Curium(IV)-oxid

Kristallstruktur
	_ Cm4+ 0 _ O2−
Kristallsystem	kubisch
Raumgruppe	Fm3m (Nr. 225)
Gitterparameter	a = 536 pm
Koordinationszahlen	Cm[8], O[4]
Allgemeines
Name	Curium(IV)-oxid
Andere Namen	Curiumdioxid
Verhältnisformel	CmO2
Kurzbeschreibung	schwarzer Feststoff[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	234-612-6
ECHA-InfoCard	100.031.453
Wikidata	Q1144615
Eigenschaften
Molare Masse	je nach Isotop: 270–284 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	380 °C (Zersetzung)[2]
Gefahren- und Sicherheitshinweise
	; Radioaktiv
	GHS-Gefahrstoffkennzeichnung ; keine Einstufung verfügbar[3]
	GHS-Gefahrstoffkennzeichnung ; keine Einstufung verfügbar[3]
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.

Curium(IV)-oxid (auch Curiumdioxid) ist eine chemische Verbindung der Elemente Curium und Sauerstoff. 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

Curium(IV)-oxid kann direkt aus den Elementen dargestellt werden. Hierzu wird metallisches Curium an Luft oder in einer Sauerstoffatmosphäre geglüht.[5]

{\ce {Cm + O2 ->[\Delta T] CmO2}}

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 (Cm₂O₃) unter Sauerstoffatmosphäre bei 650 °C dar.[6]

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

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Curium(IV)-oxid ist ein schwarzer Feststoff. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem in der Fluorit-Struktur in der Raumgruppe Fm3m (Raumgruppen-Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225 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 CmO_1,95 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 CLP-Verordnung 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

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).
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).
Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung. In Bezug auf weitere Gefahren wurde dieser Stoff entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
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).
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).
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).
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).

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[Morrs-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).

[mosley-2] 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).

[NV-3] Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung. In Bezug auf weitere Gefahren wurde dieser Stoff entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.

[KONINGS-4] 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).