Curium(IV)-oxid

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Kristallstruktur
Struktur von Curium(IV)-oxid
__ Cm4+     __ O2−
Kristallsystem

kubisch

Raumgruppe

$ Fm{\bar {3}}m $

Gitterkonstanten

a = 536 pm

Koordinationszahlen

Cm[8], O[4]

Allgemeines
Name Curium(IV)-oxid
Andere Namen

Curiumdioxid

Verhältnisformel CmO2
CAS-Nummer 12016-67-0
Kurzbeschreibung

schwarzer Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse je nach Isotop: 270–284 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Schmelzpunkt

380 °C (Zersetzung)[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
keine Einstufung verfügbar
H- und P-Sätze H: siehe oben
P: siehe oben
Radioaktivität
Radioaktiv
 
Radioaktiv
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

167 ± 5 J·(mol·K)−1[4]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Curium(IV)-oxid ist ein Oxid des Elements Curium. Es besitzt die Summenformel CmO2. Da alle Isotope des Curiums nur künstlich hergestellt sind, besitzt es keine natürlichen Vorkommen. Es entsteht unter anderem implizit in Kernreaktoren beim Bestrahlen von Urandioxid (UO2) bzw. Plutoniumdioxid (PuO2) mit Neutronen.

Darstellung

Curiumdioxid kann direkt aus den Elementen dargestellt werden. Hierzu wird metallisches Curium an Luft oder in einer Sauerstoffatmosphäre geglüht.[5]

$ \mathrm {Cm\ +\ O_{2}\ \xrightarrow {\Delta T} \ CmO_{2}} $

Für Kleinstmengen bietet sich das Glühen von Salzen des Curiums an. Meistens werden hierzu Curium(III)-oxalat (Cm2(C2O4)3) oder Curium(III)-nitrat (Cm(NO3)3) herangezogen.

Eine weitere Möglichkeit stellt die Umsetzung von Curium(III)-oxid unter Sauerstoffatmosphäre bei 650 °C dar.[6]

$ \mathrm {2\ Cm_{2}O_{3}\ +\ O_{2}\ \xrightarrow {\Delta T} \ 4\ CmO_{2}} $

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Curium(IV)-oxid ist ein schwarzer Feststoff. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem in der Fluorit-Struktur in der Raumgruppe Fm3m und die Koordinationszahlen sind Cm[8], O[4]. Der Gitterparameter beträgt 536 pm.[7] Die Bildungsenthalpie bei 25 °C wird auf 167 ± 5 J/(mol·K) geschätzt.[4]

Chemische Eigenschaften

Die Verbindung beginnt ab etwa 380 °C sich zu zersetzen. Hierbei wird zunächst unter Sauerstoffabgabe eine Verbindung der Summenformel CmO1,95 gebildet, aus welcher ab 430 °C unter Reduktion Curium(III)-oxid entsteht.[2] Unter Sauerstoffatmosphäre ist Curiumdioxid jedoch auch bei höheren Temperaturen stabil (siehe auch Darstellung).

Sicherheitshinweise

Einstufungen nach der Gefahrstoffverordnung liegen nicht vor, weil diese nur die chemische Gefährlichkeit umfassen und 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.

Einzelnachweise

  1. Gregg J. Lumetta, Major C. Thompson, Robert A. Penneman, P. Gary Eller: 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. 1397–1443; doi:10.1007/1-4020-3598-5_9.
  2. 2,0 2,1 W. C. Mosley: „Phases and Transformations in the Curium-Oxygen System“, in: J. Inorg. Nucl. Chem., 1972, 34 (2), S. 539–555; doi:10.1016/0022-1902(72)80434-2.
  3. Diese Substanz wurde in Bezug auf ihre Gefährlichkeit entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  4. 4,0 4,1 R. J. M. Konings: „Thermochemical and Thermophysical Properties of Curium and its Oxides“, in: J. Nucl. Mater., 2001, 298 (3), S. 255–268; doi:10.1016/S0022-3115(01)00652-3.
  5. 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 (6), S. 1707–1708; doi:10.1021/ja01611a108.
  6. M. Noé, J. Fuger: „Self-radiation effects on the lattice parameter of 244CmO2“, in: Inorg. Nucl. Chem. Lett., 1971, 7 (5), S. 421–430; doi:10.1016/0020-1650(71)80177-0.
  7. J. C. Wallmann: „A Structural Transformation of Curium Sesquioxide“, in: J. Inorg. Nucl. Chem., 1964, 26 (12), S. 2053–2057; doi:10.1016/0022-1902(64)80149-4.

Literatur

  • Gregg J. Lumetta, Major C. Thompson, Robert A. Penneman, P. Gary Eller: 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. 1397–1443; doi:10.1007/1-4020-3598-5_9.