Curio

propiedades
[ Rn ] 5 f 7 6 d 1 7 s 2 96 cm Tabla periódica
Generalmente
Nombre , símbolo , número atómico	Curio, Cm, 96
Categoría de elemento	Actínidos
Grupo , período , bloque	Ac , 7 , f
Mirar	metal blanco plateado
número CAS	7440-51-9
Atómico
Masa atomica	247,0703 u
Radio atómico	174.3 pm pm
Configuración electronica	[ Rn ] 5 f 7 6 d 1 7 s 2
1. Energía de ionización	5.99141 (25) eV ≈ 578.08 kJ / mol
2. Energía de ionización	12.4 (4) eV ≈ 1 200 kJ / mol
3. Energía de ionización	Vigésimo.1 (4) eV ≈ 1 940 kJ / mol
4. Energía de ionización	37.7 (4) eV ≈ 3 640 kJ / mol
5. Energía de ionización	51.0 (1,9 eV) ≈ 4 920 kJ / mol
Físicamente
Estado fisico	firmemente
Estructura cristalina	hexagonal
densidad	13,51 g / cm 3
Punto de fusion	1613 K (1340 ° C)
punto de ebullición	3383 K (3110 ° C)
Volumen molar	18.05 · 10 −6 m 3 · mol −1
Conductividad térmica	10 W m −1 K −1 a 300 K
Químicamente
Estados de oxidación	(+2), +3 , +4
Potencial normal	−2,06 V (Cm 3+ + 3 e - → Cm)
Electronegatividad	1.3 ( escala de Pauling )
Isótopos
isótopo NUEVA HAMPSHIRE t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 240 cm {syn.} 27 días α  (≈ 100%) 6.397 236 Pu ε  (<0,5%) 0,215 240 a. M. SF  (3,9 10 −6  %) ? ? 241 cm {syn.} 32,8 días ε  (99,0%) 0,767 241 Encendido α  (1,0%) 6.185 237 Pu 242 cm {syn.} 162.8 d α  (≈ 100%) 6.216 238 Pu SF  (6,2 10 −6  %) ? ? 243 cm {syn.} 29,1 a α  (≈ 100%) 6.169 239 Pu ε  (0,29%) 0,009 243 Encendido SF  (5,3 10 −9  %) ? ? 244 cm {syn.} 18,1 a α  (≈ 100%) 5,902 240 pu SF  (1,37 10 −4  %) ? ? 245 cm {syn.} 8500 a α  (≈ 100%) 5.623 241 Pu SF  (6,1 10 −7  %) ? ? 246 cm {syn.} 4760 a α  (≈ 100%) 5.475 242 Pu SF  (0,02615%) ? ? 247 cm {syn.} 15,6 · 10 6  a α  (≈ 100%) 5.353 243 Pu 248 cm {syn.} 348.000 a α  (91,61%) 5.162 244 Pu SF  (8,39%) ? ? 249 cm {syn.} 64,15 min β -  (100%) 0,90 249 Bk 250 cm {syn.} 8300 a SF  (74%) ? ? α  (18%) 5.169 246 Pu β -  (8%) 0,037 250 Bk
Para otros isótopos, consulte la lista de isótopos.
Información sobre peligros y seguridad
Radioactivo
Etiquetado de peligro GHS sin clasificación disponible
En la medida de lo posible y habitual, se utilizan unidades SI . A menos que se indique lo contrario, los datos proporcionados se aplican a condiciones estándar .

El curio es un elemento químico producido artificialmente con el símbolo de elemento Cm y el número atómico 96. En la tabla periódica está en el grupo de actínidos ( período 7 , bloque f ) y es uno de los elementos transuránicos . Curium lleva el nombre de los investigadores Marie Curie y Pierre Curie .

El curio es un metal radiactivo , de color blanco plateado, de gran dureza . Se forma en reactores nucleares , una tonelada de combustible nuclear gastado contiene unos 20 g de media.

El curio se produjo por primera vez a partir del elemento más ligero plutonio en el verano de 1944 ; el descubrimiento inicialmente no se publicó. No fue hasta un programa de radio estadounidense para niños que el explorador Glenn T. Seaborg, como invitado en el programa, reveló la existencia del público respondiendo afirmativamente a la pregunta de un joven oyente sobre si se habían descubierto nuevos elementos.

El curio es un potente emisor α ; ocasionalmente se utiliza en baterías de radionúclidos debido a la gran cantidad de calor generado durante la desintegración . También se utiliza para generar ²³⁸ Pu para baterías de radionúclidos de baja radiación gamma, por ejemplo, en marcapasos cardíacos . El elemento también se puede utilizar como material de partida para la producción de transactínidos y elementos transuránicos superiores . También sirve como fuente de radiación α en espectrómetros de rayos X, con los que, entre otras cosas, los rovers de Marte Sojourner , Spirit y Opportunity analizan químicamente las rocas en la superficie del planeta Marte . Se suponía que el módulo de aterrizaje Philae de la sonda espacial Rosetta lo usaría para examinar la superficie del cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko .

historia

Glenn T. Seaborg

Ciclotrón de 60 pulgadas

Curium fue descubierto en el verano de 1944 por Glenn T. Seaborg y sus colaboradores Ralph A. James y Albert Ghiorso . En su serie de experimentos, utilizaron un ciclotrón de 60 pulgadas en la Universidad de California en Berkeley . Después del neptunio y el plutonio , fue el tercer transurano descubierto desde 1940 . Su producción tuvo éxito incluso antes que la del elemento americio, que es un lugar más bajo en el número atómico .

Los óxidos de los elementos iniciales se utilizaron principalmente para crear el nuevo elemento . Para ello, se aplicó en primer lugar una solución de nitrato de plutonio (con el isótopo ²³⁹ Pu) a una hoja de platino de aproximadamente 0,5 cm ² , luego se evaporó la solución y luego se calcinó el residuo para obtener óxido (PuO ₂ ). Después del bombardeo en el ciclotrón, el revestimiento se disolvió usando ácido nítrico y luego se precipitó de nuevo como hidróxido usando una solución acuosa concentrada de amoníaco ; el residuo se disolvió en ácido perclórico . La separación adicional tuvo lugar con intercambiadores de iones . En esta serie de experimentos se produjeron dos isótopos diferentes: ²⁴² cm y ²⁴⁰ cm.

Generaron el primer isótopo ²⁴² Cm en julio / agosto de 1944 bombardeando ²³⁹ Pu con partículas α . El isótopo deseado y un neutrón se crean en la llamada reacción (α, n) :

${\ displaystyle \ mathrm {^ {239 \! \,} _ {\ 94} Pu \ + \ _ {2} ^ {4} He \ \ longrightarrow \ _ {\ 96} ^ {242} Cm \ + \ _ {0} ^ {1} n}}$

La identificación se realizó de manera inequívoca sobre la base de la energía característica de la partícula α emitida durante la desintegración. Se determinó que la vida media de esta desintegración α era de 150 días por primera vez (162,8 d).

${\ displaystyle \ mathrm {^ {242} _ {\ 96} Cm \ \ longrightarrow \ _ {\ 94} ^ {238} Pu \ + \ _ {2} ^ {4} He}}$

El segundo isótopo de vida más corta de ²⁴⁰ cm, que también se forma al bombardear ²³⁹ Pu con partículas α, no se descubrió hasta más tarde en marzo de 1945:

${\ displaystyle \ mathrm {^ {239} _ {\ 94} Pu \ + \ _ {2} ^ {4} He \ \ longrightarrow \ _ {\ 96} ^ {240} Cm \ + \ 3 \ _ {0 } ^ {1} n}}$

Se determinó que la vida media de la desintegración α posterior era de 26,7 días por primera vez (27 días).

Debido a la Segunda Guerra Mundial en curso , inicialmente no se publicó el descubrimiento del nuevo elemento. El público solo se enteró de su existencia de una manera sumamente curiosa: en el programa de radio estadounidense Quiz Kids del 11 de noviembre de 1945, uno de los jóvenes oyentes preguntó a Glenn Seaborg, quien apareció como invitado en el programa, si había nuevos. durante la Segunda Guerra Mundial en el curso de la investigación sobre armas nucleares se descubrieron elementos. Seaborg respondió afirmativamente, revelando así la existencia del elemento al mismo tiempo que la del siguiente elemento inferior, el americio. Esto sucedió antes del anuncio oficial en un simposio de la American Chemical Society .

El descubrimiento del curio ( ²⁴² cm, ²⁴⁰ cm), su producción y la de sus compuestos fueron posteriormente patentados con el nombre de Elemento 96 y sus composiciones , con el único inventor llamado Glenn T. Seaborg.

El nombre curio se eligió por analogía con gadolinio , el metal de tierras raras que está exactamente por encima del curio en la tabla periódica . La elección del nombre honró a la pareja Marie y Pierre Curie , cuyo trabajo científico en el estudio de la radiactividad había sido pionero. Siguió el nombre de gadolinio , que recibió su nombre del famoso explorador de las tierras raras, Johan Gadolin : Como nombre del elemento del número atómico 96 nos gustaría proponer "curio", con el símbolo Cm. La evidencia indica que el elemento 96 contiene siete electrones 5f y, por lo tanto, es análogo al elemento gadolinio con sus siete electrones 4f en la serie regular de tierras raras. Sobre esta base, el elemento 96 recibe el nombre de los Curie de una manera análoga a la denominación del gadolinio, en la que se homenajeó al químico Gadolin.

• 

  Marie Curie

• 

  Pierre Curie

La primera cantidad mensurable de curio fue producida en 1947 en forma de hidróxido por Louis B. Werner e Isadore Perlman . Esto fue 40 μg de ²⁴² Cm, que fue creado por el bombardeo de neutrones de ²⁴¹ Am. En su forma elemental, solo se produjo en 1951 mediante la reducción del fluoruro de curio (III) con bario .

Ocurrencia

El isótopo de vida más larga, ²⁴⁷ cm, tiene una vida media de 15,6 millones de años. Por esta razón, todo el curio primordial que contenía la tierra cuando se formó ahora se ha desintegrado. El curio se produce artificialmente en pequeñas cantidades con fines de investigación. También se presenta en pequeñas cantidades en el combustible nuclear gastado.

La mayor parte del curio que se encuentra en el medio ambiente proviene de pruebas de armas nucleares atmosféricas hasta 1980. A nivel local, hay más casos debido a accidentes nucleares y otras pruebas de armas nucleares. Sin embargo , el curio apenas contribuye al fondo natural de la tierra.

Además del primer descubrimiento de einstenio y fermio en los restos de la primera bomba de hidrógeno estadounidense, Ivy Mike , el 1 de noviembre de 1952 en el atolón de Eniwetok , además de plutonio y americio , se encontraron isótopos de curio, berkelio y californio: especialmente los isótopos ²⁴⁵ cm y ²⁴⁶ cm, en cantidades menores ²⁴⁷ cm y ²⁴⁸ cm, en pistas de ²⁴⁹ cm. Por razones de secreto militar, los resultados no se publicaron hasta finales de 1956.

Extracción y presentación

Extracción de isótopos de curio

El curio se encuentra en pequeñas cantidades en los reactores nucleares . Hoy en día es única en todo el mundo disponibles en cantidades de unos pocos kilogramos, por lo que su muy alto precio de alrededor de 160 dólares estadounidenses por cada microgramo ²⁴⁴ cm o ²⁴⁸ cm se basa. En los reactores nucleares, se forma a partir de ²³⁸ U en una serie de reacciones nucleares. Un paso importante aquí es la (n, γ) - o reacción de captura de neutrones , en la que el nucleido hijo excitado generado cambia al estado fundamental emitiendo un cuanto γ . Los neutrones libres necesarios para esto se crean por fisión de otros núcleos en el reactor. En este proceso químico nuclear, el isótopo plutonio ²³⁹ Pu se forma inicialmente por una (, n γ) de reacción seguido de dos beta ^- desintegraciones . En los reactores reproductores , este proceso se utiliza para incubar nuevo material fisible.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {238} _ {\ 92} U \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 92} ^ {239} U \ {\ xrightarrow [{23,5 \ min} ] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 93} ^ {239} Np \ {\ xrightarrow [{2,3565 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 94} ^ {239} Pu}}$

Los tiempos indicados son vidas medias .

Dos adicionales (n, γ) reacciones con β posterior ^- Decay producen el isótopo americio ²⁴¹ Am. Después de una reacción adicional (n, γ) con la siguiente desintegración β, se obtienen ²⁴² Cm.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {239} _ {\ 94} Pu \ {\ xrightarrow {2 (n, \ gamma)}} \ _ {\ 94} ^ {241} Pu \ {\ xrightarrow [{14.35 \ a }] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 95} ^ {241} En \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 95} ^ {242} En \ {\ xrightarrow [{16.02 \ h}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 96} ^ {242} cm}}$

Para fines de investigación, el curio se puede extraer de una manera más eficiente del plutonio, que está disponible a gran escala a partir del combustible nuclear gastado. Este se irradia con una fuente de neutrones que tiene un alto flujo de neutrones . Los flujos de neutrones posibles aquí son muchas veces mayores que en un reactor nuclear, por lo que aquí predomina una ruta de reacción diferente a la que se muestra arriba. A partir de ²³⁹ Pu, cuatro reacciones sucesivas (n, γ) forman ²⁴³ Pu, que se descompone en el isótopo americio ²⁴³ Am por desintegración β con una vida media de 4,96 horas . El ²⁴⁴ Am formado por otra reacción (n, γ) decae a su vez a ²⁴⁴ Cm por decaimiento β con una vida media de 10,1 horas .

${\ displaystyle \ mathrm {^ {239} _ {\ 94} Pu \ {\ xrightarrow {4 (n, \ gamma)}} \ _ {\ 94} ^ {243} Pu \ {\ xrightarrow [{4,956 \ h }] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 95} ^ {243} En \ {\ xrightarrow {(n, \ gamma)}} \ _ {\ 95} ^ {244} En \ {\ xrightarrow [{10.1 \ h}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 96} ^ {244} cm}}$

${\ displaystyle \ mathrm {^ {244} _ {\ 96} Cm \ {\ xrightarrow [{18.11 \ a}] {\ alpha}} \ _ {\ 94} ^ {240} Pu}}$

Esta reacción también se produce en el combustible nuclear de las centrales nucleares, por lo que también se obtienen ²⁴⁴ cm en el reprocesamiento del combustible nuclear gastado y se pueden obtener de esta forma.

A partir de ²⁴⁴ cm, otras reacciones (n, γ) en el reactor producen los siguientes isótopos más pesados ​​en cantidades cada vez más pequeñas. Los isótopos ²⁴⁷ cm y ²⁴⁸ cm son particularmente populares en la investigación debido a su larga vida media. Sin embargo, la formación de ²⁵⁰ Cm de esta manera es muy poco probable, ya que ²⁴⁹ Cm solo tiene una vida media corta y, por lo tanto, es poco probable que se produzcan más capturas de neutrones en el corto tiempo. Sin embargo, este isótopo es accesible a partir de la desintegración α de ²⁵⁴ Cf. El problema aquí, sin embargo, es que ²⁵⁴ Cf se desintegra principalmente por fisión espontánea y sólo en pequeña medida por desintegración α. ²⁴⁹ Cm se desintegra a través de β ^- decaimiento a Berkelium ²⁴⁹ Bk.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {A} _ {96} Cm \ + \ _ {0} ^ {1} n \ \ longrightarrow \ _ {\ \ 96} ^ {A + 1} Cm \ + \ \ gamma} }$

(n, γ) reacciones para los números de nucleón A = 244–248, rara vez también para A = 249 y 250.

Sin embargo, el curio producido por reacciones en cascada (n, γ) y desintegraciones β siempre consiste en una mezcla de diferentes isótopos. Por lo tanto, una separación se asocia con un esfuerzo considerable.

Debido a su larga vida media, se prefieren ²⁴⁸ cm para fines de investigación . El método más eficaz para representar este isótopo viene dado por la desintegración α del Californio ²⁵² Cf, que es accesible en mayores cantidades debido a su larga vida media. ^{Los 248} Cm obtenidos de esta manera tienen una pureza isotópica del 97%. En la actualidad, se reciben de esta forma aproximadamente 35 a 50 mg de ²⁴⁸ Cm por año.

${\ displaystyle \ mathrm {^ {252} _ {\ 98} Cf \ {\ xrightarrow [{2,645 \ a}] {\ alpha}} \ _ {\ 96} ^ {248} cm}}$

Lo interesante sólo para la investigación de isótopos puros ²⁴⁵ Cm puede obtenerse de la desintegración α del californio ²⁴⁹ Cf se obtienen cuáles de β en cantidades muy pequeñas como un nucleido hijo ^- se puede obtener la desintegración de los isótopos de berkelio ²⁴⁹ Bk.

${\ Displaystyle \ mathrm {^ {249} _ {\ 97} Bk \ {\ xrightarrow [{330 \ d}] {\ beta ^ {-}}} \ _ {\ 98} ^ {249} Cf \ {\ xrightarrow [{351 \ a}] {\ alpha}} \ _ {\ 96} ^ {245} cm}}$

Representación de curiums elementales

El curio metálico se puede obtener a partir de sus compuestos por reducción . Primero, se utilizó fluoruro de curio (III) para la reducción. Para ello, se hace reaccionar con bario o litio elemental en aparatos de reacción hechos de tántalo y tungsteno en un ambiente libre de agua y oxígeno .

${\ displaystyle {\ ce {CmF3 + 3 Li -> Cm + 3 LiF}}}$

La reducción de óxido de curio (IV) por medio de una aleación de magnesio y zinc en una fusión de cloruro de magnesio y fluoruro de magnesio también da como resultado curio metálico.

propiedades

Empaquetamiento cerrado doble-hexagonal de esferas con la secuencia de capas ABAC en la estructura cristalina de α-Cm (A: verde; B: azul; C: rojo).

Fluorescencia de color naranja inducida por láser de iones Cm ³⁺ .

En la tabla periódica , el curio con número atómico 96 está en la serie de actínidos, su predecesor es el americio, el siguiente elemento es el berkelio. Su análogo en la serie de lantánidos es el gadolinio .

Propiedades físicas

El curio es un metal radiactivo. Es duro y tiene un aspecto blanco plateado similar al gadolinio, su análogo lantánido. También es muy similar a este en términos de sus otras propiedades físicas y químicas. Su punto de fusión de 1340 ° C es significativamente más alto que el de los elementos transuránicos anteriores neptunio (637 ° C), plutonio (639 ° C) y americio (1173 ° C). En comparación, el gadolinio se funde a 1312 ° C. El punto de ebullición del curio es 3110 ° C.

Solo hay una modificación conocida de Curium en condiciones estándar con α-Cm . Este se cristaliza en el sistema cristalino hexagonal en el grupo espacial P 6 ₃ / MMC (grupo espacial no. 194) con los parámetros de red una  = 365  pm y c  = 1,182 pm, así como cuatro unidades de fórmula por unidad celular . La estructura cristalina consiste en un empaquetamiento cerrado hexagonal doble de esferas con la secuencia de capas ABAC y, por lo tanto, es isotípica a la estructura de α-La . Plantilla: grupo de habitación / 194

Por encima de una presión de 23  GPa , α-Cm cambia a β-Cm. La modificación β cristaliza en el sistema de cristal cúbico en el grupo espacial  Fm 3 m (No. 225) con el parámetro de red a  = 493 pm, que corresponde a una red cúbica centrada en las caras (fcc) o un empaquetamiento cúbico más cercano de esferas. con la secuencia de apilamiento ABC. Plantilla: grupo de habitación / 225

La fluorescencia de los iones Cm (III) excitados es lo suficientemente larga para usarse en espectroscopía de fluorescencia láser de resolución temporal . La larga fluorescencia se puede atribuir a la gran brecha de energía entre el término básico ⁸ S _7/2 y el primer estado excitado ⁶ D _7/2 . Esto permite la detección dirigida de compuestos de curio al tiempo que suprime en gran medida los procesos de fluorescencia de corta duración que interfieren con otros iones metálicos y sustancias orgánicas.

Propiedades químicas

El estado de oxidación más estable del curio es +3. Ocasionalmente también se puede encontrar en el estado de oxidación +4. Su comportamiento químico es muy similar al americio y a muchos lantanoides . En soluciones acuosas diluidas, el ión Cm ³⁺ es incoloro, el ión Cm ⁴⁺ es de color amarillo pálido. En soluciones más concentradas, sin embargo, el ion Cm ³⁺ también es de color amarillo pálido.

Los iones de curio pertenecen a los ácidos de Lewis duros , por lo que forman los complejos más estables con bases duras. El enlace complejo aquí tiene solo un componente covalente muy pequeño y se basa principalmente en la interacción iónica. El curio difiere en su comportamiento de complejación de los actínidos previamente conocidos, como el torio y el uranio, y también es muy similar a los lantanoides aquí. En los complejos prefiere una coordinación de nueve veces con una geometría prismática trigonal de triple capa .

Aspectos biologicos

El curio no tiene ningún significado biológico. Se investigó la biosorción de Cm ³⁺ por bacterias y arqueas .

Escote

Los isótopos impares de curio, en particular ²⁴³ cm, ²⁴⁵ cm y ²⁴⁷ cm, en principio también son adecuados como combustibles nucleares en un reactor nuclear térmico debido a las grandes secciones transversales del intersticio . En general, todos los isótopos entre ²⁴² cm y ²⁴⁸ cm, así como ²⁵⁰ cm, pueden mantener una reacción en cadena, aunque en algunos casos solo con una escisión rápida. Cualquier mezcla de los isótopos mencionados podría usarse como combustible en un reactor rápido . La ventaja radica entonces en el hecho de que en la extracción del combustible nuclear gastado no tiene que llevarse a cabo una separación de isótopos, sino sólo una separación química del curio de las otras sustancias.

La siguiente tabla muestra las masas críticas para una geometría esférica pura sin moderador ni reflector:

Con el reflector, las masas críticas de los isótopos impares son de alrededor de 3 a 4 kg. En una solución acuosa con reflector, la masa crítica para ²⁴⁵ cm se puede reducir a 59 g ( ²⁴³ cm: 155 g; ²⁴⁷ cm: 1,55 kg); Debido a las incertidumbres en los datos físicos relevantes para el cálculo, estos valores solo tienen una precisión de aproximadamente el 15%; en consecuencia, la información en diferentes fuentes varía considerablemente. Debido a la baja disponibilidad y al alto precio, el curio no se utiliza como combustible nuclear y, por lo tanto, no está clasificado como tal en la Sección 2 (1) de la Ley de Energía Atómica en Alemania.

Los isótopos de curio de número impar, de nuevo aquí en particular ²⁴⁵ cm y ²⁴⁷ cm, podrían utilizarse para la construcción de armas nucleares así como para la operación de reactores . Sin embargo, las bombas de ²⁴³ cm requerirían un mantenimiento considerable debido a la corta vida media del isótopo. Además, como emisor α, ²⁴³ cm deberían estar muy calientes debido a la energía liberada durante la desintegración radiactiva, lo que dificultaría mucho la construcción de una bomba. Dado que las masas críticas son a veces muy pequeñas, se pueden construir bombas comparativamente pequeñas de esta manera. Sin embargo, hasta el momento no se han hecho públicas actividades de este tipo, lo que también se puede atribuir a la baja disponibilidad.

Isótopos

Solo hay radionucleidos de curio y no hay isótopos estables . Se conocen un total de 20 isótopos y 7 isómeros del núcleo del elemento entre ²³³ cm y ²⁵² cm. Las vidas medias más largas tienen ²⁴⁷ cm con 15,6 millones de años y ²⁴⁸ cm con 348.000 años. Además, los isótopos ²⁴⁵ Cm con 8500, ²⁵⁰ Cm con 8300 y ²⁴⁶ Cm con 4760 años tienen vidas medias largas. ²⁵⁰ cm es una característica especial porque su desintegración radiactiva consiste en su mayor parte (alrededor del 86%) en fisión espontánea .

Los isótopos de curio más utilizados técnicamente son ²⁴² cm con una vida media de 162,8 días y ²⁴⁴ cm con una vida media de 18,1 años.

Las secciones transversales para la fisión inducida por un neutrón térmico son: para ²⁴² cm aproximadamente 5  b , ²⁴³ cm 620 b, ²⁴⁴ cm 1,1 b, ²⁴⁵ cm 2100 b, ²⁴⁶ cm 0,16 b, ²⁴⁷ cm 82 b, ²⁴⁸ cm 0, 36 B. Esto corresponde a la regla según la cual la mayoría de los nucleidos de transurano con un número impar de neutrones son "térmicamente fácilmente fisionables".

→ Lista de isótopos de curio

usar

Baterías de radionúclidos

Dado que los dos isótopos incubados con más frecuencia, ²⁴² Cm y ²⁴⁴ Cm, solo tienen vidas medias cortas (162,8 días y 18,1 años) y energías alfa de aproximadamente 6  MeV , muestra una actividad mucho más fuerte que la de las series de desintegración de uranio-radio natural. produjo ²²⁶ Ra . Debido a esta radiactividad, emite grandes cantidades de calor; ²⁴⁴ cm emite 3 vatios / gy ²⁴² cm incluso 120 vatios / g. Estos isótopos de curio pueden, debido al desarrollo de calor extremo, en forma de óxido de curio (III) (Cm ₂ O ₃ ) en baterías de radionúclidos para el suministro de energía eléctrica, p. B. ser utilizado en sondas espaciales . Para ello, se examinó en particular el uso de ²⁴⁴ cm. Como emisor α, requiere un escudo mucho más delgado que el emisor beta, pero su tasa de fisión espontánea y, por lo tanto, la radiación de neutrones y gamma es mayor que la de ²³⁸ Pu. Debido al grueso blindaje y la fuerte radiación de neutrones requeridos, así como a su vida media más corta (18,1 años), estuvo sujeto a ²³⁸ Pu con una vida media de 87,7 años.

También se utilizaron ²⁴² cm para generar ²³⁸ Pu para baterías de radionúclidos en marcapasos. ^{El 238} Pu eclosionado en el reactor siempre está contaminado con ²³⁶ Pu debido a la reacción (n, 2n) de ²³⁷ Np , en cuya serie de desintegración se produce el fuerte ^emisor gamma ²⁰⁸ Tl. Lo mismo se aplica al ²³⁸ Pu obtenido a partir de uranio bajo bombardeo de deuterón . Los otros isótopos de curio, que generalmente se producen en cantidades importantes en el reactor, conducen rápidamente en su serie de desintegración a isótopos de vida larga, cuya radiación ya no es relevante para la construcción de marcapasos cardíacos.

El tipo APXS de espíritu y oportunidad.

Espectrómetro de rayos x

²⁴⁴ cm sirve como fuente de radiación α en los espectrómetros de rayos X de partículas α ( APXS ) desarrollados por el Instituto Max Planck de Química en Mainz , con los que los rovers Sojourner , Spirit y Opportunity de Marte analizaron químicamente las rocas del planeta Marte. El módulo de aterrizaje Philae en la sonda espacial Rosetta también está equipado con un APXS para analizar la composición del cometa Churyumov-Gerasimenko .

Además, las sondas lunares Surveyors ya tenían 5-7 espectrómetros alfa a bordo. Sin embargo, estos trabajaron con ²⁴² cm y midieron los protones eliminados del suelo lunar por las partículas α y las partículas α arrojadas hacia atrás.

Fabricación de otros artículos

Además, el curio es el material de partida para la producción de transactínidos y elementos transuránicos superiores . Por ejemplo, bombardear ²⁴⁸ cm con oxígeno ( ¹⁸ O) o núcleos de magnesio ( ²⁶ Mg) conduce a los elementos seaborgio ²⁶⁵ Sg o hassio ²⁶⁹ Hs y ²⁷⁰ Hs.

las instrucciones de seguridad

Las clasificaciones según el reglamento CLP no están disponibles porque solo incluyen los peligros químicos, que juegan un papel completamente subordinado en comparación con los peligros basados en la radiactividad . Esto último también solo se aplica si la cantidad de sustancia involucrada es relevante.

Dado que solo existen isótopos radiactivos del curio, éste y sus compuestos solo pueden manipularse en laboratorios adecuados bajo precauciones especiales. Los isótopos de curio más comunes son emisores α, por lo que debe evitarse la incorporación . Una gran parte de los isótopos también se desintegra hasta cierto punto con la división espontánea . El amplio espectro de nucleidos hijos, que normalmente también son radiactivos, representa un riesgo adicional que debe tenerse en cuenta al elegir las precauciones de seguridad.

Efecto en el cuerpo

Si el curio se consume con alimentos, la mayor parte se excreta en unos pocos días y solo el 0,05% se absorbe en el torrente sanguíneo. Aproximadamente el 45% de esto se deposita en el hígado , otro 45% se incorpora a la sustancia ósea . El 10% restante se elimina. En el hueso, el curio se acumula, especialmente en el interior de las interfaces con la médula ósea . La mayor diseminación hacia la corteza se produce solo lentamente.

Cuando se inhala , el Curium se absorbe mucho mejor en el cuerpo, por lo que este tipo de incorporación representa el mayor riesgo al trabajar con Curium. La exposición total máxima permitida del cuerpo humano a ²⁴⁴ cm (en forma soluble) es de 0,3 µ Ci .

En experimentos con animales con ratas, se observó una mayor incidencia de tumores óseos después de una inyección intravenosa de ²⁴² cm y ²⁴⁴ cm , cuya aparición se considera el principal riesgo en la ingestión de curio por humanos. La inhalación de los isótopos resultó en cáncer de pulmón e hígado .

Problema de desechos de reactores nucleares

En los reactores nucleares que se utilizan económicamente (es decir, con combustible a largo tiempos de retención ), isótopos curio son físicamente a través de inevitable (n, γ) reacciones nucleares con β posterior ^- decaimiento (véase también más arriba en la extracción de los isótopos curio). Una tonelada de combustible nuclear gastado contiene una media de unos 20 g de diferentes isótopos de curio. Estos también incluyen los emisores α con números de masa 245–248, que no son deseables en la disposición final debido a sus vidas medias relativamente largas y, por lo tanto, cuentan como desechos de transurano . Sería posible una reducción de la radiotoxicidad a largo plazo en los depósitos nucleares separando los isótopos de larga duración del combustible nuclear gastado. Actualmente se está siguiendo la estrategia de partición y transmutación para eliminar el Curium . Está previsto un proceso de tres etapas en el que el combustible nuclear se separará, se procesará en grupos y se eliminará. Como parte de este proceso, los isótopos de curio separados se convertirán en nucleidos de vida corta mediante bombardeo de neutrones en reactores especiales. El desarrollo de este proceso es objeto de investigación actual, aunque todavía no se ha alcanzado la madurez del proceso en este momento.

Conexiones y reacciones

→ Categoría: Compuesto de curio

Óxidos

El curio es fácilmente atacado por el oxígeno . El curio tiene óxidos de estados de oxidación +3 (Cm ₂ O ₃ ) y +4 (CmO ₂ ). También se conoce el óxido divalente CmO.

El óxido de curio negro (IV) se puede representar directamente a partir de los elementos. Para este propósito, el curio metálico se templa en aire o en una atmósfera de oxígeno. El brillo de las sales del Curium es ideal para pequeñas cantidades . Normalmente se utilizan oxalato de curio (III) (Cm ₂ (C ₂ O ₄ ) ₃ ) o nitrato de curio (III) (Cm (NO ₃ ) ₃ ).

El óxido de curio (III ) blanquecino se puede obtener a partir del óxido de curio (IV) mediante descomposición térmica en vacío (aprox. 0,01 Pa ) a 600 ° C:

${\ displaystyle {\ ce {4 CmO2 -> [\ Delta T] 2 Cm2O3 + O2}}}$

Otra forma viene dada por la reducción del óxido de curio (IV) con hidrógeno molecular :

${\ displaystyle {\ ce {2 CmO2 + H2 -> Cm2O3 + H2O}}}$

Además, se conocen varios compuestos ternarios de curio oxídicos del tipo M (II) CmO ₃ .

La mayor parte del curio que se encuentra en la naturaleza (ver sección " Ocurrencia ") está presente como Cm ₂ O ₃ y CmO ₂ .

Haluros

De los cuatro halógenos estables , se conocen los haluros de curio.

El fluoruro de curio (III) incoloro (CmF ₃ ) se puede obtener añadiendo iones de fluoruro a soluciones que contienen Cm (III) . El fluoruro de curio (IV) tetravalente (CmF ₄ ) solo es accesible a través de la reacción del fluoruro de curio (III) con flúor molecular :

${\ displaystyle {\ ce {2 CmF3 + F2 -> 2 CmF4}}}$

Se conocen varios fluoruros complejos de la forma M ₇ Cm ₆ F ₃₁ (M = metal alcalino ).

El cloruro de curio (III) incoloro (CmCl ₃ ) se puede producir mediante la reacción del hidróxido de curio (III) (Cm (OH) ₃ ) con gas cloruro de hidrógeno anhidro . Esto se puede utilizar para sintetizar los otros haluros, bromuro de curio (III) (verde claro) y yoduro (incoloro). Para ello, se hace reaccionar cloruro de curio (III) con la sal de amonio del haluro:

${\ displaystyle {\ ce {CmCl3 + 3 NH4I -> CmI3 + 3 NH4Cl}}}$

Calcogenuros y penteluros

De los calcogenuros que son sulfuro y seleniuro conocidos. Son accesibles a través de la reacción de azufre gaseoso o selenio en el vacío a una temperatura elevada.

Los pentelidos del curio del tipo CmX se han mostrado para los elementos nitrógeno , fósforo , arsénico y antimonio . Se pueden producir haciendo reaccionar hidruro de curio (III) (CmH ₃ ) o curio metálico con estos elementos a temperaturas elevadas.

Compuestos organometálicos

De manera análoga al uranoceno , un compuesto organometálico en el que el uranio está complejado por dos ligandos ciclooctatetraeno , se representaron los correspondientes complejos de torio , protactinio , neptunio, plutonio y americio. El esquema de MO sugiere que se puede sintetizar un compuesto correspondiente (η ^8- C ₈ H ₈ ) ₂ Cm, un curoceno , pero esto aún no se ha logrado.

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Wikcionario: Curio  - explicaciones de significados, orígenes de palabras, sinónimos, traducciones

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Este artículo fue agregado a la lista de excelentes artículos el 13 de septiembre de 2008 en esta versión .