Fermium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Fermium kommt in der Natur nicht vor. Entdeckt wurde es in denselben Proben wie das Einsteinium, im Niederschlag des Tests Ivy Mike im November 1952. In Filterpapieren und Korallenmaterial fand das Team um Albert Ghiorso in Berkeley das Isotop Fermium-255, das sich in rund zwanzig Stunden halbiert. Es war über eine lange Kette von Neutroneneinfängen und Betazerfällen aus Uran entstanden. Die Entdeckung blieb zunächst geheim und wurde 1955 veröffentlicht.

Der Name ehrt Enrico Fermi, der 1942 in Chicago den ersten Kernreaktor in Betrieb genommen hatte und 1954 gestorben war. Fermi hatte schon früh untersucht, was geschieht, wenn man Atomkerne mit Neutronen beschießt, und so passt der Name zu der Art, wie das Element entsteht.

Heute entsteht Fermium in Hochflussreaktoren wie dem in Oak Ridge. Man bestrahlt Curium und Californium lange mit Neutronen, und über viele Neutroneneinfänge und Betazerfälle entstehen Einsteinium und schließlich Fermium. Die Mengen sind winzig. Das langlebigste Isotop, Fermium-257, hat eine Halbwertszeit von gut hundert Tagen.

Eigenschaften und Reaktionen

Fermium steht in Periode 7 und ist das zwölfte Actinoid, in der Actinoiden-Zeile zwischen Einsteinium links und Mendelevium rechts. Darüber, in der Lanthanoiden-Zeile, steht das Erbium. Die Konfiguration der Elektronen im Atom ist [Rn] 5f¹² 7s². Die Elektronegativität von 1,3 und der Schmelzpunkt von 1527 °C sind Schätzwerte, denn von Fermium wurde nie eine Metallprobe gemessen. Als Atommasse gilt 257 u, die Massenzahl des langlebigsten Isotops Fermium-257.

Die Chemie kennt man fast nur aus Versuchen mit Spuren, bei denen man das Verhalten im Ionenaustauscher verfolgt. In Lösung ist plus drei die Regel. Mit passenden Reduktionsmitteln lässt sich auch zweiwertiges Fermium erzeugen. Das passt zum Trend, dass die zweiwertige Stufe zum Ende der Reihe hin immer beständiger wird.

Viele Fermium-Isotope zerfallen durch Spontanspaltung, bei der sich der Kern ohne äußeren Anstoß in zwei Bruchstücke teilt. Fermium-256 tut das überwiegend, Fermium-257 zerfällt dagegen vor allem durch Alphastrahlung. Fachleute arbeiten damit in abgeschirmten Anlagen. Zu Gesundheitsrisiken im Alltag kommt es nicht, weil das Element nur in Spuren in Speziallabors existiert.

Forschung und Herstellung

Außerhalb der Forschung findet Fermium keine Verwendung. Wissenschaftlich ist Fermium wichtig, weil an ihm eine Grenze sichtbar wird, die Fermium-Lücke. Fermium-258 zerfällt mit einer Halbwertszeit von nur etwa 370 Mikrosekunden durch Spontanspaltung. Es bleibt also keine Zeit, ein weiteres Neutron einzufangen, und ein Betazerfall zum nächsten Element tritt nicht auf. Die Kette des Neutroneneinfangs endet daher beim Fermium. Schwerere Elemente lassen sich nur noch in Beschleunigern herstellen, indem man Atomkerne zum Verschmelzen bringt.

Die Forschung nutzt Fermium, um die Kernstruktur der schwersten Elemente zu verstehen. Am GSI in Darmstadt gelang 2024 an einzelnen Fermiumatomen eine Messung mit Laserlicht. Aus dem Spektrum erschlossen die Forscher, wie sich die Größe des Atomkerns von Isotop zu Isotop ändert. Solche Daten prüfen Rechenmodelle für Kerne, die man nur schwer direkt untersuchen kann.

Außerdem testet man mit Fermium Verfahren, die später bei noch schwereren und kurzlebigeren Elementen gebraucht werden.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Fermium (Fm)?

Häufige Fragen