Actinium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Actinium zählt zu den seltensten natürlichen Elementen. Es entsteht in der Zerfallsreihe von Uran-235, und sein langlebigstes Isotop, Actinium-227, hat eine Halbwertszeit von rund 22 Jahren. In Uranerzen steckt davon je Tonne Uran nur ein Bruchteil eines Milligramms. Aus Erzen lässt es sich nicht wirtschaftlich gewinnen, denn der Aufwand stünde in keinem Verhältnis zur Ausbeute.

Debierne, ein Mitarbeiter und Freund der Curies, fand 1899 in den Rückständen der Pechblende eine neue radioaktive Substanz. Sie verhielt sich chemisch wie Lanthan, und das machte die Abtrennung schwierig. Unabhängig davon beschrieb Friedrich Giesel 1902 in Deutschland ein Element, das er Emanium nannte. Es war dasselbe, und der Name Actinium setzte sich durch. Er stammt vom griechischen aktis für Strahl.

Heute stellt man Actinium-227 künstlich her: Radium-226 wird in einem Kernreaktor mit Neutronen beschossen, wandelt sich über Radium-227 in Actinium-227 um und wird dann chemisch abgetrennt. Es fällt nur in kleinen Mengen an und wird in Speziallabors gehandhabt.

Eigenschaften und Reaktionen

Actinium steht in Periode 7 und ist das erste Actinoid. In der Tabelle zeigt man die Actinoide meist als eigene Zeile unter dem Hauptteil, und Actinium steht dort unter dem Lanthan. Rechts davon folgt das Thorium. Es hat die Elektronenkonfiguration [Rn] 6d¹ 7s² und die Elektronegativität 1,1, der Atomradius beträgt 195 pm. Die Dichte beträgt 10,07 g/cm³; das Metall schmilzt bei 1051 °C und siedet erst bei 3198 °C. Als Atommasse gilt 227 u, die Massenzahl von Actinium-227.

Chemisch ist Actinium dem Lanthan sehr ähnlich. Es ist ein weiches, unedles Metall, das mit Wasser Wasserstoff freisetzt und sich an der Luft mit einer Oxidschicht überzieht. In Verbindungen tritt es fast nur als dreifach positives Ion auf. Wegen dieser Ähnlichkeit ließ es sich lange kaum von Lanthan und den Lanthanoiden unterscheiden. Mit ihm beginnt die Reihe der Elemente, in der die 5f-Unterschale aufgefüllt wird, obwohl Actinium selbst noch kein 5f-Elektron hat.

Die Strahlung ist für das Element bestimmend. Actinium-227 sendet Beta- und Alphastrahlung aus und zerfällt über eine Kette weiterer Radionuklide. Je Gramm strahlt es weit stärker als Radium. Die Luft in der Umgebung wird dabei angeregt, sodass das Metall im Dunkeln blau schimmert. Im Körper lagert sich Actinium vor allem in Knochen und Leber ab, wo es das Gewebe dauerhaft bestrahlt. Nur geschulte Fachleute dürfen unter strengen Auflagen damit umgehen.

Forschung und Herstellung

Außerhalb von Labor und Klinik hat Actinium keine Anwendung. In der Forschung diente Actinium-227 gemeinsam mit Beryllium als Neutronenquelle, weil Alphateilchen aus Beryllium Neutronen herausschlagen. Auch als Tracer zur Untersuchung der Durchmischung der Ozeane wird es genutzt.

Große Aufmerksamkeit bekommt das Isotop Actinium-225 mit einer Halbwertszeit von rund zehn Tagen. In einer einzigen Zerfallskette sendet es mehrere Alphateilchen aus. Alphateilchen geben ihre Energie auf wenigen Zelldurchmessern ab, was für die Behandlung von Tumoren günstig ist. Bei der Alpha-Radioligandentherapie koppelt man das Isotop an ein Molekül, das gezielt an Krebszellen bindet, etwa an ein Merkmal von Prostatakrebs. So zerstört die Strahlung vor allem die kranken Zellen und schont das umgebende Gewebe weitgehend. Die Verfahren werden überwiegend in klinischen Studien erprobt.

Das Problem ist die Herstellung. Actinium-225 gewinnt man aus dem Zerfall von Thorium-229, das aus alten Uran-233-Beständen stammt, oder erzeugt es in Teilchenbeschleunigern. Die verfügbaren Mengen sind klein und begrenzen bisher, wie viele Patientinnen und Patienten behandelt werden können.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Actinium (Ac)?

Häufige Fragen