Curium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Curium gibt es in der Natur nicht. Das langlebigste Isotop, Curium-247, hat eine Halbwertszeit von rund 16 Millionen Jahren, viel weniger als das Alter der Erde. Andere Isotope zerfallen schneller: Curium-244 halbiert sich in rund 18 Jahren, Curium-242 in gut fünf Monaten. Entstehen kann Curium nur durch Kernreaktionen. In Reaktoren bilden sich kleinste Mengen, wenn Plutonium und Americium über viele Neutroneneinfänge und Betazerfälle zu schwereren Kernen aufsteigen.

Seaborg, James und Ghiorso beschossen 1944 Plutonium-239 mit Alphateilchen und erzeugten Curium-242. Die Menge war so klein, dass man sie nicht sehen konnte. Man erkannte das neue Element an seiner Strahlung und an seinem chemischen Verhalten. Erst 1947 gelang es Louis Werner und Isadore Perlman, eine sichtbare Menge als Curiumhydroxid abzutrennen. Marie und Pierre Curie hatten die Radioaktivität erforscht und Polonium und Radium entdeckt, daran erinnert der Name.

Eigenschaften und Reaktionen

Curium steht in Periode 7 und ist das achte Actinoid, in der Tabelle in der Actinoiden-Zeile zwischen Americium links und Berkelium rechts. Darüber, in der Lanthanoiden-Zeile, steht das Gadolinium. Wie dieses hat Curium eine halb gefüllte f-Schale und ein d-Elektron, die Elektronenkonfiguration lautet [Rn] 5f⁷ 6d¹ 7s². Die Elektronegativität beträgt 1,3, die Dichte 13,51 g/cm³ und der Schmelzpunkt 1345 °C. Der Siedepunkt 3127 °C beruht nur auf Schätzungen. Als Atommasse gilt 247 u, die Massenzahl des langlebigsten Isotops Curium-247.

Curium ist ein silbrig glänzendes Metall, das an der Luft anläuft. Fast immer tritt es dreiwertig auf, ebenso wie das Gadolinium. Das Ion Cm³⁺ besitzt die besonders stabile, halb gefüllte 5f-Schale. Vierwertiges Curium kennt man nur aus wenigen Verbindungen, etwa dem Oxid und dem Fluorid.

Alle Curium-Isotope sind stark radioaktiv. Die Alphastrahlung setzt viel Wärme frei, und Curium-242 zerfällt dabei zu Plutonium-238. Curium-244 spaltet sich außerdem spontan, wobei Neutronen frei werden. Gelangt das Element in den Körper, lagert es sich in Knochen und Leber ab und bestrahlt sie von innen. Es wird deshalb nur von Fachleuten in abgeschirmten, dichten Kammern gehandhabt.

Forschung und Herstellung

Curium hat keine Alltagsverwendung. Sein bekanntester Einsatz ist die Raumfahrt: Curium-244 dient als Alphaquelle in Alpha-Partikel-Röntgenspektrometern, kurz APXS. Die Alphateilchen treffen eine Gesteins- oder Bodenprobe. Sie regen deren Atome zur Aussendung charakteristischer Röntgenstrahlung an, und ein Teil der Teilchen wird zurückgestreut. Aus beidem lässt sich ablesen, welche Elemente in welchem Anteil in der Probe stecken. Solche Geräte arbeiten auf den Marsrovern Spirit, Opportunity und Curiosity. Schon in den 1960er-Jahren untersuchten die Surveyor-Sonden den Mondboden mit einer Curium-242-Quelle.

Weil Curium-242 und Curium-244 so viel Wärme abgeben, hat man sie auch als Wärmequelle für Radionuklidbatterien untersucht. Durchgesetzt hat sich dafür Plutonium-238.

Für die Forschung stellt man Curium in Hochflussreaktoren aus Plutonium und Americium her. Curium-248 dient als Zielmaterial, um superschwere Elemente herzustellen, etwa das Livermorium. Auch die Chemie von Curium ist ein Forschungsfeld, denn sie liefert Vergleichswerte für die schwersten Actinoide.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Curium (Cm)?

Häufige Fragen