Grenzen des Periodensystems der Elemente. Wo ist die glückliche Insel der Stabilität?
Gibt es im Periodensystem der Elemente eine „obere“ Grenze – gibt es also eine theoretische Ordnungszahl für ein superschweres Element, die in der bekannten physikalischen Welt unmöglich zu erreichen wäre? Der russische Physiker Yuri Oganesyan, nach dem das Element 118 benannt ist, glaubt, dass es eine solche Grenze geben sollte.
Laut Oganesyan, Leiter des Flerov-Labors am Gemeinsamen Institut für Kernforschung (JINR) in Dubna, Russland, ist die Existenz einer solchen Grenze das Ergebnis relativistischer Effekte. Mit zunehmender Ordnungszahl steige die positive Ladung am Kern, und dadurch erhöhe sich wiederum die Geschwindigkeit der Elektronen um den Kern herum und nähere sich der Grenze der Lichtgeschwindigkeit, erklärt der Physiker in einem Interview, das in der April-Ausgabe von veröffentlicht wurde die Zeitschrift. Neuer Wissenschaftler. „Zum Beispiel bewegen sich die Elektronen, die dem Kern im Element 112 am nächsten sind, mit 7/10 der Lichtgeschwindigkeit. Wenn die äußeren Elektronen die Lichtgeschwindigkeit erreichen würden, würde dies die Eigenschaften des Atoms verändern und die Prinzipien des Periodensystems verletzen“, sagt er.
Die Herstellung neuer superschwerer Elemente in Physiklabors ist eine mühsame Aufgabe. Wissenschaftler müssen die Anziehungs- und Abstoßungskräfte zwischen Elementarteilchen mit äußerster Präzision ausgleichen. Benötigt wird die „magische“ Anzahl an Protonen und Neutronen, die im Kern mit der gewünschten Ordnungszahl „verklumpen“. Der Prozess selbst beschleunigt Teilchen auf ein Zehntel der Lichtgeschwindigkeit. Es besteht eine geringe, aber nicht null Chance für die Bildung eines superschweren Atomkerns der erforderlichen Anzahl. Dann besteht die Aufgabe der Physiker darin, es möglichst schnell abzukühlen und im Detektor „einzufangen“, bevor es zerfällt. Dafür ist es jedoch notwendig, die entsprechenden „Rohstoffe“ zu beschaffen – seltene, extrem teure Isotope von Elementen mit den erforderlichen Neutronenressourcen.
Grundsätzlich gilt: Je schwerer ein Element in der Transactinidgruppe ist, desto kürzer ist seine Lebensdauer. Das Element mit der Ordnungszahl 112 hat eine Halbwertszeit von 29 Sekunden, 116 hat eine Halbwertszeit von 60 Millisekunden und 118 hat eine Halbwertszeit von 0,9 Millisekunden. Es wird angenommen, dass die Wissenschaft an die Grenzen der physikalisch möglichen Materie stößt.
Oganesyan ist jedoch anderer Meinung. Er vertritt den Standpunkt, dass er sich in der Welt der superschweren Elemente befindet. „Insel der Stabilität“. „Die Zerfallszeit neuer Elemente ist extrem kurz, aber wenn man ihren Kernen Neutronen hinzufügt, erhöht sich ihre Lebensdauer“, stellt sie fest. „Das Hinzufügen von acht Neutronen zu den Elementen mit den Nummern 110, 111, 112 und sogar 113 verlängert deren Lebensdauer um 100 Jahre. einmal".
Benannt nach Oganesyan, dem Element Oganesson gehört zur Gruppe der Transactinide und hat die Ordnungszahl 118. Es wurde erstmals 2002 von einer Gruppe russischer und amerikanischer Wissenschaftler des Gemeinsamen Instituts für Kernforschung in Dubna synthetisiert. Im Dezember 2015 wurde es von der IUPAC/IUPAP Joint Working Group (einer von der International Union of Pure and Applied Chemistry und der International Union of Pure and Applied Physics gegründeten Gruppe) als eines der vier neuen Elemente anerkannt. Die offizielle Namensgebung erfolgte am 28. November 2016. Oganesson ma höchste Ordnungszahl i größte Atommasse unter allen bekannten Elementen. In den Jahren 2002-2005 wurden nur vier Atome des Isotops 294 entdeckt.
Dieses Element gehört zur 18. Gruppe des Periodensystems, d. h. Edelgase (als erster künstlicher Vertreter) kann es jedoch im Gegensatz zu allen anderen Edelgasen eine erhebliche Reaktivität aufweisen. Früher ging man davon aus, dass Oganesson unter Standardbedingungen ein Gas wäre, aber aktuelle Vorhersagen deuten auf einen konstanten Zustand der Materie unter diesen Bedingungen hin, was auf die relativistischen Effekte zurückzuführen ist, die Oganessian in dem zuvor zitierten Interview erwähnt hat. Im Periodensystem befindet es sich im p-Block und ist die letzte Wurzel der siebten Periode.
Sowohl russische als auch amerikanische Wissenschaftler haben in der Vergangenheit unterschiedliche Namen dafür vorgeschlagen. Letztendlich beschloss die IUPAC jedoch, Oganessians Andenken zu würdigen, indem sie seinen wichtigen Beitrag zur Entdeckung der schwersten Elemente des Periodensystems würdigte. Dieses Element ist eines von zwei (neben Seaborg), die nach einer lebenden Person benannt sind.
