Einsteinium

Isotop	NH	t_1/2	ZM	ZE MeV	ZP
²⁴⁸Es	{syn.}	27 min	ε (≈ 100 %)		²⁴⁸Cf
			α (≈ 0,25 %)		²⁴⁴Bk
			SF (3 · 10⁻⁵ %)	?	?
²⁴⁹Es	{syn.}	102,2 min	ε (≈ 100 %)		²⁴⁹Cf
²⁴⁹Es	{syn.}	102,2 min	α (≈ 0,57 %)		²⁴⁵Bk
²⁵⁰Es	{syn.}	8,6 h	ε (> 97 %)	2,100	²⁵⁰Cf
²⁵⁰Es	{syn.}	8,6 h	α (?)	6,880	²⁴⁶Bk
²⁵¹Es	{syn.}	33 h	ε (?)	0,367	²⁵¹Cf
²⁵¹Es	{syn.}	33 h	α (0,5 %)	6,597	²⁴⁷Bk
²⁵²Es	{syn.}	471,7 d	α (78 %)	6,760	²⁴⁸Bk
²⁵²Es	{syn.}	471,7 d	ε (22 %)	1,260	²⁵²Cf
²⁵³Es	{syn.}	20,47 d	α (100 %)	6,739	²⁴⁹Bk
²⁵³Es	{syn.}	20,47 d	SF (8,7 · 10⁻⁶ %)	?	?
²⁵⁴Es	{syn.}	275,7 d	α (≈ 100 %)	6,618	²⁵⁰Bk
²⁵⁴Es	{syn.}	275,7 d	ε (0,03 %)		²⁵⁴Cf
^254mEs	{syn.}	39,3 h	β⁻ (98 %)		²⁵⁰Bk
			SF (< 3 %)	?	?
			α (0,32 %)		²⁵⁰Bk
²⁵⁵Es	{syn.}	39,8 d	β⁻ (92,0 %)	0,288	²⁵⁵Fm
²⁵⁵Es	{syn.}	39,8 d	α (8,0 %)		²⁵¹Bk

Sicherheitshinweise

Gefahrstoffkennzeichnung ^[2]

keine Einstufung verfügbar

R- und S-Sätze

R: siehe oben

S: siehe oben

weitere Sicherheitshinweise

Radioaktivität

Radioaktives Element

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Einsteinium ist ein ausschließlich künstlich erzeugtes chemisches Element mit dem Symbol Es und der Ordnungszahl 99 im Periodensystem der Elemente. Es gehört zur Gruppe der Actinoide (7. Periode, f-Block) und zählt auch zu den Transuranen. Einsteinium ist ein radioaktives Metall, welches in gerade noch wägbaren Mengen herstellbar ist. Es wurde 1952 entdeckt und Albert Einstein zu Ehren benannt.

Inhaltsverzeichnis

1 Geschichte
2 Isotope
3 Verbindungen
- 3.1 Oxide
- 3.2 Halogenide
4 Einzelnachweise
5 Weblinks

Geschichte

Albert Einstein, 1921

Im Feuerball von Ivy Mike entstand Einsteinium

Einsteinium wurde zusammen mit Fermium im Jahr 1952 von den amerikanischen Forschern Greg R. Choppin, Stanley G. Thompson, Albert Ghiorso und B. G. Harvey entdeckt. Es wurde nicht gezielt im Labor hergestellt, sondern nach dem Test der ersten amerikanischen Wasserstoffbombe, Ivy Mike, am 1. November 1952 auf dem Eniwetok-Atoll entdeckt. Einsteinium findet bzw. fand sich (wegen der kurzen Halbwertszeit) auch in den Korallenriffen des Atolls. Aus Gründen der militärischen Geheimhaltung wurden die Ergebnisse erst drei Jahre später (1955) publiziert.^[3]^[4]^[5]

Die Bildung gelingt durch fortgesetzten Neutroneneinfang. Im Moment der Detonation ist die Neutronenflussdichte so hoch, dass der Atomkern zwischen den Neutroneneinfängen keine Zeit für den Betazerfall hat. Die Massenzahl steigt also stark an, ohne dass die Ordnungszahl steigt. Erst anschließend zerfallen die entstandenen instabilen Nuklide über viele β^--Zerfälle zu stabilen oder instabilen Nukliden mit hoher Ordnungszahl:

$\mathrm{^{239}_{\ 94}Pu\ \xrightarrow [-5\ \beta^-]{+\ 14,\ 15,\ 16\ (n,\gamma)} \ ^{253,\ 254,\ 255}_{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 99}Es}$

Isotope von Einsteinium wurden kurz danach am University of California Radiation Laboratory hergestellt durch Reaktion von ²³⁸U mit ¹⁴N.^[6] Durch Beschuss von Uran mit fünffach ionisierten Stickstoff- und sechsfach ionisierten Sauerstoffatomen wurden gleichfalls Einsteinium- und Fermiumisotope erzeugt.^[7]

Geringe Mengen an Einsteinium und Fermium wurden aus Plutonium isoliert und abgetrennt, welches mit Neutronen bestrahlt wurde. Vier Einsteiniumisotope wurden gefunden: ²⁵³Es (α-Strahler mit HWZ 20,03 Tage, sowie mit einer Spontanspaltungs-Halbwertszeit von 7×10⁵ Jahren); ^254mEs (β-Strahler mit HWZ 38,5 Stunden), ²⁵⁴Es (α-Strahler mit HWZ ∼320 Tage) und ²⁵⁵Es (β-Strahler mit HWZ 24 Tage). Zwei Fermiumisotope wurden gefunden: ²⁵⁴Fm (α-Strahler mit HWZ 3,24 Stunden, sowie mit einer Spontanspaltungs-Halbwertszeit von 246 Tagen) und ²⁵⁵Fm (α-Strahler mit HWZ 21,5 Stunden).^[8]

Im Jahr 1961 wurde genügend Einsteinium synthetisiert, um eine wägbare Menge des Isotops ²⁵³Es zu erhalten. Diese Probe wog etwa 0,01 mg und wurde zur Herstellung von Mendelevium eingesetzt. Weiteres Einsteinium wurde am Oak Ridge National Laboratory im High Flux Isotope Reactor in Tennessee durch Beschuss von ²³⁹Pu mit Neutronen hergestellt.^[9] Ungefähr 3 Milligramm wurden in einer vierjährigen Dauerbestrahlung aus einem Kilogramm Plutonium und anschließender Trennung erhalten.

Das Isotop ²⁴⁸Es wurde beim Beschuss von ²⁴⁹Cf mit Deuterium identifiziert. Es zerfällt hauptsächlich durch Elektroneneinfang mit einer Halbwertszeit von 25 ± 5 Minuten aber auch durch die Aussendung von (6,87 ± 0,02)-MeV α-Teilchen. Das Verhältnis (ε / α) von ∼400 konnte durch die Menge des durch Elektroneneinfang entstandenen ²⁴⁸Cf identifiziert werden.^[10]

$\mathrm{^{249}_{\ 98}Cf\ +\ ^{2}_{1}D\ \longrightarrow\ ^{248}_{\ 99}Es\ +\ 3\ ^{1}_{0}n \quad (^{248}_{\ 99}Es\ \xrightarrow[27 \ min]{\epsilon} \ ^{248}_{\ 98}Cf)}$

Die Isotope ²⁴⁹Es, ²⁵⁰Es, ²⁵¹Es und ²⁵²Es wurden durch Beschuss von ²⁴⁹Bk mit α-Teilchen erzeugt.^[11]

$\mathrm{^{249}_{\ 97}Bk\ \xrightarrow [-\ 4-1\ n]{+\alpha} \ ^{249,\ 250,\ 251,\ 252}_{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 99}Es}$

Das Isotop ²⁵³Es wurde durch Bestrahlung von 100–200 μg ²⁵²Cf mit thermischen Neutronen erhalten (Flussdichte: 2–5×10¹⁴ Neutronen × cm⁻² s⁻¹, Zeitraum: 500–900 h). Zur Trennung wurde Ammonium-α-oxyisobutyrat verwendet. Der Trennungskoeffizient von Einsteinium und Californium liegt bei etwa 1,62, der Reinheitskoeffizient bei etwa 10⁵.^[12]

$\mathrm{^{252}_{\ 98}Cf\ \xrightarrow {(n,\gamma)} \ ^{253}_{\ 98}Cf\ \xrightarrow [17,81 \ d]{\beta^-} \ ^{253}_{\ 99}Es}$

Isotope

Sämtliche bisher bekannten 17 Nuklide und 3 Kernisomere sind radioaktiv und instabil. Das Einsteinium ²⁵²Es ist mit einer Halbwertszeit von 471,7 Tagen das langlebigste Isotop, so dass es auf der Erde keine natürlichen Vorkommen mehr geben kann. Die bekannten Massenzahlen reichen von 241 bis 257.^[13]

→ Liste der Einsteiniumisotope

Verbindungen

Die stabilste Oxidationsstufe für Einsteinium ist +3. Seltener ist es auch in der Oxidationsstufe +2 zu finden. In wässriger Lösung ist das Es³⁺-Ion blassrosa gefärbt.^[14]

Folgende Verbindungen sind bekannt:^[15]

Oxide

Einsteinium(III)-oxid (Es₂O₃) wurde durch Glühen des entsprechenden Nitrats in Submikrogramm-Mengen erhalten. Der Gitterparameter des kubisch-raumzentierten Kristalls beträgt 1076,6 ± 0,6 pm. Hiervon ausgehend wurde der Ionenradius von Es³⁺ auf 92,8 pm berechnet.^[16]

Halogenide

Halogenide sind für die Oxidationsstufen +2 und +3 bekannt.^[17]^[18] Die stabilste Stufe +3 ist für sämtliche Verbindungen von Fluor bis Iod bekannt und auch in wässriger Lösung stabil.

Oxidationszahl	F	Cl	Br	I
+3	Einsteinium(III)-fluorid EsF₃	Einsteinium(III)-chlorid EsCl₃ orange	Einsteinium(III)-bromid EsBr₃ weißgelb	Einsteinium(III)-iodid^[19] EsI₃ bernsteinfarben
+2		Einsteinium(II)-chlorid EsCl₂	Einsteinium(II)-bromid EsBr₂	Einsteinium(II)-iodid EsI₂

Einzelnachweise

↑ Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com (Einsteinium) entnommen.
↑ In Bezug auf ihre Gefährlichkeit wurde die Substanz von der EU noch nicht eingestuft, eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
↑ A. Ghiorso, S. G. Thompson, G. H. Higgins, G. T. Seaborg, M. H. Studier, P. R. Fields, S. M. Fried, H. Diamond, J. F. Mech, G. L. Pyle, J. R. Huizenga, A. Hirsch, W. M. Manning, C. I. Browne, H. L. Smith, R. W. Spence: „New Elements Einsteinium and Fermium, Atomic Numbers 99 and 100“, in: Physical Review 1955, 99 (3), 1048–1049; doi:10.1103/PhysRev.99.1048; Maschinoskript (9. Juni 1955), Lawrence Berkeley National Laboratory. Paper UCRL-3036.
↑ G. T. Seaborg, S. G. Thompson, B. G. Harvey, G. R. Choppin: „Chemical Properties of Elements 99 and 100“; Abstract; Maschinoskript (23. Juli 1954), Radiation Laboratory, University of California, Berkeley, UCRL-2591 (Rev.).
↑ 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 (1), 180–182; doi:10.1103/PhysRev.102.180.
↑ Albert Ghiorso, G. Bernard Rossi, Bernard G. Harvey, Stanley G. Thompson: „Reactions of U²³⁸ with Cyclotron-Produced Nitrogen Ions“, in: Physical Review 1954, 93 (1), 257–257; doi:10.1103/PhysRev.93.257.
↑ L. I. Guseva, K. V. Filippova, Yu. B. Gerlit, V. A. Druin, B. F. Myasoedov, N. I. Tarantin: „Experiments on the Production of Einsteinium and Fermium with a Cyclotron“, in: Journal of Nuclear Energy 1954, 3 (4), 341-346 (übersetzt im November 1956); doi:10.1016/0891-3919(56)90064-X.
↑ M. Jones, R. P. Schuman, J. P. Butler, G. Cowper, T. A. Eastwood, H. G. Jackson: „Isotopes of Einsteinium and Fermium Produced by Neutron Irradiation of Plutonium“, in: Physical Review 1956, 102 (1), 203–207; doi:10.1103/PhysRev.102.203.
↑ Darleane C. Hoffman, Albert Ghiorso, Glenn Theodore Seaborg: The Transuranium People: The Inside Story, Imperial College Press, 2000, ISBN 978-1-86094-087-3, S. 190–191; (Google Books).
↑ A. Chetham-Strode, L. W. Holm: „New Isotope Einsteinium-248“, in: Physical Review 1956, 104 (5), 1314–1314; doi:10.1103/PhysRev.104.1314.
↑ Bernard G. Harvey, Alfred Chetham-Strode, Albert Ghiorso, Gregory R. Choppin, Stanley G. Thompson: „New Isotopes of Einsteinium“, in: Physical Review 1956, 104 (5), 1315–1319; doi:10.1103/PhysRev.104.1315.
↑ S. A. Kulyukhin, L. N. Auerman, V. L. Novichenko, N. B. Mikheev, I. A. Rumer, A. N. Kamenskaya, L. A. Goncharov, A. I. Smirnov: „Production of Microgram Quantities of Einsteinium-253 by the Reactor Irradiation of Californium“, in: Inorganica Chimica Acta 1985, 110 (1), 25–26; doi:10.1016/S0020-1693(00)81347-X.
↑ G. Pfennig, H. Klewe-Nebenius, W. Seelmann-Eggebert (Hrsg.): Karlsruher Nuklidkarte, 7. Aufl., 2006.
↑ Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1956.
↑ WebElements (Einsteinium, Verbindungen); aufgerufen am 28. Dezember 2008.
↑ R. G. Haire, R. D. Baybarz: „Identification and Analysis of Einsteinium Sesquioxide by Electron Diffraction“, in: Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry 1973, 35 (2), 489–496; doi:10.1016/0022-1902(73)80561-5.
↑ J. P. Young, R. G. Haire, J. R. Peterson, D. D. Ensor, R. L. Fellow: „Chemical Consequences of Radioactive Decay. 2. Spectrophotometric Study of the Ingrowth of Berkelium-249 and Californium-249 into Halides of Einsteinium-253“, in: Inorg. Chem. 1981, 20 (11), 3979–3983; doi:10.1021/ic50225a076.
↑ Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1969.
↑ Einsteiniumiodid EsI₃, fotografiert im eigenen Licht.