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Interview Neue Elemente: Das Periodensystem wird weiter wachsen.

So muss ein aktuelles Periodensystem aussehen
So muss ein aktuelles Periodensystem aussehen - Foto: Wikimedia, gemeinfrei
Das Periodensystem, das jeder aus der Schule kennt, ist überholt. Lynn Soby, die Herrin der Elemente, erklärt, ob weiterhin mit neuen Elementen zu rechnen ist.

Das Periodensystem der Elemente enthält jetzt offiziell 118 Einträge. Die Entdeckung der neusten vier Elemente mit den Ordnungszahlen 113, 115, 117 und 118 und den vorläufigen Namen Ununtrium, Ununpentium, Ununseptium und Ununoctium (die futurezone berichtete) ist soeben von der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) bestätigt worden.

Forscher arbeiten bereits daran, die nächst schwereren Elemente in ihren Labors herzustellen. Die futurezone hat Lynn Soby, Executive Director der IUPAC, gefragt, wie die Suche nach neuen Elementen weitergehen wird und wer die Stoffe benennen darf.

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Lynn Soby - Foto: IUPAC
futurezone: Was wissen wir über die Eigenschaften der vier neuen Elemente?
Lynn Soby: Obwohl die Entdeckung der Elemente bestätigt ist, wissen wir relativ wenig über ihre Eigenschaften. Die Position im Periodensystem legt aber nahe, dass sie ähnliche Eigenschaften wie die anderen Elemente in der jeweiligen Spalte im Periodensystem haben. Das ist aber nur eine vorläufige Hypothese. Es wird viele weitere Forschungsarbeiten geben, die sich mit den Eigenschaften der neuen Elemente beschäftigen und versuchen, die theoretischen Vorhersagen zu bestätigen, basierend auf den entdeckten Isotopen.

Gibt es Vermutungen?
Eines der neuen Elemente (117, Anm.) gehört zu den Halogenen und eines (118, Anm.) zu den Edelgasen. Diese Gruppen haben sehr ausgeprägte Eigenschaften. Da die Elektronen in so schweren Atomen sich aber der Lichtgeschwindigkeit nähern, könnten diese Eigenschaften aber verwischen. Welche Ausmaße dieser Effekt hat, ist derzeit unbekannt. Auch das Modellieren auf rechnerischem Weg ist schwierig,

Keines der neuen Elemente ist stabil. Wie groß sind die Halbwertszeiten?
Die Halbwertszeit von Ununtrium liegt im Sekundenbereich, je nach Isotop zwischen 0,3 Millisekunden und 8,7 Sekunden. Ununpentium bewegt sich im 100 Millisekundenbereich, zwischen 32 und 520 Millisekunden, Ununseptium zwischen 14 und 50 Millisekunden und Ununoctium im Millisekundenbereich, bei 1,3 Millisekunden.

Sind die Halbwertszeiten der Elemente lange genug, um chemische Reaktionen zu erlauben?
Die Entdeckungen legen nahe, dass mehrere Alpha-Zerfallsreihen aufgetreten sind. Es sind verschiedene chemische Zerfallsprodukte für die verschiedenen Herstellungsprozesse gefunden worden. In den technischen Berichten sind diese Details enthalten.

Haben Wissenschaftler schon Hinweise auf weitere, noch schwerere Elemente gefunden?
Bislang hat die IUPAC keine Meldungen erhalten, die auf ein Element über 118 hinaus hinweisen. Professor Paul Karol, der Vorstand der Arbeitsgruppe, die mit der Validierung der neuen Elemente betraut war, sagte mir, dass bereits Labors an der Entdeckung der Elemente 119 und 120 arbeiten, bislang aber ohne Hinweise auf Erfolg. Die achte Zeile des Periodensystems, die mit diesen neuen Elementen beginnen würde, sollte laut Karol sehr interessant sein, weil relativistische Effekte auf die Elektronen (durch die hohe Geschwindigkeit, Anm.) signifikant werden, die sehr schwer einzuschätzen sind. Das ist spannend, weil sich aus dem Verhalten der Elektronen die chemischen Eigenschaften ergeben.

Einzelne schwerere Elemente könnten längere Halbwertszeiten haben. Gibt es Hinweise auf eine solche Insel der Stabilität?
Paul Carol sagt, dass die Forscher weiterhin die bislang nur vermutete aber sehr wahrscheinlich existierende “Insel der Stabilität” suchen, die bei oder in der Nähe von Element 120 oder vielleicht 126 liegen sollte. Hier könnten Elemente lang genug existieren, um ihre chemischen Eigenschaften gut zu untersuchen.

Wer darf die neuen Elemente benennen?
Jetzt da die Entdeckungen den Laboren zugesprochen und die Beiträge der einzelnen Forschungsgruppen gewichtet worden sind, werden die technischen Berichte in “Pure and Applied Chemistry” veröffentlicht. In der nächsten Phase wird die IUPAC die Labors einladen, Namensvorschläge und ein Elementsymbol mit zwei Buchstaben einzureichen. Unsere Abteilung für anorganische Chemie wird dann prüfen, ob die Vorschläge unsere Kriterien erfüllen. Das wird ungefähr sechs Monate dauern. Dann schreiben wir eine vorläufige Empfehlung, die von 15 unabhängigen Experten geprüft wird.

Sind schon erste Namensvorschläge bekannt?
Wir haben noch nicht begonnen, offizielle Aufforderungen an die Labors zu schicken, das wird aber bald passieren. Die Vorschläge bleiben unter Verschluss, bis unsere Abteilung für anorganische Chemie eine Entscheidung getroffen hat. Die Vorschläge, die wir laufend von Menschen aus aller Welt bekommen, können leider nicht berücksichtigt werden. Die Labors werden sich sicher gut überlegen, welche Namen und Symbole sie ihren jeweiligen Entdeckungen geben wollen.

Welche Kriterien müssen erfüllt sein, damit ein neues Element als bestätigt gilt?
Das ist eine komplizierte Frage. Die genauen Richtlinien sind in den technischen Berichten der IUPAC festgelegt, die online verfügbar sind. Die Konventionen, denen gefolgt wird, wurden erstmals in Pure and Applied Chemistry, Vol. 63, 879 (1991) festgelegt. Die Entdeckung eines Elementes gilt allgemein als gesichert, wenn experimentell mit ausreichender Sicherheit bestätigt werden kann, dass ein Nuklid mit einer Ordnungszahl Z, die zuvor noch nicht identifiziert wurde, für mindestens 10 hoch -14 Sekunden existiert.

(futurezone) Erstellt am 25.01.2016, 06:00

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