Transuran-Element -Transuranium element

Nicht zu verwechseln mit dem Transactinid-Element .
Transurane
im Periodensystem
Wasserstoff Helium
Lithium Beryllium Bor Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Fluor Neon
Natrium Magnesium Aluminium Silizium Phosphor Schwefel Chlor Argon
Kalium Kalzium Scandium Titan Vanadium Chrom Mangan Eisen Kobalt Nickel Kupfer Zink Gallium Germanium Arsen Selen Brom Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirkonium Niob Molybdän Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silber Cadmium Indium Zinn Antimon Tellur Jod Xenon
Cäsium Barium Lanthan Cer Praseodym Neodym Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platin Gold Quecksilber (Element) Thallium Führen Wismut Polonium Astatin Radon
Franken Radium Aktinium Thorium Protaktinium Uran Neptunium Plutonium Americium Kurium Berkelium Kalifornien Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstädter Röntgen Copernicium Nihonium Flerovium Moskau Lebermorium Tennessin Oganesson
Z  > 92 (U)

Die Transurane (auch als Transurane bekannt ) sind die chemischen Elemente mit Ordnungszahlen größer als 92, was der Ordnungszahl von Uran entspricht . Alle diese Elemente sind synthetisch , instabil und zerfallen radioaktiv in andere Elemente.

Überblick

Periodensystem mit Elementen, die nach der Halbwertszeit ihres stabilsten Isotops gefärbt sind.
  Elemente, die mindestens ein stabiles Isotop enthalten.
  Leicht radioaktive Elemente: Das stabilste Isotop ist mit einer Halbwertszeit von über zwei Millionen Jahren sehr langlebig.
  Signifikant radioaktive Elemente: Das stabilste Isotop hat eine Halbwertszeit zwischen 800 und 34.000 Jahren.
  Radioaktive Elemente: Das stabilste Isotop hat eine Halbwertszeit zwischen einem Tag und 130 Jahren.
  Hochradioaktive Elemente: Das stabilste Isotop hat eine Halbwertszeit zwischen einigen Minuten und einem Tag.
  Extrem radioaktive Elemente: Das stabilste Isotop hat eine Halbwertszeit von weniger als einigen Minuten.

Von den Elementen mit den Ordnungszahlen 1 bis 92 kommen die meisten in der Natur vor, haben stabile Isotope (wie Wasserstoff ) oder sehr langlebige Radioisotope (wie Uran ) oder existieren als gemeinsame Zerfallsprodukte des Zerfalls von Uran und Thorium (z. B. Radon ). Die Ausnahmen sind die Elemente 43 , 61 , 85 und 87 ; Alle vier kommen in der Natur vor, aber nur in sehr kleinen Zweigen der Zerfallsketten von Uran und Thorium, und daher wurden alle außer Element 87 zuerst durch Synthese im Labor und nicht in der Natur entdeckt (und sogar Element 87 wurde aus gereinigten Proben davon entdeckt Elternteil, nicht direkt aus der Natur).

Alle Elemente mit höheren Ordnungszahlen wurden zuerst im Labor entdeckt, Neptunium und Plutonium später auch in der Natur. Sie sind alle radioaktiv , mit einer Halbwertszeit, die viel kürzer ist als das Alter der Erde , so dass alle ursprünglichen Atome dieser Elemente, falls sie jemals bei der Entstehung der Erde vorhanden waren, längst zerfallen sind. Spuren von Neptunium und Plutonium bilden sich in einigen uranreichen Gesteinen, und kleine Mengen werden bei atmosphärischen Atomwaffentests produziert . Diese beiden Elemente entstehen durch Neutroneneinfang in Uranerz mit anschließendem Betazerfall (z . B. 238 U + n → 239 U → 239 Np → 239 Pu ).

Alle Elemente, die schwerer als Plutonium sind, sind vollständig synthetisch ; sie entstehen in Kernreaktoren oder Teilchenbeschleunigern . Die Halbwertszeiten dieser Elemente zeigen einen allgemeinen abnehmenden Trend mit zunehmender Ordnungszahl. Es gibt jedoch Ausnahmen, darunter mehrere Isotope von Curium und Dubnium . Es wird angenommen, dass einige schwerere Elemente in dieser Reihe um die Ordnungszahlen 110–114 den Trend brechen und eine erhöhte nukleare Stabilität zeigen, die die theoretische Insel der Stabilität umfasst .

Schwere Transurane sind schwierig und teuer herzustellen, und ihre Preise steigen schnell mit der Ordnungszahl. Ab 2008 lagen die Kosten für waffenfähiges Plutonium bei etwa 4.000 $/Gramm, und Californium überstieg 60.000.000 $/Gramm. Einsteinium ist das schwerste Element, das in makroskopischen Mengen produziert wurde.

Transurane Elemente, die noch nicht entdeckt wurden oder entdeckt wurden, aber noch nicht offiziell benannt sind, verwenden die systematischen Elementnamen der IUPAC . Die Benennung von Transuranen kann eine Quelle von Kontroversen sein .

Entdeckung und Benennung von Transuran-Elementen

Siehe auch: Zeitleiste der Entdeckungen chemischer Elemente

Bisher wurden im Wesentlichen alle Transurane in vier Laboratorien entdeckt: dem Lawrence Berkeley National Laboratory in den Vereinigten Staaten (Elemente 93–101, 106 und gemeinsame Anerkennung für 103–105), dem Joint Institute for Nuclear Research in Russia (Elemente 102 und 114–118 und gemeinsamer Kredit für 103–105), das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Deutschland (Elemente 107–112) und RIKEN in Japan (Element 113).

  • Das Radiation Laboratory (jetzt Lawrence Berkeley National Laboratory ) an der University of California, Berkeley , hauptsächlich geleitet von Edwin McMillan , Glenn Seaborg und Albert Ghiorso , während 1945-1974:
    • 93. Neptunium , Np, benannt nach dem Planeten Neptun , da er in der Planetenfolge auf Uran und Neptun auf Uranus folgt (1940).
    • 94. Plutonium , Pu, benannt nach dem damaligen Planeten Pluto , folgt der gleichen Namensregel wie Neptunium und Pluto folgt Neptun im Sonnensystem (1940).
    • 95. Americium , Am, benannt, weil es ein Analogon zu Europium ist, und wurde daher nach dem Kontinent benannt, auf dem es erstmals hergestellt wurde (1944).
    • 96. Curium , Cm, benannt nach Pierre und Marie Curie , berühmten Wissenschaftlern, die die ersten radioaktiven Elemente (1944) separierten, da sein leichteres Analogon Gadolinium nach Johan Gadolin benannt wurde .
    • 97. berkelium , Bk, benannt nach der Stadt Berkeley , wo sich die University of California, Berkeley befindet (1949).
    • 98. californium , Cf, benannt nach dem Bundesstaat Kalifornien , in dem sich die Universität befindet (1950).
    • 99. einsteinium , Es, benannt nach dem theoretischen Physiker Albert Einstein (1952).
    • 100. Fermium , Fm, benannt nach Enrico Fermi , dem Physiker, der die erste kontrollierte Kettenreaktion hervorbrachte (1952).
    • 101. mendelevium , Md, benannt nach dem russischen Chemiker Dmitri Mendeleev , der als Hauptschöpfer des Periodensystems der chemischen Elemente gilt (1955).
    • 102. nobelium , Nein, benannt nach Alfred Nobel (1958). Diese Entdeckung wurde auch vom JINR behauptet, das es nach Frédéric Joliot-Curie Joliotium (Jl) nannte . IUPAC kam zu dem Schluss, dass das JINR das erste Element war, das das Element überzeugend synthetisierte, behielt aber den Namen Nobelium als tief in der Literatur verankert.
    • 103. lawrencium , Lr, benannt nach Ernest O. Lawrence , einem Physiker, der am besten für die Entwicklung des Zyklotrons bekannt ist, und der Person, für die das Lawrence Livermore National Laboratory und das Lawrence Berkeley National Laboratory (die Gastgeber der Schaffung dieser Transurane) sind benannt (1961). Diese Entdeckung wurde auch vom JINR behauptet, das den Namen Rutherfordium (Rf) nach Ernest Rutherford vorschlug . Die IUPAC kam zu dem Schluss, dass die Anerkennung geteilt werden sollte, wobei der in der Literatur verankerte Name Lawrencium beibehalten werden sollte.
    • 104. rutherfordium , Rf, benannt nach Ernest Rutherford , der für das Konzept des Atomkerns (1968) verantwortlich war. Diese Entdeckung wurde auch vom Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna , Russland (damals Sowjetunion ) behauptet, das hauptsächlich von Georgy Flyorov geleitet wurde : Sie benannten das Element Kurchatovium (Ku) nach Igor Kurchatov . IUPAC kam zu dem Schluss, dass Anerkennung geteilt werden sollte.
    • 105. dubnium , Db, ein Element, das nach der Stadt Dubna benannt ist, in der sich das JINR befindet. Ursprünglich von der Berkeley-Gruppe (1970) zu Ehren von Otto Hahn als "Hahnium" (Ha) bezeichnet , aber von der International Union of Pure and Applied Chemistry (1997) umbenannt. Diese Entdeckung wurde auch vom JINR behauptet, das es nach Niels Bohr Nielsbohrium (Ns) benannte . IUPAC kam zu dem Schluss, dass Anerkennung geteilt werden sollte.
    • 106. Seaborgium , Sg, benannt nach Glenn T. Seaborg . Dieser Name sorgte für Kontroversen, weil Seaborg noch am Leben war, wurde aber schließlich von internationalen Chemikern akzeptiert (1974). Diese Entdeckung wurde auch vom JINR behauptet. IUPAC kam zu dem Schluss, dass das Berkeley-Team das erste war, das das Element überzeugend synthetisierte.
  • Die Gesellschaft für Schwerionenforschung (Gesellschaft für Schwerionenforschung) in Darmstadt , Hessen, Deutschland, hauptsächlich geleitet von Gottfried Münzenberg , Peter Armbruster und Sigurd Hofmann , während 1980-2000:
    • 107. Bohrium , Bh, benannt nach dem dänischen Physiker Niels Bohr , wichtig für die Aufklärung der Struktur des Atoms (1981). Diese Entdeckung wurde auch vom JINR behauptet. IUPAC kam zu dem Schluss, dass die GSI das erste Element war, das das Element überzeugend synthetisierte. Das GSI-Team hatte ursprünglich Nielsbohrium (Ns) vorgeschlagen, um den Namensstreit um Element 105 zu lösen, aber dies wurde von IUPAC geändert, da es keinen Präzedenzfall für die Verwendung des Vornamens eines Wissenschaftlers in einem Elementnamen gab.
    • 108. hassium , Hs, benannt nach der lateinischen Form des Namens von Hessen , dem deutschen Bundesland , in dem dieses Werk aufgeführt wurde (1984). Diese Entdeckung wurde auch vom JINR behauptet. Die IUPAC kam zu dem Schluss, dass die GSI das erste Element war, das das Element überzeugend synthetisierte, und würdigte gleichzeitig die Pionierarbeit des JINR.
    • 109. meitnerium , Mt, benannt nach Lise Meitner , einer österreichischen Physikerin, die als eine der ersten Wissenschaftlerinnen die Kernspaltung untersuchte (1982).
    • 110. darmstadtium , Ds, benannt nach Darmstadt , Deutschland, der Stadt, in der dieses Werk aufgeführt wurde (1994). Diese Entdeckung wurde auch vom JINR behauptet, das den Namen Becquerelium nach Henri Becquerel vorschlug , und von der LBNL, die den Namen Hahnium vorschlug , um den Streit um Element 105 beizulegen (obwohl sie gegen die Wiederverwendung etablierter Namen für verschiedene Elemente protestiert hatte). IUPAC kam zu dem Schluss, dass die GSI das erste Element war, das das Element überzeugend synthetisierte.
    • 111. roentgenium , Rg, benannt nach Wilhelm Conrad Röntgen , dem Entdecker der Röntgenstrahlen (1994).
    • 112. Copernicium , Cn, benannt nach dem Astronomen Nicolaus Copernicus (1996).
  • Rikagaku Kenkyūsho (RIKEN) in Wakō, Saitama , Japan, hauptsächlich geführt von Kōsuke Morita :
    • 113. Nihonium , Nh, benannt nach Japan ( Nihon auf Japanisch ), wo das Element entdeckt wurde (2004). Diese Entdeckung wurde auch vom JINR behauptet. IUPAC kam zu dem Schluss, dass RIKEN das erste Element war, das das Element überzeugend synthetisierte.
  • Das Joint Institute for Nuclear Research (JINR) in Dubna, Russland, hauptsächlich geleitet von Yuri Oganessian , in Zusammenarbeit mit mehreren anderen Labors, darunter das Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), seit 2000:

Superschwere Elemente

Stellung der Transactinid-Elemente im Periodensystem.
Hauptartikel: Superschweres Element

Superschwere Elemente (auch als superschwere Atome bekannt, allgemein als SHE abgekürzt ) beziehen sich normalerweise auf die Transactinid-Elemente , die mit Rutherfordium (Ordnungszahl 104) beginnen. Sie wurden nur künstlich hergestellt und dienen derzeit keinem praktischen Zweck, da sie aufgrund ihrer kurzen Halbwertszeit nach sehr kurzer Zeit zerfallen, die von wenigen Minuten bis zu wenigen Millisekunden reicht (mit Ausnahme von Dubnium , das eine Halbwertszeit von hat über einen Tag), was es auch extrem schwierig macht, sie zu studieren.

Superschwere Atome wurden alle seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts hergestellt und werden im Zuge des technologischen Fortschritts im 21. Jahrhundert kontinuierlich hergestellt. Sie entstehen durch den Beschuss von Elementen in einem Teilchenbeschleuniger . Zum Beispiel erzeugt die Kernfusion von Californium -249 und Kohlenstoff -12 Rutherfordium -261. Diese Elemente werden in Mengen auf atomarer Ebene erzeugt, und es wurde kein Verfahren zur Massenerzeugung gefunden.

Anwendungen

Transurane können verwendet werden, um andere superschwere Elemente zu synthetisieren. Elemente der Insel der Stabilität haben potenziell wichtige militärische Anwendungen, einschließlich der Entwicklung kompakter Atomwaffen. Die potenziellen alltäglichen Anwendungen sind enorm; Das Element Americium wird in Geräten wie Rauchmeldern und Spektrometern verwendet .

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen