Transplutonium-Elemente (chemie-master.de - Website für den Chemieunterricht)

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Transplutonium- elemente (TPE)
Bezeichnung für die sich an Plutonium anschließenden ausschließlich künstlich erzeugten chemischen Elemente mit den Ordnungszahlen Z > 94. Siehe auch: Actinoide, Transactinoide

Elementart: Metalle (Siehe: Relativistische Effekte)

Oxidationsstufe(n): **

Anordnung der Elektronen
1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	..	6s	6p	6d	7s	7p
2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10	14		2	6	**	2	6

Herstellung

Die Produktion künstlicher Elemente bis hin zum Fermium-256 (Z = 100) kann durch Beschuss schwerer Kerne mit Neutronen erreicht werden. Das nicht elektrisch geladene Neutron wird vom Kern eingefangen, unter Aussendung von beta-Strahlung wandelt sich ein Neutron in ein Proton um und es entsteht ein neuer Kern mit einer um den Wert 1 erhöhten Kernladungszahl, also der Kern eines neuen Elements. Auf diese Weise lassen sich zwar kleine, aber immerhin wägbare Mengen neuer Elemente gewinnen. Viel schwieriger wird die Situation bei den Elementen mit Z > 100. Die Erzeugung gelingt nur noch durch Beschuss von Atomkernen mit schweren Ionen. Die positiv geladenen Ionen müssen in großen Beschleunigeranlagen so stark beschleunigt werden, dass sie in der Lage sind, die elektrische Abstoßung des Zielkernes zu überwinden, um sich mit diesem vereinigen zu können. Die Produktionsraten sind sehr gering. Für die am meisten untersuchten Transactinoiden Rutherfordium und Seaborgium wird ²⁴⁸Cm (Halbwertszeit 3,40 * 10⁵ Jahre) als Ziel für den Beschuss mit geeigneten Schwerionen genutzt. ²⁴⁸Cm wird in einer Weltproduktion von jährlich nur 150 mg vor allem am Hochflussreaktor in Oak Ridge speziell für die Grundlagenforschung hergestellt.

Die entstehenden wenigen einzelnen Transactinoiden-Atome auf ihr chemisches Verhalten hin zu untersuchen, stellt die Forscher vor enorme experimentelle Herausforderungen. Um die Schwierigkeiten zu verdeutlichen: Vom Element Seaborgium lässt sich bei den heute vorhandenen technischen Möglichkeiten eine Menge von einem einzigen Atom pro Minute erzeugen. Das erzeugte Element zerfällt aber wieder mit einer Halbwertszeit von acht Sekunden! Drastischer noch stellt sich diese Problematik zum Beispiel beim

Element 112 dar. Auf Grund der kurzen Lebensdauer der wenigen erzeugten Atome kann deren chemisches Verhalten nur in der Weise untersucht werden, dass die gerade entstandenen Atome sofort auf eine vorbereitete Versuchsapparatur treffen, in der einzelne Atome an Hand ihres alpha-Zerfalls detektiert werden können. Da nur einzelne Atome und keine wägbaren Substanzmengen entstehen, ist es unmöglich, Schmelz- oder Siedetemperaturen für diese Elemente anzugeben.

Weiterführende Informationen (u.a. Illustration einer Schwerionen-Reaktion):

A. Kronenberg: Chemie der schwersten Elemente
Wer sich für die technische Durchführung der experimentellen Untersuchungen interessiert, findet hier weitere Informationen:

A. Kronenberg, Transactinide-2


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