Einsteinium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Das erste Einsteinium entstand nicht im Labor, sondern bei einem Kernwaffentest. Beim Test Ivy Mike im November 1952 auf einem Atoll im Pazifik fingen Urankerne in kürzester Zeit viele Neutronen ein und wandelten sich durch Betazerfälle in schwerere Elemente um. Forscher in Berkeley, Argonne und Los Alamos untersuchten Filterpapiere, die Flugzeuge aus der Wolke gesammelt hatten, und später auch Korallenmaterial vom Atoll. Albert Ghiorso und sein Team trennten daraus winzige Mengen des Elements 99 ab. Es war das Isotop Einsteinium-253, das sich in gut zwanzig Tagen halbiert.

Die Ergebnisse blieben zunächst unter Verschluss. Unabhängig davon hatte man 1954 in Berkeley mit Stickstoff-Ionen und Uran im Zyklotron einzelne Atome des Elements hergestellt. 1955 erschien die Veröffentlichung, und der Name ehrt Albert Einstein, der im Frühjahr desselben Jahres gestorben war.

Heute stellt man Einsteinium im Hochflussreaktor von Oak Ridge her. Dort bestrahlt man Curium und Californium über lange Zeit mit Neutronen. Aus Californium-252 entsteht auf diesem Weg Einsteinium-253. Die Ausbeute liegt bei Mikrogramm bis wenigen Milligramm, und die Abtrennung erfolgt in abgeschirmten Kammern. Das langlebigste Isotop, Einsteinium-252, hat eine Halbwertszeit von gut einem Jahr.

Eigenschaften und Reaktionen

Einsteinium steht in Periode 7 und ist das elfte Actinoid, in der Actinoiden-Zeile zwischen Californium links und Fermium rechts. Darüber, in der Lanthanoiden-Zeile, steht das Holmium. Als Elektronenkonfiguration ergibt sich [Rn] 5f¹¹ 7s². Die Elektronegativität von 1,3 ist ein Schätzwert, der Schmelzpunkt von 860 °C wurde an winzigen Proben gemessen und ist entsprechend unsicher. Als Atommasse gilt 252 u, die Massenzahl des langlebigsten Isotops Einsteinium-252.

In Verbindungen ist plus drei die Regel, wie bei den Nachbarn. Zweiwertiges Einsteinium ist ebenfalls nachgewiesen, und das passt zum Trend, dass die zweiwertige Stufe zum Ende der Actinoiden-Reihe hin wichtiger wird. Man hat Halogenide und ein Oxid in kleinsten Mengen hergestellt. Das Metall verdampft vergleichsweise leicht.

Das größte Hindernis ist die eigene Strahlung. Die Isotope zerfallen so schnell und mit so viel Energie, dass sich eine Probe aufheizt und ihre Kristallordnung verliert. Einsteinium-253 wandelt sich zudem durch Alphazerfall in Berkelium-249 um, Einsteinium-254 in Berkelium-250. Eine Probe ändert also laufend ihre Zusammensetzung. Weil sich Einsteinium im Körper in den Knochen anreichern würde, arbeitet man nur in geschlossenen, abgeschirmten Anlagen.

Forschung und Herstellung

Außerhalb der Forschung gibt es keine Verwendung, dafür reichen die Mengen nicht. Einsteinium diente aber als Zielmaterial für die nächste Entdeckung: 1955 beschossen Forscher rund eine Milliarde Atome Einsteinium-253 mit Alphateilchen und erzeugten damit das Mendelevium.

Im Jahr 2021 gelang einem Team am Lawrence Berkeley National Laboratory ein Durchbruch der Messtechnik. Es untersuchte mit Röntgenstrahlung eine Probe von weniger als 250 Nanogramm Einsteinium-254 und bestimmte erstmals die Bindungslänge zwischen einem Einsteiniumion und den umgebenden Atomen eines Moleküls. Ein Nanogramm ist ein Milliardstel Gramm. Die Probe stammte aus Oak Ridge. Das Experiment musste rasch ablaufen, weil sich die Probe durch den Zerfall ständig veränderte.

Solche Messungen zeigen, ob sich die Trends der Actinoide bis zum Ende der Reihe fortsetzen, und sie liefern Prüfwerte für Rechenmodelle der schweren Elemente.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Einsteinium (Es)?

Häufige Fragen