Transuran

Die transuranischen oder transuranischen Elemente sind chemische Elemente, deren Ordnungszahl höher als die von Uran ist, dh größer als 92. Dies sind alles Radionuklide ohne stabiles Isotop, das in Kernreaktoren am leichtesten künstlich hergestellt wird , und durch Teilchenbeschleuniger von bestimmte spezialisierte Forschungslabors für die schwersten (26 wurden in synthetisiertDezember 2016von Neptunium (93) bis Oganesson (118) wurde zu diesem Zeitpunkt kein Isotop mit einer Ordnungszahl von mehr als 118 beobachtet); oder möglicherweise von bestimmten Sternen wie dem Przybylski-Stern , dessen Absorptionsspektrum das Vorhandensein verschiedener Aktiniden zeigt

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Im Jahr 2008, der Selbstkostenpreis von einem Gramm dieser synthetischen Elemente war in der Größenordnung von € 2.500 ( $ 4.000 ) für das Plutonium 239 Pu Waffen Grad und 37,5 Mio. Euro (60 Millionen US - Dollar ) für californium 98 Vgl. Dies ist der Grund, warum Transuraner jenseits des Kaliforniums im Periodensystem wurden nur in Spuren produziert - höchstens einige hundert Atome, nur für wissenschaftliche Zwecke.

Mit zunehmender Ordnungszahl werden Transuraner schnell sehr instabil. Das Neptunium 93 Np und das Plutonium 94 Pu, die leichtesten von ihnen, haben Isotope, deren Halbwertszeit in Millionen von Jahren liegt, aber unter den folgenden Aktiniden erreichte nur das Kurium 96 cm noch 15,6 Millionen Jahre mit dem Isotop 247 cm und unter den Transactinide beobachtet, erreicht nur Dubnium 105 Db 16 Stunden mit dem Isotop 268 Db. Eine „ Insel der Stabilität “ hatte auf der vermutet worden 8 - ten Periode unter superactinide , sondern finden , wenn es tatsächlich unter ist Transactinoide Element der 7 - ten Periode .

Eigenschaften

Die ersten elf Transurane sind Aktiniden wie Thorium und Uran . Die vier leichtesten - Neptunium , Plutonium , Americium , Curium - werden in Kernreaktoren in erheblichen Mengen hergestellt, während die nächsten sieben nur im Labor synthetisiert werden.

Die folgenden vierzehn Transurane , die beobachtet wurden , werden genannt Transactinoide , weil sie über die befinden Aktiniden Familie im Periodensystem der Elemente .

Die chemischen Eigenschaften von Aktiniden stimmen mit der Periodizität überein, die während der ersten sechs Perioden des Periodensystems beobachtet wurde . Sie haben ein Verhalten, das an Lanthaniden erinnert , jedoch eine höhere Stabilität in hohen Oxidationsstufen (+5 und +6) aufgrund der stärker geladenen elektronischen Prozession von Aktiniden, die den Kern stärker gegen Elektronen abschirmt . Periphere Geräte. Andererseits weichen die chemischen Eigenschaften von Transaktiniden von der Periodizität der leichteren Elemente ab: Für Z >> 100 werden relativistische Effekte auf Elektronen in Wechselwirkung mit einem sehr stark geladenen Kern signifikant , bestimmte Korrekturen, die durch die Quantenelektrodynamik induziert werden, können nicht mehr sein vernachlässigt, sind die Näherungen, bei denen die Elektronen einzeln zur Bestimmung der Orbitale betrachtet werden, nicht mehr gültig, und Spin-Bahn-Kopplungseffekte verteilen die Energieniveaus und damit die elektronischen Unterschalen neu : Daraus folgt, dass die Verteilung der Elektronen um den Kern weniger und weniger gehorcht abzüglich der gut verifizierten Regeln für die ersten sechs Perioden , und dass die Eigenschaften der Elemente in diesem Bereich des Arrays nicht mehr entsprechend ihrer Gruppe vorhersehbar sind .

Somit wird das Element 118 Og eine sein soll Edelgas am Boden der aufgrund seiner Positionierung 18 th Spalt, aber es wäre tatsächlich ein fester Halbleiter benachbarten Eigenschaften eines Metalloids , während die Element 114 Fl , das eine sein sollen Beitrag -Übergang Metall in dem Boden der 14 - ten Spalte, würde eher die Eigenschaften eines Edelgases .

Das Copernicium 112 Cn, das sich unter den Übergangsmetallen befindet , hat auch bestimmte Eigenschaften, die näher am Edelgas liegen, und wäre auch gasförmig.

Entdeckung und Konfession

Künstliche Produktion

Transurane wurden hauptsächlich von drei spezialisierten Labors entdeckt:

Das Lawrence-Berkeley National Laboratory , Kalifornien , unter drei verschiedenen Direktoren:
- Edwin Mattison McMillan , der als erster ein transuranisches Element entdeckte:
  - 93 ( Neptunium , Np) im Jahr 1940, so benannt nach dem Planeten Neptun , weil es nach Uran kommt, so wie Neptun Uranus in der Reihenfolge der Planeten folgt .
- Glenn T. Seaborg , der nächste, der entdeckte:
  - 94 ( Plutonium , Pu) im Jahr 1940, benannt nach dem Planeten Pluto , gemäß der für Neptunium geltenden Namensregel, da Pluto Neptun in der Reihenfolge der Planeten folgt .
  - 95 ( americium , Am) im Jahr 1944, so benannt, weil es ein Analogon von Europium ist und nach dem Namen des Kontinents, auf dem es zuerst hergestellt wurde.
  - 96 ( Curium , Cm) im Jahr 1944 nach Pierre und Marie Curie , den berühmten Forschern, die die ersten radioaktiven Elemente isolierten.
  - 97 ( berkelium , Bk) im Jahr 1949, benannt nach der Stadt Berkeley , in der sich die Universität befindet.
  - 98 , ( Kalifornien , vgl.) 1950 nach Angaben des US-Bundesstaates Kalifornien , in dem sich die Universität befindet.
- Albert Ghiorso , der Mitglied des Seaborg-Teams war, als sie Curium , Berkelium und California produzierten , und der, nachdem er Regisseur geworden war, produzierte:
  - 99 ( einsteinium , Es) 1952, benannt nach dem großen Physiker Albert Einstein .
  - 100 ( Fermium , Fm) im Jahr 1952, benannt nach Enrico Fermi , dem Physiker, der die erste kontrollierte Kettenreaktion durchführte.
  - 101 ( Mendelevium , Md) im Jahr 1955, benannt nach dem russischen Chemiker Dmitri Mendeleïev , einem der beiden Männer, die das Periodensystem der chemischen Elemente entwickelten.
  - 102 ( Nobelium , Nr.) Im Jahr 1958, so benannt nach der ersten (jetzt ungültig gemachten) Behauptung seiner Entdeckung durch das Nobel-Institut in Oslo , Norwegen im Jahr 1957; die „ Transfermium Arbeitsgruppe “ der IUPAC - UIPPA doch im Jahr 1992 auf das Flerov Labor des zugeschrieben JINR in Dubna , in Russland , die Vaterschaft der Entdeckung dieses Elements, wenn man bedenkt , dass es in Dubna war , dass es offiziell war zuerst identifiziert. im Jahr 1966.
  - 103 ( lawrencium , Lr) im Jahr 1961, als Hommage an Ernest O. Lawrence , einen Physiker, der am besten dafür bekannt ist, das Zyklotron entwickelt zu haben , und nach dem das Lawrence Livermore National Laboratory (wo diese Transurane synthetisiert wurden) benannt ist.

Das Flerov-Labor für Kernreaktionen des Einheitlichen Instituts für Kernforschung (JINR) in Dubna , Russland , hat die Synthese der folgenden Methoden entwickelt:
- Drei sowjetisch - Ära Transactinoide , deren Name war Gegenstand einer intensiven Auseinandersetzung mit dem Rivalen Berkeley - Team im Rahmen des Kalten Krieges , ein Streit, der nur wurde beendet im Jahr 1997 von einem globalen Abkommen unter der Schirmherrschaft der IUPAC und dem war der Ursprung der systematischen Benennung der Elemente gewesen, um zukünftige Streitigkeiten dieser Art zu verhindern:
  - 104 ( Rutherfordium , Rf) im Jahr 1966, genannt Kourtchatovium (Ku) im gesamten Ostblock bis zum Fall der Berliner Mauer , als Hommage an den russischen Physiker Igor Kourtchatov , während die IUPAC den systematischen Namen unnilquadium annahm ; Die Fehde wurde 1997 mit der Übernahme des westlichen Namens für Element 104 als Hommage an den neuseeländischen Chemiker und Nobelpreisträger Ernest Rutherford im Austausch gegen den sowjetischen Namen für das nächste Element beigelegt .
  - 105 ( dubnium , Db) im Jahr 1968, im Westen hahnium (Ha) genannt, als Hommage an den deutschen Chemiker und Nobelpreisträger Otto Hahn , bis 1997.
  - 106 ( seaborgium , Sg) im Jahr 1974, benannt nach Glenn T. Seaborg , der umstritten war, da dieser zu dieser Zeit noch lebte, obwohl es einen Präzedenzfall mit Einsteinium gab ; Die Annahme dieses Namens trug jedoch dazu bei, den amerikanisch-sowjetischen Streit um die Benennung der Elemente 104, 105 und 106 im Jahr 1997 zu beenden.
- Sechs Transactinoide entdeckte in der postsowjetischen Ära und lange durch die bestimmungsgemäße systematischen Namen der IUPAC während des Wartens formell bestätigt und von dieser Organisation benannt zu werden, ein neuer Streit im Jahr 2006 über die aufgekommen oganesson :
  - 113 ( Nihonium , Nh) im Jahr 2003 in Zusammenarbeit mit dem LNLL von Livermore , Kalifornien
  - 114 ( flerovium , fl) im Jahr 1998
  - 115 ( moscovium , Mc) im Jahr 2004 in Zusammenarbeit mit dem LNLL von Livermore , Kalifornien
  - 116 ( Livermorium , Lv) im Jahr 2000
  - 117 ( tennesse , Ts) im Jahr 2010 in Zusammenarbeit mit der GSI
  - 118 ( oganesson , Og) im Jahr 2002 in Zusammenarbeit mit dem LNLL von Livermore , Kalifornien ; In einem Kontext erneuter Spannungen zwischen Russen und Amerikanern beschloss das russische Team einseitig, dieses Element московий (" Moskowium ", Symbol Mk) in Bezug auf das umstrittene Moskauer Gebiet, in dem sich Dubna befindet , zu nennen, hörte das US-Team.

Die Schwerionenforschung (GSI, für Gesellschaft für Schwer mbH ) in Darmstadt , Hessen ( Deutschland ) unter der Leitung von Peter Armbruster , der synthetisierte:
- 107 ( Bohrium , Bh) im Jahr 1981, ein Wort aus dem Namen des dänischen Physikers Niels Bohr , der maßgeblich zur Aufklärung der Struktur des Atoms beitrug. Die Gruppe schlug zunächst den Namen Nielsbohrium vor, doch schließlich wurde Bohrium angenommen.
- 108 ( Hassium , Hs) im Jahr 1984, also nach dem lateinischen Form genannt Hassia des Landes von Hessen , wo die GSI befindet sich , ähnlich den Namen Californium .
- 109 ( Meitnerium , Mt) im Jahr 1982, benannt nach Lise Meitner , einer deutschen Physikerin, die als eine der ersten an der Untersuchung der Kernspaltung beteiligt war.
- 110 ( darmstadtium , Ds) im Jahr 1994, nach der Stadt Darmstadt , Deutschland, wo sich die GSI befindet , ähnlich dem Namen berkelium .
- 111 ( Röntgen , Rg) 1994, benannt nach Wilhelm Röntgen, der Röntgenstrahlen entdeckte.
- 112 ( Copernicium , Cn) im Jahr 1996, benannt als Hommage an Nicolas Copernicus , der die astronomischen Vorstellungen seiner Zeit revolutionierte.

Präsenz in der Natur

Einige Sterne scheinen unterschiedliche Aktiniden zu produzieren.

Eine Studie aus dem Jahr 2008 zeigt, dass die Linien , die den folgenden Actiniden entsprechen, im Absorptionsspektrum des Przybylski-Sterns identifiziert worden wären : Actinium (Ac), Protactinium (Pa), Neptunium (Np), Plutonium (Pu), Americium (Am), Curium (Cm), Berkelium (Bk), California (Cf), Einsteinium (Es).

Liste der Transurane

Nr. 93: Neptunium Np
Nr. 94: Plutonium Pu
Nr. 95: Americium Am
Nr. 96: Curium Cm
Nr. 97: Berkelium Bk
Nr. 98: californium Vgl
Nr. 99: Einsteinium Es
Nr. 100: Fermium Fm
Nr. 101: Mendelevium Md
Nr. 102: Nobelium Nr
Nr. 103: Lawrencium Lr
Transactinide :
- Nr. 104: Rutherfordium Rf
- Nr. 105: Dubnium Db
- Nr. 106: Seaborgium Sg
- Nr. 107: Bohrium Bh
- # 108: Hassium Hs
- n ° 109: meitnerium Mt
- Nr. 110: Darmstadtium Ds
- Nr. 111: Röntgen Rg
- Nr. 112: Copernicium Cn
- Nr. 113: Nihonium Nh
- Nr. 114: Flerovium Fl
- Nr. 115: Moscovium Mc
- # 116: Livermorium Lv
- Nr. 117: Tennesse Ts
- # 118: oganesson Og
- Nr. 119: Ununennium Uue *
- Nr. 120: Unbinilium Ubn *
Familie von Superactiniden :
- Nr. 121: Unbiunium Ubu *
- Nr. 122: Unbibium Ubb *
- Nr. 123: Unbitrium Ubt *
- Nr. 124: Ubq- Unbiquadium *
- Nr. 125: Unbipentium Ubp *
- Nr. 126: Unbihexium Ubh *
- Nr. 127: Unbiseptium Ubs *
- Nr. 128: Unbioctium Ubo *
- Nr. 129: Unbiennium Ube *
- Nr. 130: Untrinilium Utn *
- Nr. 131: Untriunium Utu *
- Nr. 132: Untribium Utb *
- Nr. 133: Untritrium Utt *
- Nr. 134: Triquadium Utq *
- Nr. 135: Untripentium Utp *
- Nr. 136: Untrihexium Uth *
- Nr. 137: Untriseptium Uts *
- Nr. 138: Untrioctium Uto *
- Nr. 139: Untriennium Ute *
- Nr. 140: Unquadnilium Uqn *
- Nr. 141: Unquadunium Uqu *
- Nr. 142: Unquadbium Uqb *
- Nr. 143: Unquadtrium Uqt *
- Nr. 144: Unquadquadium Uqq *
- Nr. 145: Unquadpentium Uqp *
- n ° 146: unquadhexium Uqh *
- Nr. 147: Unquadseptium Uqs *
- Nr. 148: Unquadoctium Uqo *
- Nr. 149: Unquadennium Uqe *
- Nr. 150: Unpentnilium Upn *
- Nr. 151: Unpentunium Upu *
- Nr. 152: Unpentbium Upb *
- Nr. 153: Unpenttrium Upt *
- Nr. 154: Unpentquadium Upq *?
- Nr. 155: Unpentpentium Upp *?
- Nr. 156: Unpenthexium Uph *?
- Nr. 157: Unpentseptium Ups *?

[*] Diese Elemente wurden noch nicht beobachtet und ihre Existenz bleibt daher mutmaßlich.

Beachten Sie, dass das Konzept des Superactinids eine Frage der Chemie ist, die von der elektronischen Prozession abhängt, die mit Atomkernen verbunden ist. Daher ist die genaue Anzahl der Superactinide unbekannt, da wir nicht genau wissen, wie sich die 7g- Schicht füllen würde .

Anmerkungen und Referenzen

(en) VF Gopka , AV Juschtschenko , VA Juschtschenko , IV Panov und Ch. Kim , „ Identifizierung von Absorptionslinien von Aktiniden mit kurzer Halbwertszeit im Spektrum von Przybylskis Stern (HD 101065) “ , Kinematik und Physik von Celestial Bodies , vol. 24, n o 2April 2008, p. 89-98 ( DOI 10.3103 / S0884591308020049 , online lesen ).
Gasphasenchemie superschwerer Elemente "Archivierte Kopie" (Version vom 20. Februar 2012 im Internetarchiv ) : Vortrag von Heinz W. Gäggeler, November 2007 - Seite konsultiert am 07.07.2009.
FLNR-Bericht 2008 an JINR : „Chemie der Elemente 112 und 114“, S. 87, abgerufen am 07.08.2009.
" Chemie des Hassiums " , Gesellschaft für Schwerionenforschung mbH , 2002(abgerufen am 31. Januar 2007 )
" Anzeige eines 112 gasförmigen Elements "

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