Actinium

Für die Entdeckung des Actiniums kommen zwei verschiedene Forscher in Betracht. Der erste ist André-Louis Debierne, ein Mitarbeiter von Pierre und Marie Curie. Er führte 1899 die von den Curies angefangene Trennung von Pechblende über den Kationentrennungsgang weiter und entdeckte in der Ammoniumsulfidgruppe bei der Fällung mit Ammoniak Radioaktivität. Nach der Abtrennung anderer Elemente konnte er schließlich ein Titan-ähnliches, radioaktives Element isolieren.^[8] Nach weiteren Untersuchungen beschrieb er im nächsten Jahr, dass das radioaktive Element doch nicht dem Titan, sondern eher dem Thorium ähnelte.^[9] Er benannte das neue Element auf Grund seiner Radioaktivität nach dem griechisch ἀκτίς aktís ‚Strahl‘^[10] Actinium.^[11]

Ab 1902 untersuchte auch Friedrich Giesel, Angestellter der Braunschweiger Firma Buchler, Pechblende, um radioaktive Elemente zu finden. Er trennte dabei durch fraktionierte Kristallisation der Oxalate Thorium und die Seltenen Erden auf. Dabei entdeckte er ein radioaktives Element, das dem Lanthan ähnlich war. Dieses nannte er 1904 nach dem lateinischen emano ‚ausfließen‘ Emanium, da es Radioaktive Strahlung abgab.^[12][13] In der Folge entstand eine Diskussion darüber, ob die beiden gefundenen Elemente identisch sind. Schließlich organisierte Marie Curie 1904 einen Vergleich von Proben der beiden Elemente. In diesem stellten Otto Hahn und Otto Sackur parallele Versuche mit beiden Elementen an, bei denen sie die Halbwertszeit des Zerfalls maßen. Sie stellten fest, dass die gemessenen Halbwertszeiten von Actinium und Emanium gleich waren und somit wahrscheinlich das gleiche Element sind.^[14] Seitdem gilt Debierne auf Grund der früheren Entdeckung überwiegend als Entdecker des Actiniums und sein Name Actinium wurde für das Element beibehalten.^[11]

Allerdings wurden durch die unterschiedliche Chemie der gefundenen Elemente die Gleichheit von Actinium und Emanium immer wieder in Frage gestellt. So untersuchte Bertram Boltwood Actinium-Proben, die sowohl nach Debiernes als auch nach Giesels Beschreibung hergestellt wurden und stellte fest, dass sich nur aus Debiernes Actinium Radium bildete. Er war darum überzeugt, ein neues Element gefunden zu haben, das er Ionium nannte.^[15] 1913 konnte George de Hevesy nachweisen, dass Actinium dreiwertige Ionen besitzt und daher zu Lanthan homolog ist.^[16][11]

Aus heutiger Sicht muss davon ausgegangen werden, dass Debierne kein Actinium, sondern eine Mischung verschiedener Radioisotope isoliert hatte, bei der Thoriumisotop ²³⁰Th dominierte. Weitere Bestandteile der Mischung waren ²²⁷Ac, ²²⁷Th und ²³¹Pa. Auch Ionium entsprach ²³⁰Th. Möglicherweise hat Debierne auch Protactinium von den anderen Bestandteilen abgetrennt. Dabei ist zu beachten, dass die schwache Betastrahlung des Actiniums zur Zeit der Entdeckung noch nicht gemessen werden konnte und nur die Alphastrahlung von Tochterisotopen wie ²²⁷Th oder ²²³Ra detektiert wurde.^[11]

Da in Uranerzen nur wenig Actinium vorhanden ist, spielt diese Quelle keine Rolle für die Gewinnung. Technisch wird das Isotop ²²⁷Ac durch Bestrahlung von ²²⁶Ra mit Neutronen in Kernreaktoren hergestellt.

${\displaystyle \mathrm {^{226}_{\ 88}Ra\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 88}^{227}Ra\ {\xrightarrow[{42,2\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 89}^{227}Ac} }$

Die Zeitangaben sind Halbwertszeiten.

Durch den schnellen Zerfall des Actiniums waren stets nur geringe Mengen verfügbar. Die erste künstliche Herstellung von Actinium wurde im Argonne National Laboratory in Chicago durchgeführt.

Bekannt sind 26 Isotope, wovon nur zwei natürlich vorkommen. Das langlebigste Isotop ²²⁷Ac (Halbwertszeit 21,8 Jahre) hat zwei Zerfallskanäle: es ist ein Alpha- und Betastrahler. ²²⁷Ac ist ein Zerfallsprodukt des Uranisotops ²³⁵U und kommt zu einem kleinen Teil in Uranerzen vor. Daraus lassen sich wägbare Mengen ²²⁷Ac gewinnen, die somit ein verhältnismäßig einfaches Studium dieses Elementes ermöglichen. Da sich unter den radioaktiven Zerfallsprodukten einige Gammastrahler befinden, sind aber aufwändige Strahlenschutzvorkehrungen nötig.

Actinium wird zur Erzeugung von Neutronen eingesetzt, die bei Aktivierungsanalysen eine Rolle spielen. Außerdem wird es für die thermoionische Energieumwandlung genutzt.

Beim dualen Zerfall des ²²⁷Ac geht der größte Teil unter Emission von Beta-Teilchen in das Thoriumisotop ²²⁷Th, aber ca. 1 % zerfällt durch Alpha-Emission zu Francium ²²³Fr. Eine Lösung von ²²⁷Ac ist daher als Quelle für das kurzlebige ²²³Fr verwendbar. Letzteres kann dann regelmäßig abgetrennt und untersucht werden.

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.

Nur eine geringe Anzahl von Actiniumverbindungen ist bekannt. Mit Ausnahme von AcPO₄ sind sie alle den entsprechenden Lanthanverbindungen ähnlich und enthalten Actinium in der Oxidationsstufe +3.^[21] Insbesondere unterscheiden sich die Gitterkonstanten der jeweiligen Lanthan- und Actinium-Verbindungen nur in wenigen Prozent.^[21]

• Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Joseph J. Katz, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S. 18–51 (doi:10.1007/1-4020-3598-5_2).

Wiktionary: Actinium – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Commons: Actinium – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• Eintrag zu Actinium. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 3. Januar 2015.