioletten Beleuchtung curium (III) stellen Ionen starke und stabile Gelb-Orangenfluoreszenz mit einem Maximum in der Reihe ungefähr 590-640 nm abhängig von ihrer Umgebung aus. Die Fluoreszenz bringt von den Übergängen vom ersten aufgeregten Staat D und dem Boden den Staat S hervor. Die Analyse dieser Fluoreszenz erlaubt, Wechselwirkungen zwischen dem Cm (III) Ionen in organischen und anorganischen Komplexen zu kontrollieren.

Chemisch

Ionen von Curium in der Lösung nehmen den Oxydationsstaat +3 an, der der stabilste Oxydationsstaat für curium ist. Der +4 Oxydationsstaat wird nur in einigen festen Phasen, wie CmO und CmF beobachtet. Das chemische Verhalten von curium ist vom actinides Thorium und Uran verschieden, und ist diesem von Americium und vielen lanthanides ähnlich. In der wässrigen Lösung ist das Cm-Ion zum Blaßgrün farblos, und Cm-Ion ist blaßgelb. Die optische Absorption von Cm-Ionen enthält drei scharfe Spitzen an 375.4, 381.2 und 396.5 Nanometer und ihre Kraft können in die Konzentration der Ionen direkt umgewandelt werden. Ionen von Curium sind harte Säuren von Lewis und bilden so die meisten stabilen Komplexe mit harten Basen. Das Abbinden ist mit einem kleinen covalent Bestandteil größtenteils ionisch. Curium in seinen Komplexen stellt allgemein eine 9-fache Koordinationsumgebung, innerhalb eines tricapped trigonal prismatische Geometrie aus.

Isotope

Ungefähr 20 Radioisotope und 7 Kernisomers zwischen Cm und Cm sind für curium und keine stabilen Isotope bekannt. Die längsten Halbwertzeiten sind wegen des Cm (15.6 Millionen Jahre) und Cm (348,000 Jahre) berichtet worden. Andere langlebige Isotope sind Cm (Halbwertzeit 8500 Jahre), Cm (8,300 Jahre) und Cm (4,760 Jahre). Curium-250 ist dadurch es vorherrschend (ungefähr 86 %) Zerfall über die spontane Spaltung ungewöhnlich. Die meistens verwendeten curium Isotope sind Cm und Cm mit den Halbwertzeiten von 162.8 Tagen und 18.1 Jahren beziehungsweise.

Alle Isotope zwischen dem Cm und Cm, sowie Cm, erleben eine selbststützende Kernkettenreaktion und können so im Prinzip als ein Kernbrennstoff in einem Reaktor handeln. Als in den meisten transuranic Elementen ist die Atomspaltungskreuz-Abteilung für die sonderbare Masse curium isotopesCm, den Cm und den Cm besonders hoch. Diese können in Thermalneutronreaktoren verwendet werden, wohingegen eine Mischung von curium Isotopen nur für schnelle Züchter-Reaktoren passend ist, da die Gleich-Massenisotope in einem Thermalreaktor nicht spaltbar sind und anwachsen, als Brandwunde zunimmt. Das Mischoxyd (MOX) Brennstoff, der in Macht-Reaktoren verwendet werden soll, sollte wenig oder keinen curium enthalten, weil die Neutronaktivierung des Cm Kalifornium schaffen wird. Das ist starker Neutronemitter, und würde das Zurückende des Kraftstoffzyklus beschmutzen und die Dosis zum Reaktorpersonal vergrößern. Folglich, wenn die geringen actinides als Brennstoff in einem Thermalneutronreaktor verwendet werden sollen, sollte der curium vom Brennstoff ausgeschlossen oder in spezielle Kraftstoffstangen gelegt werden, wo es die einzige Actinide-Gegenwart ist.

Der Tisch zum Recht verzeichnet die kritischen Massen für curium Isotope für einen Bereich, ohne einen Vorsitzenden und Reflektor. Mit einem Metallreflektor (30 Cm Stahl) sind die kritischen Massen der sonderbaren Isotope ungefähr 3-4 Kg. Wenn sie Wasser (Dicke ~20-30 Cm) als der Reflektor verwendet, kann die kritische Masse mindestens 59 Gramme für den Cm, 155 Gramme für den Cm und 1550 Gramme für den Cm sein. Es gibt eine bedeutende Unklarheit in diesen kritischen Massenwerten. Wohingegen es gewöhnlich der Ordnung ist, wurden 20 %, die Werte für den Cm und Cm als groß als 371 Kg und 70.1 Kg beziehungsweise von einigen Forschungsgruppen verzeichnet.

Zurzeit wird curium als ein Kernbrennstoff infolge seiner niedrigen Verfügbarkeit und hohen Preises nicht verwendet. Cm und Cm haben eine sehr kleine kritische Masse und konnten deshalb in tragbaren Kernwaffen verwendet werden, aber niemand ist so weit berichtet worden. Curium-243 ist für diesen Zweck wegen seiner kurzen Halbwertzeit und starker α Emission nicht passend, die auf übermäßige Hitze hinauslaufen würde. Curium-247 würde hoch passend sein, eine Halbwertzeit 647mal mehr als das von Plutonium 239 habend.

Ereignis

Das am längsten gelebte Isotop von curium, Cm, hat eine Halbwertzeit von 15.6 Millionen Jahren. Deshalb sollte der ganze primordiale curium, der Curium-Gegenwart auf der Erde während seiner Bildung ist, inzwischen verfallen sein. Curium wird künstlich in kleinen Mengen zu Forschungszwecken erzeugt. Außerdem kommt es in verausgabtem Kernbrennstoff vor. Curium ist in der Natur in bestimmten Gebieten anwesend, die für die atmosphärischen Kernwaffentests verwendet sind, die zwischen 1945 und 1980 geführt wurden. So die Analyse des Schuttes am Testgebiet der ersten amerikanischen Wasserstoffbombe, Ivy Mike, (am 1. November 1952, das Atoll Enewetak), neben Einsteinium, Fermium, Plutonium und Americium hat auch Isotope des Berkeliums, Kaliforniums und curium, im besonderen Cm, die Vereinigten Staaten und den kleineren Mengen des Cm, die Vereinigten Staaten und dem Cm offenbart. Aus Gründen der militärischen Geheimhaltung wurde dieses Ergebnis nur 1956 veröffentlicht.

Atmosphärische Curium-Zusammensetzungen sind in allgemeinen Lösungsmitteln schlecht auflösbar und kleben größtenteils an Boden-Partikeln. Boden-Analyse hat ungefähr 4,000mal höhere Konzentration von curium an den sandigen Boden-Partikeln offenbart als in der Wassergegenwart in den Boden-Poren. Ein noch höheres Verhältnis von ungefähr 18,000 wurde in Ton-Böden gemessen.

Einige Atome von curium können durch Neutronfestnahme-Reaktionen und Beta-Zerfall in sehr hoch konzentrierten Uran tragenden Ablagerungen erzeugt werden.

Synthese

Isotop-Vorbereitung

Curium wird in kleinen Mengen in Kernreaktoren erzeugt, und inzwischen sind nur Kilogramme davon für den Cm und den Cm und die Gramme oder sogar die Milligramme für schwerere Isotope angesammelt worden. Das erklärt den hohen Preis von curium, der gewesen ist, an 160-185 US-Dollar pro Milligramm, mit einer neueren Schätzung auf 2,000 USD/g für den Cm und 170 USD/g für den Cm angesetzt werden. In Kernreaktoren wird curium von U in einer Reihe von Kernreaktionen gebildet. In der ersten Kette gewinnt U ein Neutron und wandelt sich zu U um, der sich über den β-Zerfall zu Np und Pu verwandelt.

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Weitere von β-decay gefolgte Neutronfestnahme erzeugt das Am-Isotop von Americium der weitere Bekehrte in den Cm:

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Zu Forschungszwecken wird curium durch das Bestrahlen von nicht Uran, aber Plutonium erhalten, das in großen Beträgen von verausgabtem Kernbrennstoff verfügbar ist. Viel höherer Neutronfluss wird für das Ausstrahlen verwendet, das auf eine verschiedene Reaktionskette und Bildung des Cm hinausläuft:

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Curium-244 verfällt in Pu durch die Emission des Alphateilchens, aber es absorbiert auch Neutronen, die auf einen kleinen Betrag von schwereren curium Isotopen hinauslaufen. Unter denjenigen sind Cm und Cm in der wissenschaftlichen Forschung wegen ihrer langen Halbwertzeiten populär. Jedoch ist die Produktionsrate des Cm in Thermalneutronreaktoren wegen seiner relativ niedrig ist anfällig, um durch Thermalneutronen veranlasste Spaltung zu erleben. Die Synthese des Cm über die Neutronabsorption ist auch wegen der kurzen Halbwertzeit des Zwischenproduktcm ziemlich unwahrscheinlich (64 Minuten), der durch den β-Zerfall zum Berkelium-Isotop Bk umwandelt.

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Die obengenannte Kaskade (n, γ) Reaktionen erzeugt eine Mischung von verschiedenen curium Isotopen. Ihre Postsynthese-Trennung ist beschwerlich, und deshalb wird eine auswählende Synthese gewünscht. Curium-248 wird zu Forschungszwecken wegen seiner langen Halbwertzeit bevorzugt. Die effizienteste Vorbereitungsmethode dieses Isotops ist über α-decay des Kalifornium-Isotops Vgl, das in relativ großen Mengen wegen seiner langen Halbwertzeit (2.65 Jahre) verfügbar ist. Ungefähr 35-50 Mg des Cm werden durch diese Methode jedes Jahr erzeugt. Die verbundene Reaktion erzeugt Cm mit der isotopic Reinheit von 97 %.

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Ein anderer, der für den Forschungsisotop-Cm interessant ist, kann beim α-decay Vgl erhalten werden, und das letzte Isotop wird in Minutenmengen vom β-decay des Berkelium-Isotops Bk erzeugt.

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Metallvorbereitung

Die meisten Synthese-Routinen geben eine Mischung von verschiedenen actinide Isotopen als Oxyde nach, von denen ein bestimmtes Isotop von curium getrennt werden muss. Ein Beispiel-Verfahren konnte sein, ausgegebenen Reaktorbrennstoff aufzulösen (z.B. MOX Brennstoff) in Stickstoffsäure, und entfernen den Hauptteil des Urans und Plutoniums mit einer Typ-Förderung PUREX (Plutonium - URanium EXtraction) mit tributyl Phosphat in einem Kohlenwasserstoff. Der lanthanides und der restliche actinides werden dann vom wässrigen Rückstand (raffinate) durch eine mit Sitz in diamide Förderung getrennt, um, nach dem Abstreifen, einer Mischung von dreiwertigem actinides und lanthanides zu geben. Eine Curium-Zusammensetzung wird dann mit dem Mehrschritt chromatographic und den centrifugation Techniken mit einem passenden Reagens auswählend herausgezogen. Komplex von Bis-triazinyl bipyridine ist kürzlich als solches Reagens vorgeschlagen worden, das zu curium hoch auswählend ist. Die Trennung von curium von einem sehr ähnlichen Americium kann auch durch das Behandeln eines Schlickers ihres Hydroxyds im wässrigen doppeltkohlensauren Natron mit dem Ozon bei der Hochtemperatur erreicht werden. Sowohl Americium als auch curium sind in Lösungen größtenteils im +3 Wertigkeitsstaat da; wohingegen Americium zum auflösbaren Am (IV) oxidiert, Komplexe, curium bleibt unverändert und kann so durch wiederholten centrifugation isoliert werden.

Metallischer curium wird durch die Verminderung seiner Zusammensetzungen erhalten. Am Anfang curium (III) wurde Fluorid für diesen Zweck verwendet. Die Reaktion wurde in der Umgebung geführt, die von Wasser und Sauerstoff im Apparat frei ist, der aus dem Tantal und Wolfram, mit elementarem Barium oder Lithium als abnehmende Agenten gemacht ist.

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Eine andere Möglichkeit ist die Verminderung von curium (IV) Oxyd mit einer Magnesium-Zinklegierung in einem Schmelzen des Magnesium-Chlorids und Magnesium-Fluorids.

Zusammensetzungen und Reaktionen

Oxyde

Curium reagiert sogleich mit Sauerstoff, der größtenteils CmO und Oxyde von CmO bildet, aber divalent OxydcmO ist auch bekannt. Schwarzer CmO kann durch das Brennen curium des Oxalats (Cm (CO)), Nitrat (Cm (NICHT)) oder Hydroxyd in reinem Sauerstoff erhalten werden. Nach der Heizung zu 600-650 °C im Vakuum (ungefähr 0.01 Papa) verwandelt es sich zu weißlichem CmO:

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Wechselweise kann CmO durch das Reduzieren von CmO mit molekularem Wasserstoff erhalten werden:

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Außerdem, mehrere dreifältige Oxyde des Typs M (II) CmO sind bekannt, wo M für ein divalent Metall wie Barium bleibt.

Halogenide

Der farblose curium (III) Fluorid (CmF) kann durch das Einführen von Fluorid-Ionen in curium (III) erzeugt werden - Lösungen enthaltend. Der braune tetravalent curium (IV) Fluorid (CmF) wird nur andererseits durch das Reagieren curium (III) Fluorid mit dem molekularen Fluor erhalten:

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Eine Reihe von dreifältigen Fluoriden ist über die Form ACmF, wo Standplätze für alkalisches Metall bekannt.

Der farblose curium (III) Chlorid (CmCl) wird in der Reaktion von curium (III) Hydroxyd (Cm (OH)) mit wasserfreiem Wasserstoffchlorid-Benzin erzeugt. Es kann weiter in andere Halogenide, wie curium (III) Bromid (farblos zum Hellgrün) und curium (III) iodide (farblos), durch das Reagieren davon mit dem Ammoniak-Salz des entsprechenden Halogenids bei der Hochtemperatur von ungefähr 400-450 °C umgewandelt werden:

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Ein alternatives Verfahren heizt curium Oxyd zu ungefähr 600 °C mit der entsprechenden Säure (wie hydrobromic für das curium Bromid). Die Dampf-Phase-Hydrolyse von curium (III) Chlorid läuft auf curium oxychloride hinaus:

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Chalcogenides und pnictides

Sulfide, selenides und tellurides von curium sind durch das Behandeln curium mit dem gasartigen Schwefel, Selen oder Tellur im Vakuum bei der Hochtemperatur erhalten worden. Die pnictides von curium des Typs CmX sind für den Element-Stickstoff, den Phosphor, das Arsen und das Antimon bekannt. Sie können bereit sein, indem sie entweder curium (III) hydride (CmH) oder metallischen curium mit diesen Elementen bei Hochtemperaturen reagieren.

Organocurium vergleicht sich und biologische Aspekte

Uranocene analoge Komplexe von Organometallic sind auch für anderen actinides, wie Thorium, Protactinium, Neptunium, Plutonium und Americium bekannt. Molekulare Augenhöhlentheorie sagt einen stabilen "curocene" Komplex (η-CH) Cm voraus, aber es ist experimentell noch nicht berichtet worden.

Die Bildung der Komplexe des Typs Cm (n-CH-BTP), wo BTP 2,6-di (1,2,4 triazin 3 yl) Pyridin in Lösungen eintritt, die n-CH-BTP und Cm-Ionen enthalten, ist durch EXAFS bestätigt worden. Einige dieser BTP-Typ-Komplexe wirken auswählend mit curium aufeinander und sind deshalb in seiner auswählenden Trennung von lanthanides und einem anderen actinides nützlich. Aufgelöste Cm-Ionen binden mit vielen organischen Zusammensetzungen, wie Hydroxamic-Säure, Harnstoff, fluorescein und Adenosin triphosphate. Viele dieser Zusammensetzungen sind mit der biologischen Tätigkeit von verschiedenen Kleinstlebewesen verbunden. Die resultierenden Komplexe stellen starke Gelb-Orangenemission unter der UV leichten Erregung aus, die nicht nur für ihre Entdeckung günstig ist, sondern auch für die Wechselwirkungen zwischen dem Cm-Ion und dem ligands über Änderungen in der Halbwertzeit (der Millisekunde des Auftrags ~0.1) und Spektrum der Fluoreszenz zu studieren.

Curium hat keine biologische Bedeutung. Es gibt einige Berichte über biosorption des Cm durch Bakterien und archaea, jedoch keine Beweise für die Integration von curium in sie.

Anwendungen

Radionuklide

Curium ist eines der radioaktivsten isolable Elemente. Sein zwei allgemeinster Isotop-Cm und Cm sind starke Alpha-Emitter (Energie 6 MeV); sie haben relativ kurze Halbwertzeiten von 162.8 Tagen und 18.1 Jahren, und erzeugen nicht weniger als 120 W/g und 3 W/g der Thermalenergie beziehungsweise. Deshalb kann curium in seiner allgemeinen Oxydform im Radioisotop thermoelektrische Generatoren wie diejenigen im Raumfahrzeug verwendet werden. Diese Anwendung ist für das Cm-Isotop studiert worden, während Cm wegen seines untersagenden Preises von ungefähr 2000 USD/g aufgegeben wurde. Curium-243 mit einer Halbwertzeit des ~30 Jahres und gutem Energieertrag von ~1.6 W/g konnte für einen passenden Brennstoff machen, aber es erzeugt bedeutende Beträge des schädlichen Gammas und der Beta-Radiation von radioaktiven Zerfall-Produkten. Obwohl als ein α-emitter Cm eine viel dünnere Strahlenschutzabschirmung verlangt, hat er eine hohe spontane Spaltungsrate, und so sind das Neutron und die Gammastrahlungsrate relativ stark. Verglichen mit einem konkurrierenden thermoelektrischen Generator-Isotop wie Pu strahlen die Vereinigten Staaten einen 500mal größeren fluence von Neutronen aus, und seine höhere Gammaemission verlangt ein Schild, das — ungefähr 2 Zoll der Leitung für eine 1-Kilowatt-Quelle, verglichen mit 0.1 in für Pu 20mal dicker ist. Deshalb wird diese Anwendung von curium zurzeit unpraktisch betrachtet.

Eine viel versprechendere Anwendung des Cm soll Pu, ein passenderes Radioisotop für thermoelektrische Generatoren solcher als in Pacemakern erzeugen. Die Alternativwege Pu verwenden (n, γ) Reaktion von Np oder die deuteron Beschießung von Uran, das beide immer Pu als ein unerwünschtes Nebenprodukt — seit dem letzten Zerfall zu Tl mit der starken Gammaemission erzeugen.

Curium ist auch ein allgemeines Ausgangsmaterial für die Produktion höher transuranic Elemente und transactinides. So hat die Beschießung des Cm mit Sauerstoff (O) oder Magnesium (Mg) bestimmte Isotope des Seaborgiums (Sg) und Hassiums (Hs und Hs) nachgegeben. Kalifornium wurde entdeckt, als ein mikrogramm-großes Ziel von curium-242 mit 35 Alphateilchen von MeV mit dem Zyklotron an Berkeley bestrahlt wurde:

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Nur ungefähr 5,000 Atome des Kaliforniums wurden in diesem Experiment erzeugt.

Röntgenstrahl-Spektrometer

Die praktischste Anwendung des Cm — obwohl eher beschränkt, im Gesamtvolumen — ist als α-particle Quelle in den Alphateilchen-Röntgenstrahl-Spektrometern (APXS). Diese Instrumente wurden auf der Sojourner, dem Mars, Mars 96, Geist, Athena und Gelegenheitsrover installiert, um die Zusammensetzung und Struktur der Felsen auf der Oberfläche des Planeten Mars zu analysieren. APXS wurde auch im Landvermesser 5-7 Monduntersuchungen, aber mit einer Cm-Quelle verwendet.

Eine sorgfältig ausgearbeitete APXS Einstellung wird mit einem Sensorkopf ausgestattet, der sechs curium Quellen enthält, die die radioaktive Gesamtzerfall-Rate von mehreren Zehnen von millicuries (grob ein gigabecquerel) haben. Die Quellen werden auf der Probe zusammenfallen gelassen, und die Energiespektren der Alphateilchen und von der Probe gestreuten Protone werden analysiert (die Protonenanalyse wird nur in einigen Spektrometern durchgeführt). Diese Spektren enthalten quantitative Information über alle Hauptelemente in den Proben abgesehen von Wasserstoff, Helium und Lithium. Ein APXS wird auch durch Philae lander des Raumfahrzeugs von Rosetta verwendet, um die Oberfläche 67P/Churyumov-Gerasimenko Komet zu untersuchen.

Sicherheit

Infolge seiner hohen Radioaktivität muss curium und seiner Zusammensetzungen in passenden Laboratorien laut spezieller Maßnahmen behandelt werden. Wohingegen curium selbst größtenteils α-particles ausstrahlt, die von dünnen Schichten von allgemeinen Materialien gefesselt sind, strahlen einige seiner Zerfall-Produkte bedeutende Bruchteile des Betas und der Gammastrahlung aus, die einen mehr wohl durchdachten Schutz verlangen. Wenn verbraucht, ist curium excreted innerhalb von ein paar Tagen, und nur 0.05 % ist ins Blut vertieft. Von dort, ungefähr 45 % geht zur Leber, 45 % zu den Knochen, und die restlichen 10 % sind excreted. Im Knochen wächst curium innerhalb der Schnittstellen zum Knochenmark an und verteilt mit der Zeit nicht bedeutsam neu; seine Radiation zerstört Knochenmark und hört so rote Blutzellentwicklung auf. Die biologische Halbwertzeit von curium ist ungefähr 20 Jahre in der Leber und 50 Jahre in den Knochen. Curium ist in den Körper viel stärker über die Einatmung vertieft, und die erlaubte Gesamtdosis des Cm in der auflösbaren Form ist 0.3 μC. Die intravenöse Einspritzung des Cm und Cm, der Lösungen von Ratten enthält, hat das Vorkommen der Knochen-Geschwulst vergrößert, und Einatmung hat Lungen- und Leber-Krebs gefördert.

Isotope von Curium sind unvermeidlich in verausgabtem Kernbrennstoff mit einer Konzentration von ungefähr 20 g/tonne da. Unter ihnen haben die Isotope des Cm-Cm Zerfall-Zeiten von Tausenden von Jahren und müssen entfernt werden, um den Brennstoff für die Verfügung für neutral zu erklären. Das verbundene Verfahren schließt mehrere Schritte ein, wo curium zuerst getrennt und dann durch die Neutronbeschießung in speziellen Reaktoren zu kurzlebigem nuclides umgewandelt wird. Dieses Verfahren, Kernumwandlung, während gut dokumentiert, für andere Elemente, wird noch für curium entwickelt.

Bibliografie

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  • Penneman, R. A. und Keenan T. K. Der radiochemistry von Americium und curium, Univsity Kaliforniens, Los Alamos, Kalifornien, 1960

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