Transuraani

Plutonium on yksi transuraaneista
Transuraani (engl. transuranium) tarkoittaa radioaktiivisia alkuaineita, joiden järjestysluku on suurempi kuin uraanilla (No. 92).
Vielä 1930-luvulla oli vallitseva käsitys, että alkuaineita on vain 92 ja että uraanilla oli suurin järjestysluku, mikä millään alkuaineella voi olla. Uraanin uskottiin olevan raskain luonnosta löytyvä alkuaine. Ydinreaktoreilla onnistuttiin kuitenkin valmistamaan keinotekoisesti alkuaineita, joiden järjestysluku on tätä suurempi – siis transuraaneja. Kaikki aktinoidiryhmän transuraanit löydettiin radioaktiivisina isotooppeina Kalifornian yliopistossa Berkeleyssä Lawrence Berkeley National Laboratoryssa kasvavan järjestysluvun järjestyksessä. Alkuaineet ovat neptunium, plutonium, amerikium, curium, berkelium, kalifornium, einsteinium, fermium, mendelevium, nobelium ja lawrencium. Näistä ainoastaan neptuniumia ja plutoniumia on myöhemmin todettu esiintyvän hieman luonnossakin, mutta enimmäkseen niitäkin syntyy ydinreaktoreissa.
Transuraanisia alkuaineita on tutkittu paljon Lawrence Berkeley National Laboratoryssa Kaliforniassa ja Joint Institute for Nuclear Researchissä Dubnassa, Venäjällä; tutkijat molemmissa keskuksissa ovat jakaneet toisilleen riippumatonta tutkimustietoa rutherfordiumista, dubniumista ja seaborgiumista, jotka olivat kolme ensimmäistä transaktinoidista alkuainetta. Saksalainen tutkimusryhmä Institute for Heavy Ion Researchissä Darmstadtissa löysi bohriumin, hassiumin, meitneriumin, darmstadtiumin, röntgeniumin ja kopernikiumin. Dubnan laboratoriossa Venäjällä Berkeleyn keskuksen avustuksella ja toimien yhteistyönä kalifornialaisen Lawrence Livermore National Laboratoryn kanssa kehitettiin nihonium (alkuaine nro 113) ja moskovium (alkuaine nro 115).
Berkeleyn tutkimusryhmä onnistui vielä valmistamaan livermoriumia (alkuaine nro 116) sekä oganessonia (alkuaine nro 118), mutta myöhemmin tieto oganessonin valmistamisesta kyseenalaistettiin, koska muut laboratoriot eivät onnistuneet uudelleenvalmistamaan sitä. Kuitenkin livermoriumia on onnistuttu valmistamaan Berkeleyn jälkeen muissa laboratorioissa.
Transuraanisia alkuaineita fermiumiin (nro 100) saakka valmistetaan siten, että ytimet sieppaavat neutroneja, jotka sitten beetahajoamisen seurauksena muuttuvat protoneiksi kasvattaen ytimen järjestyslukua. Transfermium-alkuaineita (järjestysluku > 100) valmistetaan pommittamalla transuraanikohteita kevyillä hiukkasilla. Viime aikoina keinotekoisten alkuaineiden valmistamisessa on käytetty myös keskikokoisten alkuaineiden ytimien pommittamista muihin keskikokoisiin alkuaineisiin.
Transuraanisten alkuaineiden kaikki isotoopit ovat radioaktiivisia, koska niiden raskaat ytimet ovat epävakaita, ja transaktinoideilla, yliraskailla alkuaineilla, on erityisen lyhyt puoliintumisaika. Kuitenkin ytimien rakennetta koskevien teorioiden perusteella fyysikot ovat ennustaneet, että tietyillä tranaktinoideilla saattaa olla suhteellisen vakaita isotooppeja. Esimerkiksi alkuaineen 114 isotoopin 298 (ytimessä 114 protonia ja 184 neutronia) pitäisi olla erittäin vakaa ja muistuttaa lyijyä kemiallisilta ominaisuuksiltaan. Kuitenkin ne kolme alkuaineen 114 eri isotooppia, joita on valmistettu, sisältävät kaikki vähemmän kuin tarvittavat 184 neutronia.