Transurane

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Die Transurane sind die Elemente mit einer höheren Ordnungszahl als Uran (größer als 92).

Eigenschaften

Alle Transurane sind radioaktiv mit Halbwertszeiten zwischen einigen 10.000.000 Jahren (selten, z. B. Plutonium-244) über Minuten bis zu Bruchteilen einer Sekunde (häufig). Einige Isotope der leichteren Transurane von Neptunium bis Curium haben Halbwertszeiten von einigen Jahrmillionen, Jahrtausenden oder Jahrhunderten. Sie entstehen in Kernreaktoren und machen einen Teil der langlebigen radioaktiven Abfälle aus.

Nach dem Uran mit der Ordnungszahl 92 beginnt die Reihe der Transurane mit dem Neptunium (Element 93). Neben dem für die Kernspaltung bedeutenden Element Plutonium (94) gehören auch Americium (95), Curium (96), Berkelium (97), Californium (98), Einsteinium (99), Fermium (100), Mendelevium (101), Nobelium (102) und Lawrencium (103) sowie alle weiteren schwereren Elemente (Transactinoide) zu den Transuranen.

Die hier namentlich genannten Transurane wurden in der Arbeitsgruppe um Glenn T. Seaborg hergestellt und charakterisiert; Seaborg erhielt dafür 1951 den Nobelpreis für Chemie.

Bis einschließlich des Elements 103, des Lawrenciums, gehören sie zusammen mit Thorium (90), Protactinium (91) und Uran (92) zur Gruppe der Actinoide.

Vorkommen und Gewinnung

Beim Abbrand eines schwach angereicherten Brennelementes (links) sinkt der Anteil an 238U, daraus entstehen auch Transurane

Aufgrund der geologisch gesehen kurzen Halbwertszeiten kommen Transurane in der Natur nicht oder nur in Spuren vor, die durch Neutroneneinfang und nachfolgenden Betazerfall des Urans entstehen, z. B.:

$ \mathrm {^{238}_{\ 92}U\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow[{23,5\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow[{2,3565\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu} $
Die angegebenen Zeiten sind Halbwertszeiten.

Einzige Ausnahme bildet das Plutonium 244Pu, das noch aus der Entstehungszeit des Sonnensystems stammt.[1]

Transurane lassen sich technisch aus Uran oder anderen Elementen mit hoher Ordnungszahl herstellen. Dazu werden solche Atomkerne mit Neutronen oder anderen Atomkernen beschossen; dabei auftretende Kernverschmelzungen ergeben Transurane.

Ursprüngliche Bedeutung des Wortes

Ursprünglich war Transuran eine kürzere Bezeichnung für ein künstliches superschweres Element. Das in winzigsten Spuren vorkommende Plutonium-244 aus der Entstehungszeit des Sonnensystems wurde erst 1971, lange nach der Prägung des Begriffes „Transuran“, entdeckt.[1] In der ursprünglichen Bedeutung müsste man daher heute von „Transplutonium-Elementen“ sprechen.

Siehe auch

Literatur

  • Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
  • Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger: The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Dordrecht 2006, ISBN 1-4020-3555-1.
  • Glenn T. Seaborg: Transuranium Elements: A Half Century; Literaturinformation; (online, PDF, 6,5 MiB)
  • Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: Traces of transuranium elements in terrestrial minerals? (online, PDF, 492 KiB)
  • Christian Schnier, Joachim Feuerborn, Bong-Jun Lee: The search for super heavy elements (SHE) in terrestrial minerals using XRF with high energy synchrotron radiation. (Online, PDF-Datei, 446 kB)

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 D. C. Hoffman, F. O. Lawrence, J. L. Mewherter, F. M. Rourke: "Detection of Plutonium-244 in Nature", in: Nature 1971, 234, 132–134; doi:10.1038/234132a0.

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