Quelltext der Seite Curium

{{Begriffsklärungshinweis}}
{{Infobox Chemisches Element
<!--- Periodensystem --->
| Name         = Curium
| Symbol       = Cm
| Ordnungszahl = 96
| Serie        = Ac
| Gruppe       = Ac
| Periode      = 7
| Block        = f
<!--- Allgemein --->
| Aussehen     = silbrig-weißes Metall
| CAS          = {{CASRN|7440-51-9}}
| EG-Nummer    = 
| ECHA-ID      = 
| Hauptquelle  = <ref>Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus [https://www.webelements.com/curium/ www.webelements.com (Curium)] entnommen.</ref>
<!--- Atomar --->
| Atommasse = 247,0703
| Atomradius = 174,3 pm<ref name="HOWI_2149">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=2149 |Endseite= }}</ref>
| AtomradiusBerechnet = 
| KovalenterRadius = 
| VanDerWaalsRadius = 
| Elektronenkonfiguration = &#91;[[Radon|Rn]]&#93; 5[[F-Orbital|f]]<sup>7</sup> 6[[D-Orbital|d]]<sup>1</sup> 7[[S-Orbital|s]]<sup>2</sup>
| Austrittsarbeit = 
| Ionisierungsenergie_1 = {{ZahlExp|5,99141|suffix=(25)|post=[[Elektronenvolt|eV]]<ref name="NIST-ASD-curium">{{NIST-ASD|curium|Abruf=2020-06-13}}</ref>}} ≈ {{ZahlExp|578,08|post=[[Joule|kJ]]/[[mol]]<ref name="Webelements-curium">{{Webelements|curium|atoms|Abruf=2020-06-13}}</ref>}}
| Ionisierungsenergie_2 = {{ZahlExp|12,4|suffix=(4)|post=eV<ref name="NIST-ASD-curium" />}} ≈ {{ZahlExp|1200|post=kJ/mol<ref name="Webelements-curium" />}}
| Ionisierungsenergie_3 = {{ZahlExp|20,1|suffix=(4)|post=eV<ref name="NIST-ASD-curium" />}} ≈ {{ZahlExp|1940|post=kJ/mol<ref name="Webelements-curium" />}}
| Ionisierungsenergie_4 = {{ZahlExp|37,7|suffix=(4)|post=eV<ref name="NIST-ASD-curium" />}} ≈ {{ZahlExp|3640|post=kJ/mol<ref name="Webelements-curium" />}}
| Ionisierungsenergie_5 = {{ZahlExp|51,0|suffix=(1,9)|post=eV<ref name="NIST-ASD-curium" />}} ≈ {{ZahlExp|4920|post=kJ/mol<ref name="Webelements-curium" />}}
<!--- Physikalisch --->
| Aggregatzustand = fest
| Modifikationen = 
| Kristallstruktur = [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonal]]
| Dichte = 13,51&nbsp;g/cm<sup>3</sup>
| RefTempDichte_K = 
| Mohshärte = 
| Magnetismus = 
| Schmelzpunkt_K = 1613
| Schmelzpunkt_C = 1340
| Siedepunkt_K = 3383 K
| Siedepunkt_C = 3110
| MolaresVolumen = 18,05 · 10<sup>−6</sup>
| Verdampfungswärme = 
| Schmelzwärme = 
| Dampfdruck = 
| RefTempDampfdruck_K = 
| Schallgeschwindigkeit = 
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K = 
| SpezifischeWärmekapazität = 
| ElektrischeLeitfähigkeit = <!-- 1,0 · 10<sup>−10</sup> -->
| Wärmeleitfähigkeit = 10<ref name="Binder">[[Harry H. Binder]]: ''Lexikon der chemischen Elemente'', S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3, S.&nbsp;174–178.</ref>
| RefTempWärmeleitfähigkeit_K = 300
<!--- Chemisch --->
| Oxidationszustände = (+2), '''+3''', +4
| Normalpotential = −2,06 [[Volt|V]] (Cm<sup>3+</sup> + 3&nbsp;e<sup>−</sup> → Cm)
| Elektronegativität = 1,3
| Quelle GHS-Kz   = NV
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|/}}
| GHS-Signalwort  = 
| H               = {{H-Sätze|/}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|/}}
| P               = {{P-Sätze|/}}
| Quelle P        = 
| Radioaktiv      = Ja
<!--- Isotope --->
| Isotope = <ref name="nubase" />
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 240
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 27 [[Tag|d]]
| AnzahlZerfallstypen = 3
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]&nbsp;(≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 6,397
| Zerfallstyp1ZP = [[Plutonium|<sup>236</sup>Pu]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]&nbsp;(< 0,5 %)
| Zerfallstyp2ZE = 0,215
| Zerfallstyp2ZP = [[Americium|<sup>240</sup>Am]]
| Zerfallstyp3ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(3,9&nbsp;·&nbsp;10<sup>−6</sup> %)
| Zerfallstyp3ZE = ?
| Zerfallstyp3ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 241
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 32,8 [[Tag|d]]
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]&nbsp;(99,0 %)
| Zerfallstyp1ZE = 0,767
| Zerfallstyp1ZP = [[Americium|<sup>241</sup>Am]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]]&nbsp;(1,0 %)
| Zerfallstyp2ZE = 6,185
| Zerfallstyp2ZP = [[Plutonium|<sup>237</sup>Pu]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 242
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 162,8 [[Tag|d]]
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]&nbsp;(≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 6,216
| Zerfallstyp1ZP = <sup>238</sup>Pu
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(6,2&nbsp;·&nbsp;10<sup>−6</sup> %)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 243
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 29,1 [[Jahr|a]]
| AnzahlZerfallstypen = 3
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]&nbsp;(≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 6,169
| Zerfallstyp1ZP = <sup>239</sup>Pu
| Zerfallstyp2ZM = [[Elektronen-Einfang|ε]]&nbsp;(0,29 %)
| Zerfallstyp2ZE = 0,009
| Zerfallstyp2ZP = [[Americium|<sup>243</sup>Am]]
| Zerfallstyp3ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(5,3&nbsp;·&nbsp;10<sup>−9</sup> %)
| Zerfallstyp3ZE = ?
| Zerfallstyp3ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 244
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 18,1 [[Jahr|a]]
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]&nbsp;(≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 5,902
| Zerfallstyp1ZP = <sup>240</sup>Pu
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(1,37&nbsp;·&nbsp;10<sup>−4</sup> %)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 245
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 8500 [[Jahr|a]]
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]&nbsp;(≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 5,623
| Zerfallstyp1ZP = <sup>241</sup>Pu
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(6,1&nbsp;·&nbsp;10<sup>−7</sup> %)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 246
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 4760 [[Jahr|a]]
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]&nbsp;(≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 5,475
| Zerfallstyp1ZP = <sup>242</sup>Pu
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(0,02615 %)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 247
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 15,6&nbsp;·&nbsp;10<sup>6</sup>&nbsp;[[Jahr|a]]
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]&nbsp;(≈ 100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 5,353
| Zerfallstyp1ZP = <sup>243</sup>Pu
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 248
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 348.000 [[Jahr|a]]
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]]&nbsp;(91,61 %)
| Zerfallstyp1ZE = 5,162
| Zerfallstyp1ZP = <sup>244</sup>Pu
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(8,39 %)
| Zerfallstyp2ZE = ?
| Zerfallstyp2ZP = ?
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 249
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 64,15 [[Minute|min]]
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]&nbsp;(100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 0,90
| Zerfallstyp1ZP = [[Berkelium|<sup>249</sup>Bk]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| Massenzahl = 250
| Symbol = Cm
| NH = 0
| Halbwertszeit = 8300 [[Jahr|a]]
| AnzahlZerfallstypen = 3
| Zerfallstyp1ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(74 %)
| Zerfallstyp1ZE = ?
| Zerfallstyp1ZP = ?
| Zerfallstyp2ZM = [[Alphastrahlung|α]]&nbsp;(18 %)
| Zerfallstyp2ZE = 5,169
| Zerfallstyp2ZP = <sup>246</sup>Pu
| Zerfallstyp3ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]]&nbsp;(8 %)
| Zerfallstyp3ZE = 0,037
| Zerfallstyp3ZP = [[Berkelium|<sup>250</sup>Bk]]
}}
| NMREigenschaften = 
}}

'''Curium''' ist ein künstlich erzeugtes [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] Cm und der [[Ordnungszahl]] 96. Im [[Periodensystem]] steht es in der Gruppe der [[Actinoide]] ([[Periode-7-Element|7.&nbsp;Periode]], [[f-Block]]) und zählt zu den [[Transurane]]n. Curium wurde nach den Forschern [[Marie Curie]] und [[Pierre Curie]] benannt.

Bei Curium handelt es sich um ein [[Radioaktivität|radioaktives]], silbrig-weißes [[Metalle|Metall]] großer [[Härte]]. Es wird in [[Kernreaktor]]en gebildet, eine Tonne abgebrannten [[Kernbrennstoff]]s enthält durchschnittlich etwa 20&nbsp;g.

Curium wurde im Sommer 1944 erstmals aus dem leichteren Element [[Plutonium]] erzeugt, die Entdeckung wurde zunächst nicht veröffentlicht. Erst in einer amerikanischen Radiosendung für Kinder wurde durch den Entdecker [[Glenn T. Seaborg]] als Gast der Sendung die Existenz der Öffentlichkeit preisgegeben, indem er die Frage eines jungen Zuhörers bejahte, ob neue Elemente entdeckt worden seien.

Curium ist ein starker [[Alphastrahlung|α-Strahler]]; es wird gelegentlich aufgrund der sehr großen Wärmeentwicklung während des Zerfalls in [[Radionuklidbatterie]]n eingesetzt. Außerdem wird es zur Erzeugung von <sup>238</sup>Pu für gammastrahlungsarme Radionuklidbatterien, beispielsweise in [[Herzschrittmacher]]n, verwendet. Das Element kann weiterhin als Ausgangsmaterial zur Erzeugung höherer Transurane und [[Transactinoide]] eingesetzt werden. Es dient auch als [[Alphastrahlung|α-Strahlenquelle]] in Röntgenspektrometern, mit denen u.&nbsp;a. die [[Mars-Rover]] [[Mars Pathfinder|Sojourner]], [[Spirit (Raumsonde)|Spirit]] und [[Opportunity]] auf der Oberfläche des Planeten [[Mars (Planet)|Mars]] Gestein chemisch analysieren. Der Lander [[Philae (Sonde)|Philae]] der  Raumsonde [[Rosetta (Sonde)|Rosetta]] sollte damit die Oberfläche des [[Komet]]en [[Tschurjumow-Gerassimenko|67P/Tschurjumow-Gerassimenko]] untersuchen.

== Geschichte ==
[[Datei:Berkeley 60-inch cyclotron.jpg|mini|links|60-Inch-Cyclotron]]
Curium wurde im Sommer 1944 von [[Glenn T. Seaborg]] und seinen Mitarbeitern [[Ralph A. James]]<!--, [[Leon O. Morgan]] --> und [[Albert Ghiorso]] entdeckt. In ihren Versuchsreihen benutzten sie ein 60-Inch-[[Cyclotron]] an der [[University of California, Berkeley|Universität von Kalifornien in Berkeley]]. Nach [[Neptunium]] und [[Plutonium]] war es das dritte seit dem Jahr 1940 entdeckte [[Transurane|Transuran]]. Seine Erzeugung gelang noch vor der des in der [[Ordnungszahl]] um einen Platz tiefer stehenden Elements [[Americium]].<ref name="E96">G. T. Seaborg, R. A. James, A. Ghiorso: ''The New Element Curium (Atomic Number 96)'', NNES PPR ''(National Nuclear Energy Series, Plutonium Project Record)'', Vol.&nbsp;14&nbsp;B, ''The Transuranium Elements: Research Papers'', Paper No.&nbsp;22.2, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, 1949 ([https://www.osti.gov/cgi-bin/rd_accomplishments/display_biblio.cgi?id=ACC0049&numPages=13&fp=N Abstract]; [https://www.osti.gov/accomplishments/documents/fullText/ACC0049.pdf Maschinoskript (Januar&nbsp;1948)], PDF, 876&nbsp;kB).</ref><ref name="Morrs" />

Zur Erzeugung des neuen Elements wurden meistens die [[Oxide]] der Ausgangselemente verwendet. Dazu wurde zunächst Plutoniumnitratlösung (mit dem [[Isotop]] <sup>239</sup>Pu) auf eine Platinfolie von etwa 0,5&nbsp;cm<sup>2</sup> aufgetragen, die Lösung danach eingedampft und der Rückstand dann zum Oxid (PuO<sub>2</sub>) geglüht. Nach dem Beschuss im Cyclotron wurde die Beschichtung mittels [[Salpetersäure]] gelöst und anschließend wieder mit einer konzentrierten wässrigen [[Ammoniumhydroxid|Ammoniak-Lösung]] als Hydroxid ausgefällt; der Rückstand wurde in [[Perchlorsäure]] gelöst. Die weitere Trennung erfolgte mit [[Ionenaustauscher]]n. In diesen Versuchsreihen entstanden zwei verschiedene Isotope: <sup>242</sup>Cm und <sup>240</sup>Cm.

Das erste Isotop <sup>242</sup>Cm erzeugten sie im Juli/August 1944 durch Beschuss von <sup>239</sup>Pu mit [[Alphastrahlung|α-Teilchen]]. Hierbei entsteht in einer sogenannten (α,n)-Reaktion das gewünschte Isotop und ein [[Neutron]]:

: <math>\mathrm{^{239\!\,}_{\ 94}Pu\ +\ ^{4}_{2}He\ \longrightarrow \ ^{242}_{\ 96}Cm\ +\ ^{1}_{0}n}</math>

Die Identifikation gelang zweifelsfrei anhand der charakteristischen Energie des beim Zerfall ausgesandten α-Teilchens. Die [[Halbwertszeit]] dieses [[Alpha-Zerfall|α-Zerfalls]] wurde erstmals auf 150&nbsp;Tage bestimmt (162,8&nbsp;d<ref name="nubase" />).

: <math>\mathrm{^{242}_{\ 96}Cm\ \longrightarrow \ ^{238}_{\ 94}Pu\ +\ ^{4}_{2}He}</math>

Das zweite, kurzlebigere Isotop <sup>240</sup>Cm, das ebenfalls durch Beschuss von <sup>239</sup>Pu mit α-Teilchen entsteht, entdeckten sie erst später im März 1945:

: <math>\mathrm{^{239}_{\ 94}Pu\ +\ ^{4}_{2}He\ \longrightarrow \ ^{240}_{\ 96}Cm\ +\ 3\ ^{1}_{0}n}</math>

Die Halbwertszeit des anschließenden α-Zerfalls wurde erstmals auf 26,7&nbsp;Tage bestimmt (27&nbsp;d<ref name="nubase" />).

Auf Grund des andauernden [[Zweiter Weltkrieg|Zweiten Weltkriegs]] wurde die Entdeckung des neuen Elements zunächst nicht veröffentlicht. Die Öffentlichkeit erfuhr erst auf kuriose Weise von dessen Existenz: In der amerikanischen Radiosendung ''Quiz Kids'' vom 11.&nbsp;November 1945 fragte einer der jungen Zuhörer Glenn Seaborg, der als Gast der Sendung auftrat, ob während des Zweiten Weltkriegs im Zuge der Erforschung von [[Kernwaffe|Nuklearwaffen]] neue Elemente entdeckt worden seien. Seaborg bejahte die Frage und enthüllte damit die Existenz des Elements gleichzeitig mit der des nächstniedrigeren Elements, Americium.<ref>Rachel Sheremeta Pepling: [https://pubs.acs.org/cen/80th/americium.html ''Americium''], Chemical & Engineering News, 2003.</ref> Dies geschah noch vor der offiziellen Bekanntmachung bei einem Symposium der [[American Chemical Society]].

Die Entdeckung von Curium (<sup>242</sup>Cm, <sup>240</sup>Cm), ihre Produktion und die ihrer Verbindungen wurden später unter dem Namen ''Element 96 and compositions thereof'' patentiert, wobei als Erfinder nur Glenn T. Seaborg angegeben wurde.<ref>{{Patent
 | Land = US
 | V-Nr = 3161462
 | Typ = Erteilung
 | Titel = Element 96 and compositions thereof
 | A-Datum = 1949-02-07
 | V-Datum = 1964-12-15
 | Erfinder = Glenn T. Seaborg
 | DB = Google
}}</ref>

Der Name Curium ehrte das Ehepaar [[Marie Curie|Marie]] und [[Pierre Curie]], dessen wissenschaftliche Arbeit für die Erforschung der Radioaktivität bahnbrechend gewesen war. Dies geschah in Analogie zur Namensgebung von [[Gadolinium]], einem [[Lanthanoid]], das im [[Periodensystem]] genau über Curium steht und nach dem Erforscher der Lanthanoide [[Johan Gadolin]] benannt wurde.<ref name="E96" />
<gallery class="center">
 Marie Curie (Nobel-Chem).jpg|[[Marie Curie]]
 PierreCurie.jpg|[[Pierre Curie]]
</gallery>

Die erste wägbare Menge Curium konnte 1947 in Form des [[Curium(III)-hydroxid|Hydroxids]] von [[Louis B. Werner]] und [[Isadore Perlman]] hergestellt werden. Hierbei handelte es sich um 40&nbsp;μg <sup>242</sup>Cm, das durch Neutronenbeschuss von <sup>241</sup>Am entstand.<ref>L. B. Werner, I. Perlman: ''Isolation of Curium'', NNES PPR ''(National Nuclear Energy Series, Plutonium Project Record)'', Vol.&nbsp;14&nbsp;B, ''The Transuranium Elements: Research Papers'', Paper No.&nbsp;22.5, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, 1949.</ref> In elementarer Form wurde es erst 1951 durch Reduktion von [[Curium(III)-fluorid]] mit [[Barium]] dargestellt.<ref name="CM_METALL">J. C. Wallmann, W. W. T. Crane, B. B. Cunningham: ''The Preparation and Some Properties of Curium Metal'', in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1951''', ''73''&nbsp;(1), S.&nbsp;493–494 ([[doi:10.1021/ja01145a537]]).</ref><ref>L. B. Werner, I. Perlman: ''First Isolation of Curium'', in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1951''', ''73''&nbsp;(11), S.&nbsp;5215–5217 ([[doi:10.1021/ja01155a063]]).</ref>

== Vorkommen ==
Das langlebigste Isotop <sup>247</sup>Cm besitzt eine Halbwertszeit von 15,6&nbsp;Millionen Jahren. Aus diesem Grund ist das gesamte [[Primordiales Nuklid|primordiale]] Curium, das die Erde bei ihrer Entstehung enthielt, mittlerweile zerfallen. Curium wird zu Forschungszwecken in kleinen Mengen künstlich hergestellt. Weiterhin fällt es in geringen Mengen in abgebrannten Kernbrennstoffen an.

In der Umwelt vorkommendes Curium stammt größtenteils aus atmosphärischen [[Kernwaffentest]]s bis 1980. Lokal gibt es  höhere Vorkommen, bedingt durch nukleare Unfälle und andere Kernwaffentests. Zur [[Natürliche Radioaktivität|Hintergrundstrahlung]] auf der Erde trägt Curium allerdings kaum bei.<ref name="lenntech" />

Über die Erstentdeckung von [[Einsteinium]] und [[Fermium]] in den Überresten der ersten amerikanischen Wasserstoffbombe, [[Ivy Mike]], am 1.&nbsp;November 1952 auf dem [[Eniwetok]]-Atoll hinaus wurden neben [[Plutonium]] und [[Americium]] auch Isotope von Curium, [[Berkelium]] und [[Californium]] gefunden: vor allem die Isotope <sup>245</sup>Cm und <sup>246</sup>Cm, in kleineren Mengen <sup>247</sup>Cm und <sup>248</sup>Cm, in Spuren <sup>249</sup>Cm. Aus Gründen der militärischen Geheimhaltung wurden die Ergebnisse erst später im Jahr 1956 publiziert.<ref>P. R. Fields, M. H. Studier, H. Diamond, J. F. Mech, M. G. Inghram, G. L. Pyle, C. M. Stevens, S. Fried, W. M. Manning (''Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois''); A. Ghiorso, S. G. Thompson, G. H. Higgins, G. T. Seaborg (''University of California, Berkeley, California''): ''Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris'', in: ''[[Physical Review]]'', '''1956''', ''102''&nbsp;(1), S.&nbsp;180–182 ([[doi:10.1103/PhysRev.102.180]]).</ref>

== Gewinnung und Darstellung ==
=== Gewinnung von Curiumisotopen ===
Curium fällt in geringen Mengen in [[Kernreaktor]]en an. Es steht heute weltweit lediglich in Mengen von wenigen Kilogramm zur Verfügung, worauf sein sehr hoher Preis von etwa 160 [[United States Dollar|US-Dollar]] pro [[Mikrogramm]] <sup>244</sup>Cm bzw. <sup>248</sup>Cm beruht.<ref name="speclab">[http://www.speclab.com/elements/curium.htm Informationen zum Element Curium bei www.speclab.com] ''(englisch)''</ref> In Kernreaktoren wird es aus <sup>238</sup>U in einer Reihe von Kernreaktionen gebildet. Ein wichtiger Schritt ist hierbei die (n,γ)- oder [[Neutroneneinfang]]sreaktion, bei welcher das gebildete angeregte Tochternuklid durch Aussendung eines [[Gammastrahlung|γ-Quants]] in den Grundzustand übergeht. Die hierzu benötigten freien [[Neutron]]en entstehen durch [[Kernspaltung]] anderer Kerne im Reaktor. In diesem kernchemischen Prozess wird zunächst durch eine (n,γ)-Reaktion gefolgt von zwei [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>-Zerfällen]] das Plutoniumisotop <sup>239</sup>Pu gebildet. In [[Brutreaktor]]en wird dieser Prozess zum Erbrüten neuen Spaltmaterials genutzt.

:<math>\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{239}_{\ 92}U\ \xrightarrow [23,5 \ min]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 93}Np\ \xrightarrow [2,3565 \ d]{\beta^-} \ ^{239}_{\ 94}Pu}</math>
:<small>Die angegebenen Zeiten sind [[Halbwertszeit]]en.</small>

Zwei weitere (n,γ)-Reaktionen mit anschließendem β<sup>−</sup>-Zerfall liefern das [[Americium]]isotop <sup>241</sup>Am. Dieses ergibt nach einer weiteren (n,γ)-Reaktion mit folgendem β-Zerfall <sup>242</sup>Cm.

:<math>\mathrm{^{239}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow {2(n,\gamma)} \ ^{241}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [14,35 \ a]{\beta^-} \ ^{241}_{\ 95}Am\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{242}_{\ 95}Am\ \xrightarrow [16,02 \ h]{\beta^-} \ ^{242}_{\ 96}Cm}</math>

Zu Forschungszwecken kann Curium auf effizienterem Wege gezielt aus Plutonium gewonnen werden, das im großen Maßstab aus abgebranntem Kernbrennstoff erhältlich ist. Dieses wird hierzu mit einer Neutronenquelle, die einen hohen [[Neutronenfluss]] besitzt, bestrahlt. Die hierbei möglichen Neutronenflüsse sind um ein Vielfaches höher als in einem Kernreaktor, so dass hier ein anderer Reaktionspfad als der oben dargestellte überwiegt. Aus <sup>239</sup>Pu wird durch vier aufeinander folgende (n,γ)-Reaktionen <sup>243</sup>Pu gebildet, welches durch [[Betastrahlung|β-Zerfall]] mit einer Halbwertszeit von 4,96&nbsp;Stunden zu dem Americiumisotop <sup>243</sup>Am zerfällt. Das durch eine weitere (n,γ)-Reaktion gebildete <sup>244</sup>Am zerfällt wiederum durch β-Zerfall mit einer Halbwertszeit von 10,1&nbsp;Stunden letztlich zu <sup>244</sup>Cm.<ref name="Morrs">Gregg J. Lumetta, Major C. Thompson, Robert A. Penneman, P. Gary Eller: {{Webarchiv|url=http://radchem.nevada.edu/classes/rdch710/files/Curium.pdf |wayback=20100717154205 |text=Curium }}, in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): ''The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements'', Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S.&nbsp;1397–1443 ([[doi:10.1007/1-4020-3598-5_9]]).</ref>

:<math>\mathrm{^{239}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow {4(n,\gamma)} \ ^{243}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [4,956 \ h]{\beta^-} \ ^{243}_{\ 95}Am\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{244}_{\ 95}Am\ \xrightarrow [10,1 \ h]{\beta^-} \ ^{244}_{\ 96}Cm}</math>

:<math>\mathrm{^{244}_{\ 96}Cm\ \xrightarrow [18,11 \ a]{\alpha} \ ^{240}_{\ 94}Pu}</math>

Diese Reaktion findet auch in Kernkraftwerken im Kernbrennstoff statt, so dass <sup>244</sup>Cm auch bei der [[Wiederaufarbeitung]] abgebrannter Kernbrennstoffe anfällt und auf diesem Wege gewonnen werden kann.

Aus <sup>244</sup>Cm entstehen durch weitere (n,γ)-Reaktionen im Reaktor in jeweils kleiner werdenden Mengen die nächst schwereren Isotope. In der Forschung sind besonders die Isotope <sup>247</sup>Cm und <sup>248</sup>Cm wegen ihrer langen Halbwertszeiten beliebt. Die Entstehung von <sup>250</sup>Cm auf diesem Wege ist jedoch sehr unwahrscheinlich, da <sup>249</sup>Cm nur eine kurze Halbwertszeit besitzt und so weitere Neutroneneinfänge in der kurzen Zeit unwahrscheinlich sind. Dieses Isotop ist jedoch aus dem α-Zerfall von <sup>254</sup>Cf zugänglich. Problematisch ist hierbei jedoch, dass <sup>254</sup>Cf hauptsächlich durch Spontanspaltung und nur in geringem Maße durch α-Zerfall zerfällt. <sup>249</sup>Cm zerfällt durch β<sup>−</sup>-Zerfall zu [[Berkelium]] <sup>249</sup>Bk.

:<math>\mathrm{^{A}_{96}Cm\ +\ ^{1}_{0}n\ \longrightarrow \ ^{A+1}_{\ \ 96}Cm\ +\ \gamma}</math>
:<small>(n,γ)-Reaktionen für die Nukleonenzahlen A=244–248, selten auch für A=249 und 250.</small>

Durch Kaskaden von (n,γ)-Reaktionen und β-Zerfällen hergestelltes Curium besteht jedoch immer aus einem Gemisch verschiedener Isotope. Eine Auftrennung ist daher mit erheblichem Aufwand verbunden.

Zu Forschungszwecken wird auf Grund seiner langen Halbwertszeit bevorzugt <sup>248</sup>Cm verwendet. Die effizienteste Methode zur Darstellung dieses Isotops ist durch den α-Zerfall von [[Californium]] <sup>252</sup>Cf gegeben, das auf Grund seiner langen Halbwertszeit in größeren Mengen zugänglich ist. Auf diesem Wege gewonnenes <sup>248</sup>Cm besitzt eine Isotopenreinheit von 97 %. Etwa 35–50&nbsp;mg <sup>248</sup>Cm werden auf diese Art derzeit pro Jahr erhalten.

:<math>\mathrm{^{252}_{\ 98}Cf\ \xrightarrow [2,645 \ a]{\alpha} \ ^{248}_{\ 96}Cm}</math>

Das lediglich zur Isotopenforschung interessante reine <sup>245</sup>Cm kann aus dem α-Zerfall von [[Californium]] <sup>249</sup>Cf erhalten werden, welches in sehr geringen Mengen als Tochternuklid des β<sup>−</sup>-Zerfalls des [[Berkelium]]isotops <sup>249</sup>Bk erhalten werden kann.

:<math>\mathrm{^{249}_{\ 97}Bk\ \xrightarrow [330 \ d]{\beta^-} \ ^{249}_{\ 98}Cf\ \xrightarrow [351 \ a]{\alpha} \ ^{245}_{\ 96}Cm}</math>

=== Darstellung elementaren Curiums ===
Metallisches Curium kann durch [[Reduktion (Chemie)|Reduktion]] aus seinen Verbindungen erhalten werden. Zuerst wurde [[Curium(III)-fluorid]] zur Reduktion verwendet. Dieses wird hierzu in wasser- und sauerstofffreier Umgebung in Reaktionsapparaturen aus [[Tantal]] und [[Wolfram]] mit elementarem [[Barium]] oder [[Lithium]] zur Reaktion gebracht.<ref name="Morrs" /><ref name="CM_METALL" /><ref name="cunning">B. B. Cunningham, J. C. Wallmann: ''Crystal Structure and Melting Point of Curium Metal'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1964''', ''26''&nbsp;(2), S.&nbsp;271–275 ([[doi:10.1016/0022-1902(64)80069-5]]).</ref><ref>J. N. Stevenson, J. R. Peterson: ''Preparation and Structural Studies of Elemental Curium-248 and the Nitrides of Curium-248 and Berkelium-249'', in: ''[[J. Less Common Metals]]'', '''1979''', ''66''&nbsp;(2), S.&nbsp;201–210 ([[doi:10.1016/0022-5088(79)90229-7]]).</ref><ref>''[[Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie]]'', System Nr. 71, Band 7 a, Transurane, Teil B 1, S.&nbsp;67–68.</ref>

:<chem>CmF3 + 3 Li -> Cm + 3 LiF</chem>

Auch die Reduktion von [[Curium(IV)-oxid]] mittels einer [[Magnesium]]-[[Zink]]-Legierung in einer Schmelze aus [[Magnesiumchlorid]] und [[Magnesiumfluorid]] ergibt metallisches Curium.<ref>I. D. Eubanks, M. C. Thompson: ''Preparation of Curium Metal'', in: ''[[Inorg. Nucl. Chem. Lett.]]'', '''1969''', ''5''&nbsp;(3), S.&nbsp;187–191 ([[doi:10.1016/0020-1650(69)80221-7]]).</ref>

== Eigenschaften ==
[[Datei:Closest packing ABAC.png|mini|Doppelt-hexagonal dichteste Kugelpackung mit der Schichtfolge ABAC in der Kristallstruktur von α-Cm (A:&nbsp;grün; B:&nbsp;blau; C:&nbsp;rot).]]
[[Datei:Cm-Fluoreszenz.png|mini|Laserinduzierte orange-farbene Fluoreszenz von Cm<sup>3+</sup>-Ionen.<ref>Laserinduzierte orangefarbene Fluoreszenz eines Tris(hydrotris)pyrazolylborato-Cm(III)-Komplexes in Lösung, bei einer Anregungswellenlänge von 396,6&nbsp;nm.</ref> ]]
Im [[Periodensystem]] steht das Curium mit der Ordnungszahl 96 in der Reihe der Actinoide, sein Vorgänger ist das Americium, das nachfolgende Element ist das Berkelium. Sein [[Analogon (Chemie)|Analogon]] in der Reihe der Lanthanoiden ist das [[Gadolinium]].

=== Physikalische Eigenschaften ===
Curium ist ein radioaktives Metall. Dieses ist hart und hat ein silbrig-weißes Aussehen ähnlich dem Gadolinium, seinem Lanthanoidanalogon. Auch in seinen weiteren physikalischen und chemischen Eigenschaften ähnelt es diesem stark. Sein Schmelzpunkt von 1340&nbsp;°C liegt deutlich höher als der der vorhergehenden Transurane Neptunium (637&nbsp;°C<ref>WebElements Periodic Table of the Elements: [https://www.webelements.com/neptunium/physics.html Neptunium physical properties].</ref>), Plutonium (639&nbsp;°C) und Americium (1173&nbsp;°C). Im Vergleich dazu schmilzt Gadolinium bei 1312&nbsp;°C. Der Siedepunkt von Curium liegt bei 3110&nbsp;°C.

Von Curium existiert bei [[Standardbedingungen]] mit α-Cm nur eine bekannte [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Modifikation]]. Diese kristallisiert im [[Hexagonales Kristallsystem|hexagonalen Kristallsystem]] in der {{Raumgruppe|P63/mmc|lang}} mit den [[Gitterparameter]]n ''a''&nbsp;=&nbsp;365&nbsp;[[Pikometer|pm]] und ''c''&nbsp;=&nbsp;1182&nbsp;pm sowie vier [[Formeleinheit]]en pro [[Elementarzelle]].<ref name="Milman">V. Milman, B. Winkler, C. J. Pickard: ''Crystal Structures of Curium Compounds: An ab initio study'', in: ''[[Journal of Nuclear Materials]]'', '''2003''', ''322''&nbsp;(2–3), S.&nbsp;165–179 ([[doi:10.1016/S0022-3115(03)00321-0]]).</ref> Die [[Kristallstruktur]] besteht aus einer doppelt-[[Dichteste Kugelpackung|hexagonal dichtesten Kugelpackung]] mit der Schichtfolge ABAC und ist damit [[Strukturtyp#Isotypie|isotyp]] zur Struktur von [[Lanthan|α-La]].

Oberhalb eines [[Druck (Physik)|Drucks]] von 23&nbsp;[[Pascal (Einheit)|GPa]] geht α-Cm in β-Cm über. Die β-Modifikation kristallisiert im [[Kubisches Kristallsystem|kubischen Kristallsystem]] in der Raumgruppe&nbsp;{{Raumgruppe|Fm-3m|kurz}} mit dem Gitterparameter ''a''&nbsp;=&nbsp;493&nbsp;pm,<ref name="Milman" /> was einem [[Kubisch flächenzentriertes Gitter|kubisch flächenzentrierten Gitter]] ''(fcc)'' beziehungsweise einer kubisch dichtesten Kugelpackung mit der Stapelfolge ABC entspricht.

Die [[Fluoreszenz]] angeregter Cm(III)-Ionen ist ausreichend langlebig, um diese zur [[Laserspektroskopie|zeitaufgelösten Laserfluoreszenzspektroskopie]] zu nutzen.<ref name="denecke">M. A. Denecke, A. Rossberg, P. J. Panak, M. Weigl, B. Schimmelpfennig, A. Geist: ''Characterization and Comparison of Cm(III) and Eu(III) Complexed with 2,6-Di(5,6-dipropyl-1,2,4-triazin-3-yl)pyridine Using EXAFS, TRFLS, and Quantum-Chemical Methods'', in: ''[[Inorganic Chemistry|Inorg. Chem.]]'', '''2005''', ''44'', S.&nbsp;8418–8425; und darin zitierte Quellen ([[doi:10.1021/ic0511726]]).</ref> Die lange Fluoreszenz kann auf die große Energielücke zwischen dem Grundterm <sup>8</sup>S<sub>7/2</sub> und dem ersten angeregten Zustand <sup>6</sup>D<sub>7/2</sub> zurückgeführt werden. Dies erlaubt die gezielte Detektion von Curiumverbindungen unter weitgehender Ausblendung störender kurzlebiger Fluoreszenzprozesse durch weitere Metallionen und organische Substanzen.<ref>J.-C. G. Bünzli, G. R. Choppin: ''Lanthanide Probes in Life, Chemical and Earth Sciences: Theory and Practice'', Elsevier, Amsterdam, 1989.</ref>

=== Chemische Eigenschaften ===
Die stabilste [[Oxidationsstufe]] für Curium ist +3. Gelegentlich ist es auch in der Oxidationsstufe +4 zu finden.<ref>Thomas K. Keenan: ''First Observation of Aqueous Tetravalent Curium'', in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1961''', ''83''&nbsp;(17), S.&nbsp;3719–3720 ([[doi:10.1021/ja01478a039]]).</ref><ref name="asprey" /> Sein chemisches Verhalten ähnelt sehr dem Americium und vielen [[Lanthanoide]]n. In verdünnten wässrigen Lösungen ist das Cm<sup>3+</sup>-Ion farblos, das Cm<sup>4+</sup>-Ion blassgelb.<ref name="HOWI_1956">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1956 |Endseite= }}</ref> In höher konzentrierten Lösungen ist das Cm<sup>3+</sup>-Ion jedoch ebenfalls blassgelb.<ref name="Morrs" /><ref>C. Keller: ''The Chemistry of the Transuranium Elements'', Verlag Chemie, Weinheim 1971, S.&nbsp;544.</ref><ref>David R. Lide (ed. in chief): CRC ''Handbook of Chemistry and Physics'', CRC Press, 78th Edition, Boca Raton 1997-1998. Seite '''4'''-9.</ref>

Curiumionen gehören zu den [[HSAB-Konzept|harten Lewis-Säuren]], weshalb sie die stabilsten [[Komplexchemie|Komplexe]] mit harten Basen bilden.<ref>M. P. Jensen, A. H. Bond: ''Comparison of Covalency in the Complexes of Trivalent Actinide and Lanthanide Cations'', in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''2002''', ''124''&nbsp;(33), S.&nbsp;9870–9877 ([[doi:10.1021/ja0178620]]).</ref> Die Komplexbindung besitzt hierbei nur einen sehr geringen [[Kovalente Bindung|kovalenten]] Anteil und basiert hauptsächlich auf ionischer Wechselwirkung. Curium unterscheidet sich in seinem Komplexierungsverhalten von den früher bekannten Actinoiden wie Thorium und Uran und ähnelt auch hier stark den Lanthanoiden.<ref>G. T. Seaborg: ''Overview of the Actinide and Lanthanide (the ''f'') Elements'', in: ''[[Radiochim. Acta]]'', '''1993''', ''61'', S.&nbsp;115–122 ([[doi:10.1524/ract.1993.61.34.115]]).</ref> In Komplexen bevorzugt es eine neunfache [[Koordinationschemie|Koordination]] mit dreifach überkappter trigonal-[[Prisma (Geometrie)|prismatischer]] Geometrie.

=== Biologische Aspekte ===
Curium besitzt keine biologische Bedeutung.<ref>[http://eawag-bbd.ethz.ch/periodic/elements/cm.html The Biochemical Periodic Tables – Curium].</ref> Die [[Biosorption]] von Cm<sup>3+</sup> durch [[Bakterien]] und [[Archäen]] wurde untersucht.<ref>H. Moll, T. Stumpf, M. Merroun, A. Rossberg, S. Selenska-Pobell, G. Bernhard: ''Time-resolved Laser Fluorescence Spectroscopy Study on the Interaction of Curium(III) with Desulfovibrio äspöensis DSM 10631T'', in: ''[[Environ. Sci. Technol.]]'', '''2004''', ''38''&nbsp;(5), S.&nbsp;1455–1459, PMID 15046347.</ref><ref>T. Ozaki, J. B. Gillow, A. J. Francis, T. Kimura, T. Ohnuki, Z. Yoshida: ''Association of Eu(III) and Cm(III) with Bacillus subtilis and Halobacterium salinarium'', in: ''[[Journal of Nuclear Science and Technology|J. Nuc. Sc. and Tech.]]'', '''2002''', ''Suppl. 3'', S.&nbsp;950–953 ([[doi:10.1080/00223131.2002.10875626]]).</ref>

=== Spaltbarkeit ===
Die ungeradzahligen Curiumisotope, insbesondere <sup>243</sup>Cm, <sup>245</sup>Cm und <sup>247</sup>Cm eignen sich aufgrund der hohen [[Wirkungsquerschnitt#Spezielle Bezeichnungen|Spaltquerschnitte]] prinzipiell auch als [[Kernbrennstoff]]e in einem thermischen Kernreaktor. Generell können alle Isotope zwischen <sup>242</sup>Cm und <sup>248</sup>Cm sowie <sup>250</sup>Cm eine Kettenreaktion aufrechterhalten, wenn auch zum Teil nur mit schneller Spaltung. In einem [[Schneller Brüter|schnellen Reaktor]] könnte also jede beliebige Mischung der genannten Isotope als Brennstoff verwendet werden.<ref name="irsn">[[Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire]]: {{Webarchiv | url=http://ec.europa.eu/energy/nuclear/transport/doc/irsn_sect03_146.pdf | wayback=20141118085843 | text=''Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport''}} (PDF, S.&nbsp;16).</ref> Der Vorteil liegt dann darin, dass bei der Gewinnung aus abgebranntem Kernbrennstoff keine [[Isotopentrennung]] durchgeführt werden müsste, sondern lediglich eine chemische Separation des Curiums von den anderen Stoffen.

Die unten stehende Tabelle gibt die [[Kritische Masse|kritischen Massen]] für eine reine Kugelgeometrie ohne Moderator und Reflektor an:

{| class="wikitable"
|-
! Isotop !! Kritische Masse !! Radius
|-
| <sup>242</sup>Cm || 371&nbsp;kg || 40,1&nbsp;cm
|-
| <sup>243</sup>Cm || 7,34–10&nbsp;kg || 10–11&nbsp;cm
|-
| <sup>244</sup>Cm || (13,5)–30&nbsp;kg || (12,4)–16&nbsp;cm
|-
| <sup>245</sup>Cm || 9,41–12,3&nbsp;kg || 11–12&nbsp;cm
|-
| <sup>246</sup>Cm || 39–70,1&nbsp;kg || 18–21&nbsp;cm
|-
| <sup>247</sup>Cm || 6,94–7,06&nbsp;kg || 9,9&nbsp;cm
|-
| <sup>248</sup>Cm || 40,4&nbsp;kg || 19,2&nbsp;cm
|-
| <sup>250</sup>Cm || 23,5&nbsp;kg || 16,0&nbsp;cm
|}

Mit Reflektor liegen die kritischen Massen der ungeradzahligen Isotope bei etwa 3–4&nbsp;kg. In wässriger Lösung mit Reflektor lässt sich die kritische Masse für <sup>245</sup>Cm bis auf 59&nbsp;g reduzieren (<sup>243</sup>Cm: 155&nbsp;g; <sup>247</sup>Cm: 1,55&nbsp;kg); diese Werte sind aufgrund von Unsicherheiten der für die Berechnung relevanten physikalischen Daten nur auf etwa 15 % genau, dementsprechend finden sich in unterschiedlichen Quellen teils stark schwankende Angaben.<ref>H. Okundo, H. Kawasaki: ''Critical and Subcritical Mass Calculations of Curium-243 to -247 Based on JENDL-3.2 for Revision of ANSI/ANS-8.15'', in: ''[[Journal of Nuclear Science and Technology|J. Nuc. Sc. and Tech.]]'', '''2002''', ''39'', S.&nbsp;1072–1085 ([[doi:10.1080/18811248.2002.9715296]]).</ref><ref name="irsn" /> Aufgrund der geringen Verfügbarkeit und des hohen Preises wird Curium aber nicht als Kernbrennstoff eingesetzt und ist daher in {{§|2|atg|juris}} Abs. 1 des [[Atomgesetz (Deutschland)|Atomgesetzes]] in Deutschland auch nicht als solcher klassifiziert.

Die ungeradzahligen Curiumisotope, hier wiederum insbesondere <sup>245</sup>Cm und <sup>247</sup>Cm, könnten ebenso wie für den Reaktorbetrieb auch zum Bau von [[Kernwaffe]]n eingesetzt werden. Bomben aus <sup>243</sup>Cm wären aber aufgrund der geringen Halbwertszeit des Isotops mit einem erheblichen Wartungsaufwand verbunden. Außerdem müsste <sup>243</sup>Cm als [[Alphastrahler|α-Strahler]] durch die beim radioaktiven Zerfall freiwerdende Energie glühend heiß sein, was die Konstruktion einer Bombe sehr erschweren dürfte. Da die kritischen Massen zum Teil sehr klein sind, ließen sich so vergleichsweise kleine Bomben konstruieren. Bisher sind allerdings keine Aktivitäten dieser Art publik geworden, was sich ebenfalls auf die geringe Verfügbarkeit zurückführen lässt.

== Isotope ==
Von Curium existieren nur [[Radionuklid]]e und keine stabilen [[Isotop]]e. Insgesamt sind 20 Isotope und 7 [[Isomer (Kernphysik)|Kernisomere]] des Elements zwischen <sup>233</sup>Cm und <sup>252</sup>Cm bekannt.<ref name="nubase">G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra: ''The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties'', in: ''[[Nuclear Physics A]]'', 729, 2003, S.&nbsp;3–128. {{doi|10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001}}. ([http://amdc.in2p3.fr/nubase/nubase2003/Nubase2003.pdf PDF]; 1,0&nbsp;MB).</ref> Die längsten Halbwertszeiten haben <sup>247</sup>Cm mit 15,6&nbsp;Mio.&nbsp;Jahren und <sup>248</sup>Cm mit 348.000&nbsp;Jahren. Daneben haben noch die Isotope <sup>245</sup>Cm mit 8500, <sup>250</sup>Cm mit 8300 und <sup>246</sup>Cm mit 4760&nbsp;Jahren lange Halbwertszeiten. <sup>250</sup>Cm ist dabei eine Besonderheit, da sein [[Radioaktivität|radioaktiver Zerfall]] zum überwiegenden Teil (etwa 86 %) in [[Spontane Spaltung|spontaner Spaltung]] besteht.

Die am häufigsten technisch eingesetzten Curiumisotope sind <sup>242</sup>Cm mit 162,8&nbsp;Tagen und <sup>244</sup>Cm mit 18,1&nbsp;Jahren Halbwertszeit.

Die [[Wirkungsquerschnitt]]e für [[Kernspaltung|induzierte Spaltung]] durch ein [[Thermische Neutronen|thermisches Neutron]] betragen:<ref>G. Pfennig, H. Klewe-Nebenius, W. Seelmann-Eggebert (Hrsg.): ''Karlsruher [[Nuklidkarte]]'', 6. Aufl., korrig. Nachdr. 1998.</ref> für <sup>242</sup>Cm etwa 5&nbsp;[[Barn|b]], <sup>243</sup>Cm 620&nbsp;b, <sup>244</sup>Cm 1,1&nbsp;b, <sup>245</sup>Cm 2100&nbsp;b, <sup>246</sup>Cm 0,16&nbsp;b, <sup>247</sup>Cm 82&nbsp;b, <sup>248</sup>Cm 0,36&nbsp;b. Dies entspricht der Regel, nach der meist die Transuran-Nuklide mit ungerader Neutronenzahl "thermisch leicht spaltbar" sind.

''→ [[Liste der Isotope/Ordnungszahl 91 bis Ordnungszahl 100#96 Curium|Liste der Curiumisotope]]''

== Verwendung ==
=== Radionuklidbatterien ===
Da die beiden am häufigsten erbrüteten Isotope, <sup>242</sup>Cm und <sup>244</sup>Cm, nur kurze Halbwertszeiten (162,8&nbsp;Tage bzw. 18,1&nbsp;Jahre) und Alphaenergien von etwa 6&nbsp;[[Elektronenvolt|MeV]] haben, zeigt es eine viel stärkere Aktivität als etwa das in der natürlichen [[Uran-Radium-Reihe|Uran-Radium-Zerfallsreihe]] erzeugte <sup>226</sup>[[Radium|Ra]].<ref name="Binder" /> Aufgrund dieser Radioaktivität gibt es sehr große Wärmemengen ab; <sup>244</sup>Cm emittiert 3&nbsp;Watt/g und <sup>242</sup>Cm sogar 120&nbsp;Watt/g.<ref>''[[Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie]]'', System Nr.&nbsp;71, Band&nbsp;7&nbsp;a, Transurane, Teil&nbsp;A&nbsp;2, S.&nbsp;289.</ref> Diese Curiumisotope können aufgrund der extremen Wärmeentwicklung in Form von [[Curium(III)-oxid]] (Cm<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) in Radionuklidbatterien zur Versorgung mit [[Elektrische Energie|Elektrischer Energie]] z.&nbsp;B. in [[Raumsonde]]n eingesetzt werden. Dafür wurde vor allem die Verwendung von <sup>244</sup>Cm untersucht. Als α-Strahler benötigt es eine wesentlich dünnere Abschirmung als die Betastrahler, jedoch ist seine Spontanspaltungsrate und damit die Neutronen- und Gammastrahlung höher als die von <sup>238</sup>Pu. Es unterlag daher wegen der benötigten dicken Abschirmung und starken Neutronenstrahlung sowie seiner kürzeren Halbwertszeit (18,1&nbsp;Jahre) dem <sup>238</sup>Pu mit 87,7&nbsp;Jahren Halbwertszeit.<ref>{{Webarchiv|url=http://fti.neep.wisc.edu/neep602/SPRING00/lecture5.pdf |wayback=20130215003518 |text=Nuklide für RTGs (PDF; 297 kB) }} letzte Seite.</ref>

<sup>242</sup>Cm wurde auch eingesetzt, um <sup>238</sup>Pu für [[Radionuklidbatterie]]n in Herzschrittmachern zu erzeugen. Im Reaktor erbrütetes <sup>238</sup>Pu wird durch die (n,2n)-Reaktion von <sup>237</sup>Np immer mit <sup>236</sup>Pu verunreinigt, in dessen Zerfallsreihe der starke Gammastrahler <sup>208</sup>Tl vorkommt. Ähnliches gilt auch für aus Uran unter Deuteronenbeschuss gewonnene <sup>238</sup>Pu. Die anderen gewöhnlicherweise im Reaktor in relevanten Mengen erbrüteten Curium-Isotope führen in ihren Zerfallsreihen schnell auf langlebige Isotope, deren Strahlung für die Konstruktion von Herzschrittmachern dann nicht mehr relevant ist.<ref>Basiswissen-Kernenergie: {{Webarchiv | url= http://www.kernenergie-wissen.de/pu-batterien.html | wayback = 20131226011403 | text =Plutonium-Batterien}}.</ref>
[[Datei:MER APXS PIA05113.jpg|mini|Der APXS-Typ von Spirit und Opportunity.]]

=== Röntgenspektrometer ===
<sup>244</sup>Cm dient als α-Strahlenquelle in den vom [[Max-Planck-Institut für Chemie]] in Mainz entwickelten α-Partikel-Röntgenspektrometern ([[Alphapartikel-Röntgenspektrometer|APXS]]), mit denen die Mars-Rover [[Mars Pathfinder|Sojourner]], [[Spirit (Raumsonde)|Spirit]] und [[Opportunity]] auf dem Planeten Mars Gestein chemisch analysierten. Auch der Lander [[Philae (Sonde)|Philae]] der Raumsonde [[Rosetta (Sonde)|Rosetta]] ist mit einem APXS ausgestattet, um die Zusammensetzung des [[Komet]]en [[Tschurjumow-Gerassimenko]] zu analysieren.<ref>Bernd Leitenberger: [https://www.bernd-leitenberger.de/philae.shtml Der Rosetta Lander Philae].</ref>

Außerdem hatten bereits die [[Mondsonde]]n [[Surveyor]] 5–7 Alphaspektrometer an Bord. Diese arbeiteten jedoch mit <sup>242</sup>Cm und maßen die von den [[Alphastrahlung|α-Teilchen]] aus dem Mondboden herausgeschlagenen [[Proton]]en und zurückgeworfene α-Teilchen.<ref>Bernd Leitenberger: [https://www.bernd-leitenberger.de/surveyor.shtml ''Die Surveyor Raumsonden''].</ref><ref>[https://history.nasa.gov/SP-480/ch9.htm SP-480 Far Travelers: The Exploring Machines: Essentials for Surveyor].</ref>

=== Herstellung anderer Elemente ===
Weiterhin ist Curium Ausgangsmaterial zur Erzeugung höherer [[Transurane]] und [[Transactinoide]]. So führt zum Beispiel der Beschuss von <sup>248</sup>Cm mit Sauerstoff (<sup>18</sup>O) beziehungsweise Magnesiumkernen (<sup>26</sup>Mg) zu den Elementen [[Seaborgium]] <sup>265</sup>Sg beziehungsweise [[Hassium]] <sup>269</sup>Hs und <sup>270</sup>Hs.<ref name="HOWI_1980">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1980 |Endseite=1981 }}</ref>

== Sicherheitshinweise ==
Einstufungen nach der [[Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP)|CLP-Verordnung]] liegen nicht vor, weil diese nur die chemische Gefährlichkeit umfassen, die eine völlig untergeordnete Rolle gegenüber den auf der [[Radioaktivität]] beruhenden Gefahren spielen. Auch Letzteres gilt nur, wenn es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

Da von Curium nur radioaktive Isotope existieren, darf es selbst sowie seine Verbindungen nur in geeigneten Laboratorien unter speziellen Vorkehrungen gehandhabt werden. Die meisten gängigen Curiumisotope sind α-Strahler, weshalb eine [[Inkorporation (Medizin)|Inkorporation]] unbedingt vermieden werden muss. Auch zerfällt ein Großteil der Isotope zu einem gewissen Anteil unter [[Spontanspaltung]]. Das breite Spektrum der hieraus resultierenden meist ebenfalls radioaktiven Tochternuklide stellt ein weiteres Risiko dar, das bei der Wahl der Sicherheitsvorkehrungen berücksichtigt werden muss.<ref name="lenntech" />

=== Wirkung im Körper ===
Wird Curium mit der Nahrung aufgenommen, so wird es größtenteils innerhalb einiger Tage wieder ausgeschieden und lediglich 0,05 % werden in den Blutkreislauf aufgenommen. Von hier werden etwa 45 % in der [[Leber]] deponiert, weitere 45 % werden in die [[Knochen]]substanz eingebaut. Die verbleibenden 10 % werden ausgeschieden. Im Knochen lagert sich Curium insbesondere an der Innenseite der Grenzflächen zum [[Knochenmark]] an. Die weitere Verbreitung in die [[Kortikalis]] findet nur langsam statt.<ref name="lenntech">[https://www.lenntech.com/deutsch/Data-PSE/Cm.htm Lenntech (Curium)].</ref>

Bei [[Inhalation]] wird Curium deutlich besser in den Körper aufgenommen, weshalb diese Art der Inkorporation bei der Arbeit mit Curium das größte Risiko darstellt. Die maximal zulässige Gesamtbelastung des menschlichen Körpers durch <sup>244</sup>Cm (in löslicher Form) beträgt 0,3&nbsp;µ[[Curie (Einheit)|Ci]].<ref name="speclab" />

In [[Tierversuch]]en mit Ratten wurde nach einer intravenösen Injektion von <sup>242</sup>Cm und <sup>244</sup>Cm ein erhöhtes Auftreten von [[Knochentumor]]en beobachtet, deren Auftreten als Hauptgefahr bei der Inkorporation von Curium durch den Menschen betrachtet wird. Inhalation der Isotope führte zu [[Bronchialkarzinom|Lungen-]] und [[Leberkrebs]].<ref name="lenntech" />

== Kernreaktor-Abfallproblematik ==
In wirtschaftlich sinnvoll (d.&nbsp;h. mit langer Verweildauer des Brennstoffs) genutzten Kernreaktoren entstehen physikalisch unvermeidlich Curiumisotope durch (n,γ)-Kernreaktionen mit nachfolgendem β<sup>−</sup>-Zerfall (siehe auch oben unter Gewinnung von Curiumisotopen). Eine Tonne abgebrannten Kernbrennstoffs enthält durchschnittlich etwa 20&nbsp;g verschiedener Curiumisotope.<ref>Klaus Hoffmann: ''Kann man Gold machen? Gauner, Gaukler und Gelehrte. Aus der Geschichte der chemischen Elemente'', Urania-Verlag; Leipzig, Jena, Berlin 1979, keine ISBN, S.&nbsp;233.</ref> Darunter befinden sich auch die α-Strahler mit den Massenzahlen 245–248, die auf Grund ihrer relativ langen Halbwertszeiten in der [[Endlagerung]] unerwünscht sind und deshalb zum [[Transuranabfall]] zählen. Eine Verminderung der Langzeitradiotoxizität in nuklearen Endlagern wäre durch Abtrennung langlebiger Isotope aus abgebrannten Kernbrennstoffen möglich. Zur Beseitigung des Curiums wird derzeit die [[Partitioning]]-&-[[Transmutation]]-Strategie verfolgt.<ref>L. H. Baetsle: ''Application of Partitioning/Transmutation of Radioactive Materials in Radioactive Waste Management'', September 2001 ({{Webarchiv|text=PDF, 2,4&nbsp;MB |url=http://www.ictp.trieste.it/~pub_off/lectures/lns012/Baetsle.pdf |wayback=20050426092418}}).</ref> Geplant ist hierbei ein dreistufiger Prozess, in welchem der Kernbrennstoff aufgetrennt, in Gruppen aufgearbeitet und endgelagert werden soll. Im Rahmen dieses Prozesses sollen abgetrennte Curiumisotope durch Neutronenbeschuss in speziellen Reaktoren zu kurzlebigen Nukliden umgewandelt werden. Die Entwicklung dieses Prozesses ist Gegenstand der aktuellen Forschung,<ref name="denecke" /> wobei die Prozessreife zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht erreicht ist.

== Verbindungen und Reaktionen ==
''→ [[:Kategorie:Curiumverbindung]]''

=== Oxide ===
Curium wird leicht von [[Sauerstoff]] angegriffen. Von Curium existieren [[Oxide]] der [[Oxidationsstufe]]n +3 (Cm<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) und +4 (CmO<sub>2</sub>). Auch das zweiwertige Oxid CmO ist bekannt.<ref name="HOWI_1972">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1972 |Endseite= }}</ref>

Das schwarze [[Curium(IV)-oxid]] kann direkt aus den Elementen dargestellt werden. Hierzu wird metallisches Curium an Luft oder in einer Sauerstoffatmosphäre geglüht.<ref name="asprey" /> Für Kleinstmengen bietet sich das Glühen von [[Salze]]n des Curiums an. Meistens werden hierzu [[Curium(III)-oxalat]] (Cm<sub>2</sub>(C<sub>2</sub>O<sub>4</sub>)<sub>3</sub>) oder [[Curium(III)-nitrat]] (Cm(NO<sub>3</sub>)<sub>3</sub>) herangezogen.

Aus Curium(IV)-oxid kann das weißliche [[Curium(III)-oxid]] durch [[Thermolyse|thermische Zersetzung]] im [[Vakuum]] (ca. 0,01 [[Pascal (Einheit)|Pa]]) bei 600&nbsp;°C erhalten werden:<ref name="asprey">L. B. Asprey, F. H. Ellinger, S. Fried, W. H. Zachariasen: ''Evidence for Quadrivalent Curium. X-ray Data on Curium Oxides'', in: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'', '''1955''', ''77''&nbsp;(6), S.&nbsp;1707–1708 ([[doi:10.1021/ja01611a108]]).</ref>

: <chem>4 CmO2 ->[\Delta T] 2 Cm2O3 + O2</chem>

Ein weiterer Weg ist durch die Reduktion von Curium(IV)-oxid mit [[Molekül|molekularem]] [[Wasserstoff]] gegeben:<ref>H. O. Haug: ''Curium Sesquioxide Cm<sub>2</sub>O<sub>3</sub>'', in: ''[[J. Inorg. Nucl. Chem.]]'', '''1967''', ''29''&nbsp;(11), S.&nbsp;2753–2758 ([[doi:10.1016/0022-1902(67)80014-9]]).</ref>

: <chem>2 CmO2 + H2 -> Cm2O3 + H2O</chem>

Weiterhin ist eine Reihe ternärer oxidischer Curiumverbindungen des Typs M(II)CmO<sub>3</sub> bekannt.<ref>J. Fuger, R. G. Haire, J. R. Peterson: ''Molar Enthalpies of Formation of BaCmO<sub>3</sub> and BaCfO<sub>3</sub>'', in: ''[[J. Alloys Compds.]]'', '''1993''', ''200''&nbsp;(1–2), S.&nbsp;181–185 ([[doi:10.1016/0925-8388(93)90491-5]]).</ref>

Der größte Teil des in freier Natur vorkommenden Curiums (s. Abschnitt "[[#Vorkommen|Vorkommen]]") liegt als Cm<sub>2</sub>O<sub>3</sub> und CmO<sub>2</sub> vor.<ref name="lenntech" />

=== Halogenide ===
Von den vier stabilen [[Halogene]]n sind [[Halogenide]] des Curiums bekannt.

{| class="wikitable left" style="text-align:center; font-size:90%;"
|-
| Oxidationszahl || F || Cl || Br || I
|-
| +4
| [[Curium(IV)-fluorid]]<br />CmF<sub>4</sub><br />braun
|
|
|
|-
| +3
| [[Curium(III)-fluorid]]<br />CmF<sub>3</sub><br />farblos
| [[Curium(III)-chlorid]]<br />CmCl<sub>3</sub><br />farblos
| [[Curium(III)-bromid]]<br />CmBr<sub>3</sub><br />farblos
| [[Curium(III)-iodid]]<br />CmI<sub>3</sub><br />farblos
|}

Das farblose [[Curium(III)-fluorid]] (CmF<sub>3</sub>) kann durch Versatz von Cm(III)-haltigen Lösungen mit [[Fluoride|Fluoridionen]] erhalten werden. Das tetravalente [[Curium(IV)-fluorid]] (CmF<sub>4</sub>) ist nur durch die Umsetzung von Curium(III)-fluorid mit molekularem [[Fluor]] zugänglich:<ref name="Morrs" />

: <chem>2 CmF3 + F2 -> 2 CmF4</chem>

Eine Reihe [[Komplexchemie|komplexer]] Fluoride der Form M<sub>7</sub>Cm<sub>6</sub>F<sub>31</sub> (M = [[Alkalimetall]]) sind bekannt.<ref>T. K. Keenan: ''Lattice Constants of K<sub>7</sub>Cm<sub>6</sub>F<sub>31</sub> trends in the 1:1 and 7:6 Alkali Metal-actinide(IV) Series'', in: ''[[Inorg. Nucl. Chem. Lett.]]'', '''1967''', ''3''&nbsp;(10), S.&nbsp;391–396 ([[doi:10.1016/0020-1650(67)80092-8]]).</ref>

Das farblose [[Curium(III)-chlorid]] (CmCl<sub>3</sub>) kann durch die Reaktion von [[Curium(III)-hydroxid]] (Cm(OH)<sub>3</sub>) mit wasserfreiem [[Chlorwasserstoff]]gas dargestellt werden. Dieses kann genutzt werden, um die weiteren Halogenide, [[Curium(III)-bromid]] (hellgrün) und [[Curium(III)-iodid|-iodid]] (farblos), zu synthetisieren. Hierzu wird Curium(III)-chlorid mit dem [[Ammonium]]<nowiki />salz des Halogenids umgesetzt:<ref>L. B. Asprey, T. K. Keenan, F. H. Kruse: ''Crystal Structures of the Trifluorides, Trichlorides, Tribromides, and Triiodides of Americium and Curium'', in: ''[[Inorg. Chem.]]'', '''1965''', ''4''&nbsp;(7), S.&nbsp;985–986 ([[doi:10.1021/ic50029a013]]).</ref>

: <chem>CmCl3 + 3 NH4I -> CmI3 + 3 NH4Cl</chem>

=== Chalkogenide und Pentelide ===
Von den [[Chalkogenide]]n sind das [[Sulfide|Sulfid]] und das [[Selenide|Selenid]] bekannt. Sie sind durch die Reaktion von gasförmigem [[Schwefel]] oder [[Selen]] im Vakuum bei erhöhter Temperatur zugänglich.<ref>D. Damien, J. P. Charvillat, W. Müller: ''Preparation and Lattice Parameters of Curium Sulfides and Selenides'', in: ''[[Inorg. Nucl. Chem. Lett.]]'', '''1975''', ''11''&nbsp;(7–8), S.&nbsp;451–457 ([[doi:10.1016/0020-1650(75)80017-1]]).</ref>

Die [[Pentelide]] des Curiums des Typs CmX sind für die Elemente [[Stickstoff]], [[Phosphor]], [[Arsen]] und [[Antimon]] dargestellt worden.<ref name="Morrs" /> Ihre Herstellung kann durch die Reaktion von entweder [[Curium(III)-hydrid]] (CmH<sub>3</sub>) oder metallischem Curium mit diesen Elementen bei erhöhter Temperatur bewerkstelligt werden.

=== Metallorganische Verbindungen ===
Analog zu [[Uranocen]], einer [[Organometallverbindungen|Organometallverbindung]], in der Uran von zwei [[Cyclooctatetraen]]-Liganden komplexiert ist, wurden die entsprechenden Komplexe von [[Thorium]], [[Protactinium]], Neptunium, Plutonium und Americium dargestellt. Das [[Molekülorbitaltheorie|MO-Schema]] legt nahe, dass eine entsprechende Verbindung (η<sup>8</sup>-C<sub>8</sub>H<sub>8</sub>)<sub>2</sub>Cm, ein ''Curocen'', synthetisiert werden kann, was jedoch bisher nicht gelang.<ref>[[Christoph Elschenbroich]]: ''Organometallchemie'', 6. Auflage, Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, S.&nbsp;589.</ref>

== Literatur ==
* Gregg J. Lumetta, Major C. Thompson, Robert A. Penneman, P. Gary Eller: [http://radchem.nevada.edu/classes/rdch710/files/Curium.pdf ''Curium''], in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): ''The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements'', Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S.&nbsp;1397–1443 ([[doi:10.1007/1-4020-3598-5_9]]).
* ''[[Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie]]'', System Nr.&nbsp;71, Band&nbsp;7&nbsp;a, Transurane: Teil&nbsp;A&nbsp;1&nbsp;I, S.&nbsp;34–38; Teil&nbsp;A&nbsp;1&nbsp;II, S.&nbsp;18, 315–326, 343–344; Teil&nbsp;A&nbsp;2, S.&nbsp;44–45, 164–175, 185–188, 289; Teil&nbsp;B&nbsp;1, S.&nbsp;67–72.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Curium|audio=1|video=0}}
{{Wiktionary}}
* {{RömppOnline|ID=RD-03-02962|Name=Curium|Abruf=2015-01-03}}
* William G. Schulz: [https://pubs.acs.org/cen/80th/curium.html ''Curium''], Chemical & Engineering News, 2003.

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Navigationsleiste Periodensystem}}

{{Exzellent|13. September 2008|50680472}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4148404-6|LCCN=sh85034863|NDL=00575294}}

[[Kategorie:Marie Curie als Namensgeber]]
[[Kategorie:Pierre Curie]]