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<title>Transurane</title>
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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Transurane</span></h1>
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</div>
<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Die <b>Transurane</b> oder die <i>schweren Elemente</i> sind die chemischen <a href="Chemisches_Element" title="Chemisches Element">Elemente</a> mit einer höheren <a href="Ordnungszahl" title="Ordnungszahl">Ordnungszahl</a> als <a href="Uran" title="Uran">Uran</a> (Z > 92).<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Bis einschließlich des Elements <a href="Lawrencium" title="Lawrencium">Lawrenciums</a> (103), gehören sie zusammen mit <a href="Thorium" title="Thorium">Thorium</a> (90), <a href="Protactinium" title="Protactinium">Protactinium</a> (91) und Uran (92) zur Gruppe der <b><a href="Actinoide" title="Actinoide">Actinoide</a></b>.
</p><p>Im <a href="Periodensystem" title="Periodensystem">Periodensystem</a> der Elemente beginnt nach dem <a href="Uran" title="Uran">Uran</a> mit der Ordnungszahl 92 die Reihe der Transurane mit dem <a href="Neptunium" title="Neptunium">Neptunium</a> (Element 93). Neben dem für die <a href="Kernspaltung" title="Kernspaltung">Kernspaltung</a> bedeutenden Element <a href="Plutonium" title="Plutonium">Plutonium</a> (94) gehören auch <a href="Americium" title="Americium">Americium</a> (95), <a href="Curium" title="Curium">Curium</a> (96), <a href="Berkelium" title="Berkelium">Berkelium</a> (97), <a href="Californium" title="Californium">Californium</a> (98), <a href="Einsteinium" title="Einsteinium">Einsteinium</a> (99), <a href="Fermium" title="Fermium">Fermium</a> (100), <a href="Mendelevium" title="Mendelevium">Mendelevium</a> (101), <a href="Nobelium" title="Nobelium">Nobelium</a> (102) und <a href="Lawrencium" title="Lawrencium">Lawrencium</a> (103) sowie alle weiteren „superschweren“ Elemente (auch bekannt als <b><a href="Transactinoide" title="Transactinoide">Transactinoide</a></b>) zu den Transuranen.
</p><p>Die Transurane wurden ab den <a href="1940er" title="1940er">1940er</a> Jahren im Rahmen der <a href="Radiochemie" title="Radiochemie">Radiochemie</a>, <a href="Kernchemie" title="Kernchemie">Kernchemie</a>, <a href="Kernphysik" title="Kernphysik">Kernphysik</a> und <a href="Kerntechnik" title="Kerntechnik">Kerntechnik</a> umfangreich erforscht.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Eigenschaften">Eigenschaften</h2></div>
<p>Alle bekannten Transurane sind <a href="Radioaktivit%C3%A4t" title="Radioaktivität">radioaktiv</a> mit <a href="Halbwertszeit" title="Halbwertszeit">Halbwertszeiten</a> zwischen einigen 10 Millionen Jahren (selten, z. B. <a href="Plutonium" title="Plutonium">Plutonium-244</a>) über Minuten bis zu Bruchteilen einer Sekunde (häufig). Einige <a href="Isotop" title="Isotop">Isotope</a> der leichteren Transurane von Neptunium bis Curium haben Halbwertszeiten von einigen Jahrmillionen, Jahrtausenden oder Jahrhunderten. Sie entstehen beispielsweise in <a href="Kernreaktor" title="Kernreaktor">Kernreaktoren</a> und machen einen Teil der langlebigen radioaktiven Abfälle aus. Element 99 und 100 wurden in der „<a href="Radioaktiver_Niederschlag" title="Radioaktiver Niederschlag">radioaktive Asche</a>“ durch des <a href="Thermonukleare_Reaktion" title="Thermonukleare Reaktion">thermonuklearen</a> explosiven Geräts und Tests <a href="Ivy_Mike" title="Ivy Mike">Mike</a> entdeckt.<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Die Bildung der Elemente (viz. <a href="Kernreaktion" title="Kernreaktion">Kernreaktion</a>) war dem extrem hohen (und prompten) <a href="Neutronenfluss" title="Neutronenfluss">Neutronenfluss</a> geschuldet.
</p><p>Transurane, welche gleichzeitig <i>Actinoide</i> sind, sind chemisch sehr ähnlich zueinander und auch zu den <a href="Lanthanoide" title="Lanthanoide">Lanthanoiden</a>. Diese Eigenschaft hat unmittelbar Einfluss auf die Verfahren der Trennung oder Separation dieser Elemente voneinander.
</p><p>Bei der zivilen Nutzung von <a href="Kernenergie" title="Kernenergie">Kernenergie</a> spielt die großtechnische extraktive <a href="Wiederaufarbeitung" title="Wiederaufarbeitung">Wiederaufarbeitung</a> eine gewisse Rolle, wobei viele <a href="Spaltprodukt" title="Spaltprodukt">Spaltprodukte</a> Lanthanoide sind. Die dabei auftretenden Probleme konnten jedoch durch den PUREX-Prozess und mehrfache Reinigungs- und Abtrennzyklen größtenteils gelöst werden. So kann Uran von Plutonium und den Spaltprodukten abgetrennt werden. Letztere können in weiteren geeigneten Verfahren entsorgt oder für die Endlagerung aufbereitet werden.
</p><p>Die chemischen und makroskopischen physikalischen Eigenschaften der kurzlebigen schwereren Elemente sind zum Teil nur wenig bekannt, da deren Herstellung aufwendig und teuer ist und die kurze Halbwertszeit verbunden mit der <a href="Zerfallsw%C3%A4rme" class="mw-redirect" title="Zerfallswärme">Zerfallswärme</a> Beobachtungen erschwert. Die Entdeckung längerlebiger Isotope mit höherem <a href="Neutronen%C3%BCberschuss" title="Neutronenüberschuss">Neutronenüberschuss</a>, welche von einigen Wissenschaftlern postuliert wird, könnte derartige Beobachtungen künftig erleichtern.
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Erzeugung">Erzeugung</h2></div>
<p>Transurane lassen sich technisch aus Uran oder anderen Elementen mit hoher Ordnungszahl herstellen. Dazu werden solche <a href="Atomkern" title="Atomkern">Atomkerne</a> mit <a href="Neutron" title="Neutron">Neutronen</a> oder anderen Atomkernen in <a href="Forschungsreaktor" title="Forschungsreaktor">Forschungsreaktoren</a> beschossen bzw. bestrahlt; dabei auftretende Neutroneneinfänge und anschließender <a href="Betastrahlung" title="Betastrahlung">Beta</a>- und <a href="Gammastrahlung" title="Gammastrahlung">Gamma</a>-Zerfall ergeben einige der Transurane.
</p><p>Eine typische Kernreaktion, welche zu dem Transuran Plutonium-239 führt ist
</p>
<dl><dd><span class="mwe-math-element mwe-math-element-inline"><span class="mwe-math-mathml-inline mwe-math-mathml-a11y" style="display: none;"><math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" alttext="{\displaystyle \mathrm {^{238}_{\ 92}U\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 92}^{239}U\ {\xrightarrow[{23\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 93}^{239}Np\ {\xrightarrow[{2,4\ d}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 94}^{239}Pu} }">
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<dl><dd><small>Die angegebenen Zeiten sind <a href="Halbwertszeit" title="Halbwertszeit">Halbwertszeiten</a>.</small></dd></dl>
<p>Noch bevor Kernreaktoren verfügbar waren, wurden Teilchenbeschleuniger (<a href="Zyklotron" title="Zyklotron">Zyklotrone</a>) genutzt. Die Elemente ab 101 wurden im Rahmen der <a href="Schwerionenbeschleuniger" title="Schwerionenbeschleuniger">Schwerionenforschung</a> mit anderen <a href="Teilchenbeschleuniger" title="Teilchenbeschleuniger">Teilchenbeschleunigern</a> entdeckt.
</p><p>Aufgrund der geologisch gesehenen kurzen Halbwertszeiten kommen Transurane in der Natur nicht oder nur in Spuren vor, die durch <a href="Neutroneneinfang" title="Neutroneneinfang">Neutroneneinfang</a> und nachfolgenden <a href="Betazerfall" title="Betazerfall">Beta-Zerfall</a> des Urans entstehen. Die einzige Ausnahme bildet das Plutonium <sup>244</sup>Pu, das noch aus der Entstehungszeit des Sonnensystems stammt.<sup id="cite_ref-:0_4-0" class="reference"><a href="#cite_note-:0-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Geschichte">Geschichte</h2></div>
<p>Schon in <a href="Dmitri_Iwanowitsch_Mendelejew" title="Dmitri Iwanowitsch Mendelejew">Dimitri Mendelejews</a> <a href="Periodensystem" title="Periodensystem">Periodensystem der Elemente</a> von 1871 fand sich hinter Uran, dem damals schwersten bekannten Element, eine Lücke.
</p><p>Über sechzig Jahre später äußerte sich <a href="Ida_Noddack" title="Ida Noddack">Ida Noddack</a> im Mai 1934 zu den damals bestehenden Lücken in Mendelejews Periodensystem und stellte am Ende ihrer Arbeit Überlegungen über die Möglichkeit von Transuranen an.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Wenige Wochen später veröffentlichte <a href="Enrico_Fermi" title="Enrico Fermi">Enrico Fermi</a> drei Arbeiten zu diesem Thema.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Noddack setzte sich im September 1934 kritisch mit der vermeintlichen Entdeckung des Elements 93 durch Fermi auseinander. In ihren Ausführungen nahm sie u. a. die Entdeckung der <a href="Kernspaltung#Spaltbarkeit" title="Kernspaltung">neutroneninduzierten Kernspaltung</a> vorweg: „Es wäre denkbar, daß bei der Beschießung schwerer Kerne mit Neutronen diese Kerne in mehrere <u>größere</u> Bruchstücke zerfallen, die zwar Isotope bekannter Elemente, aber nicht Nachbarn der bestrahlten Elemente sind.“<sup id="cite_ref-9" class="reference"><a href="#cite_note-9"><span class="cite-bracket">[</span>9<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Ungeachtet Noddacks Einwendungen verfolgten damals alle Arbeitsgruppen die Hypothese, dass bei der Bestrahlung von Uran mit Neutronen stets schwerere Elemente als Uran entstehen.
</p><p>Am <a href="Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft" title="Kaiser-Wilhelm-Gesellschaft">Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie</a> in Berlin machten sich <a href="Otto_Hahn" title="Otto Hahn">Otto Hahn</a>, <a href="Fritz_Stra%C3%9Fmann" title="Fritz Straßmann">Fritz Straßmann</a> und <a href="Lise_Meitner" title="Lise Meitner">Lise Meitner</a> in dieser Zeit ebenfalls auf die Suche nach Transuranen. In jahrelanger Arbeit versuchten sie, die bei Fermis Versuchen beobachteten Vorgänge aufzuklären. Auf der Suche nach schwereren Elementen fanden sie einige Substanzen, die sie als Nachweise von Transuranen beschrieben.
</p><p>Unabhängig hiervon widmeten sich von 1937 an auch <a href="Ir%C3%A8ne_Joliot-Curie" title="Irène Joliot-Curie">Irène Joliot-Curie</a> und <a href="Pavle_Savi%C4%87" title="Pavle Savić">Paul Savitch</a> in Paris der Suche nach Transuranen. 1937/1938 führte ihre Arbeitsgruppe Versuche durch, bei dem ein dem <a href="Lanthan" title="Lanthan">Lanthan</a> ähnliches Element freigesetzt wurde, dessen chemische Identifizierung sich als außerordentlich schwierig erwies und das sie aufgrund der damaligen Annahmen über chemische Verwandtschaften als einen möglichen Nachweis des Elements 93 deuteten. Sie hielten es für möglich, dass die entdeckte Substanz „die Kernladungszahl 93 hat und es sich bei den von Hahn, Meitner und Straßmann bisher gefundenen Transuranen um die Elemente 94 bis 97 handelt.“<sup id="cite_ref-10" class="reference"><a href="#cite_note-10"><span class="cite-bracket">[</span>10<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-11" class="reference"><a href="#cite_note-11"><span class="cite-bracket">[</span>11<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p><p>Tatsächlich handelte es sich bei den von Hahn, Straßmann, Meitner, Joliot-Curie und Savitch gemachten Beobachtungen nicht um Nachweise der gesuchten Transurane, sondern um die damals noch <a href="Entdeckung_der_Kernspaltung#Die_unerkannte_Kernspaltung_des_Urans_bei_der_Suche_nach_Transuranen" title="Entdeckung der Kernspaltung">unerkannte Kernspaltung des Urans</a>. Zum Wissen über das später <i>Neptunium</i> genannte chemische Element trugen ihre Forschungen daher nur vergleichsweise wenig bei, da sie die zahlreichen bei der Kernspaltung von Uran entstehenden Spaltprodukte für Nachweise der gesuchten Transurane hielten und in ihren Publikationen auch als solche beschrieben.
</p><p>Einige Transurane, speziell das <a href="Entdeckung_von_Plutonium" title="Entdeckung von Plutonium">Plutonium</a>, wurden ab 1942 durch Forscher um <a href="Glenn_T._Seaborg" title="Glenn T. Seaborg">Glenn T. Seaborg</a> (vgl. <i>Metallurgical Project</i> des <a href="Manhattan-Projekt" title="Manhattan-Projekt">Manhattan-Projekt</a> und danach als Teil der <a href="Kernphysik" title="Kernphysik">Kernforschung</a> der <a href="United_States_Atomic_Energy_Commission" title="United States Atomic Energy Commission">Atomic Energy Commission</a>) hergestellt und charakterisiert; Seaborg erhielt dafür 1951 den <a href="Nobelpreis" title="Nobelpreis">Nobelpreis</a> für <a href="Chemie" title="Chemie">Chemie</a>. Die Nachweise und chemischen Eigenschaften der Elemente wurden durch die <a href="Radiochemie" title="Radiochemie">Radiochemie</a> erbracht. Die metallisch-physikalischen Eigenschaften waren Teil einer umfangreichen <a href="Metallurgie" title="Metallurgie">Metallurgieforschung</a> die bis heute andauert.
</p><p>Ursprünglich war <i>Transuran</i> eine kürzere Bezeichnung für ein <i>künstliches superschweres Element</i>. Das in winzigsten Spuren vorkommende Plutonium-244 aus der Entstehungszeit des Sonnensystems wurde erst 1971, lange nach der Prägung des Begriffes <i>Transuran</i>, entdeckt.<sup id="cite_ref-:0_4-1" class="reference"><a href="#cite_note-:0-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>
</p>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Siehe_auch">Siehe auch</h2></div>
<ul><li><a href="JRC_Karlsruhe" title="JRC Karlsruhe">JRC Karlsruhe</a></li>
<li><a href="Kernbrennstoff" title="Kernbrennstoff">Kernbrennstoff</a></li>
<li><a href="Liste_der_Isotope" title="Liste der Isotope">Liste der Isotope</a></li>
<li><a href="Nuklidkarte" title="Nuklidkarte">Nuklidkarte</a></li>
<li><a href="Periodensystem" title="Periodensystem">Periodensystem</a></li>
<li><a href="Metalle_der_Seltenen_Erden" title="Metalle der Seltenen Erden">Seltene Erden</a></li>
<li><a href="Transuranabfall" title="Transuranabfall">Transuranabfall</a></li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>
<div class="sieheauch" role="navigation" style="font-style:italic;"><span class="sieheauch-text">Siehe auch</span>: <a href="Radiochemie" title="Radiochemie">Radiochemie</a></div>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Fachartikel_oder_Aufsätze"><span id="Fachartikel_oder_Aufs.C3.A4tze"></span>Fachartikel oder Aufsätze</h3></div>
<ul><li>G T Seaborg: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Transuranium elements: A half century</cite>. August 1990 (englisch, <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.osti.gov/biblio/6604648">osti.gov</a>).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transurane&rft.au=G+T+Seaborg&rft.btitle=Transuranium+elements%3A+A+half+century&rft.date=1990-08&rft.genre=book" style="display:none"> </span></li>
<li>Kit Chapman: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">The transuranic elements and the island of stability</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>378</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>2180</span>, 18. September 2020, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>20190535</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1098/rsta.2019.0535">10.1098/rsta.2019.0535</a></span> (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transurane&rft.atitle=The+transuranic+elements+and+the+island+of+stability&rft.au=Kit+Chapman&rft.date=2020-09-18&rft.doi=10.1098%2Frsta.2019.0535&rft.genre=journal&rft.issue=2180&rft.jtitle=Philosophical+Transactions+of+the+Royal+Society+A%3A+Mathematical%2C+Physical+and+Engineering+Sciences&rft.pages=20190535&rft.volume=378" style="display:none"> </span></li></ul>
<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Fachbücher_und_Kapitel"><span id="Fachb.C3.BCcher_und_Kapitel"></span>Fachbücher und Kapitel</h3></div>
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<li><a href="Gottfried_M%C3%BCnzenberg" title="Gottfried Münzenberg">Gottfried Münzenberg</a>, Matthias Schädel: <cite style="font-style:italic">Moderne Alchemie: die Jagd nach den schwersten Elementen</cite> (= <cite style="font-style:italic">Facetten</cite>). Vieweg, Braunschweig Wiesbaden 1996, ISBN 978-3-528-06474-7.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Transurane&rft.au=Gottfried+M%C3%BCnzenberg%2C+Matthias+Sch%C3%A4del&rft.btitle=Moderne+Alchemie%3A+die+Jagd+nach+den+schwersten+Elementen&rft.date=1996&rft.genre=book&rft.isbn=9783528064747&rft.place=Braunschweig+Wiesbaden&rft.pub=Vieweg&rft.series=Facetten" style="display:none"> </span></li>
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<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>
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