Neue Elemente im Periodensystem

Lange diente das Periodensystem zur Vorhersage neuer Elemente und deren Ei­gen­schaf­ten, heute zumeist der Übersicht. Und dennoch erhält es noch Zuwachs – kürzlich in der siebten und achten Haupt­gruppe. Die Rede ist von den neu entdeckten Elementen Nihonium, Moscovium, Tennessin und Oganesson, die bis zur Entscheidung über ihre endgültigen Namen Ununtrium (Uut), Ununpentium (Uup), Ununseptium (Uus) und Ununoctium (Uuo) hießen.

Kriterien für Neuzugänge

Die ersten Erkenntnisse zu diesen vier Elementen stammen aus den Jahren 2004 bis 2010. Elemente jenseits des Fermiums (Ordnungszahl 100) entstehen durch Kollision von leichteren Atomkernen nur in geringer Anzahl. Daher definierte die IUPAC (International Union of Pure Applied Chemistry) 1991 strenge Kriterien für Neuzugänge im Periodensystem, denn die Synthese (Herstellung) eines neuen Elements ist kompliziert, auch ist die Anzahl der neu hergestellten Atome oft extrem klein. Hinzu kommt die kurze Halbwertszeit der neuen Isotope. Wissenschaftliche Teams müssen die Zerfallsprodukte des jeweiligen Kerns zweifelsfrei identifizieren: Dies ist bisher der einzige Weg, neue Elemente zu charakterisieren.

Vier neue Elemente

Die vier Neuzugänge vervollständigen die siebte Periode des Systems: Element 118 gehört mit seiner Elektronenkonfiguration 7s27p6 formal zu den Edelgasen, jenen Elementen der 8. Hauptgruppe des Periodensystems mit einzigartigen Eigenschaften. Die beiden superschweren Elemente mit den Ordnungszahlen 115 und 113, die vor einigen Jahren erstmals bei Beschleunigerexperimenten am Kernforschungszentrum in Dubna bei Moskau künstlich erzeugt wurden, sind nun auch von einer weiteren Forschergruppe nachgewiesen worden. Damit gilt ihre Existenz als weitgehend gesichert. Wissenschaftler um Dirk Rudolph von der Universität Lund haben bei ihren Experimenten an der Gesellschaft für Schwer­ionen­for­schung (GSI) in Darmstadt energiereiche Kal­zium­ionen auf eine dünne Folie mit Americium geschossen. Unter den detektierten Reak­tionsprodukten befanden sich einige Isotope des Elements 115. Die Atomkerne, die 115 Protonen enthielten, verrieten sich durch ihre charakteristische Zerfallskette. Wie die Physiker um Rudolph in einer der Ausgaben der Zeitschrift „Physical Review Letters“ berichteten, zerfielen die Kerne jeweils unter Aussendung eines Heliumkerns in einen Tochterkern mit der Ordnungszahl 113 (Element 113) und dann unter Emission weiterer Alphateilchen und Gamma- sowie Röntgenquanten schließlich in Dubnium, ebenfalls ein künstliches Element mit der Ordnungszahl 105.

Die IUPAC-Kriterien regeln die Priorität der Entdeckung, also welche Forschungsgruppe ein neues Element für sich beanspruchen und es damit auch benennen darf. Sie sprach den beteiligten Teams aus Japan, den USA und Russland die Führungsrolle bei den Entdeckungen zu. Diese durften nunmehr Namen und Symbole für die von ihnen erzeugten Elemente vorschlagen. Nach der erfolgten Überprüfung kam es zur namentlichen Taufe durch die IUPAC:

• Element 113: Nihonium (Nh)
• Element 115: Moscovium (Mc)
• Element 117: Tennessin (Ts)
• Element 118: Oganesson (Og)

Mit dem Namen Oganesson wird übrigens der 83-jährige russische Chemiker Juri Oganessian geehrt, dem Direktor des Flerow-Labors für Kernreaktionen. Er machte sich u. a. um die Forschung am Phä­no­men der sogenannten „Insel der Stabilität“ verdient und ist damit nach Glenn Seaborg (Seaborgium) erst der zweite Mensch, nach dem schon zu Lebzeiten ein Element benannt wird.

Daniel Kuna, Lara Grabitz
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