Periodensystem: Wie wird ein Element zum Element?

Kategorie: Stories

Ein chemisches Element wird entdeckt. Wunderbar, dann ab ins Periodensystem damit! Oder? So leicht ist das buchstäblich nicht – es geht heutzutage schließlich um superschwere Elemente.

2019 ist offiziell das Internationale Jahr des Periodensystems. Zur "Feier des Jahres" bloggen wir über alles Mögliche rund um das PSE. (Foto: ColiN00B, pixabay, CC0)

2019 ist offiziell das Internationale Jahr des Periodensystems. Zur "Feier des Jahres" bloggen wir über alles Mögliche rund um das PSE. (Foto: ColiN00B, pixabay, CC0)

Ein chemisches Element ist praktisch ein reiner Stoff, der mithilfe von chemischen Methoden nicht mehr in andere Stoffe zerlegt werden kann. Und genau solche Stoffe werden ins Periodensystem der Elemente (PSE) aufgenommen.

Seit 2016 ist auch Element 117 ein Teil davon.

Entdeckt wurde „Tenness“ von russischen Forschern – die veröffentlichten ihre Ergebnisse allerdings ganze sechs Jahre vor der offiziellen Aufnahme ins PSE. Warum hat es so lange gedauert, bis Nummer 117 zum rechtmäßigen Element erkoren wurde?

Instabile Sache: Nur künstlich herzustellen

Elemente ab der Ordnungszahl 95 können nur künstlich hergestellt werden. Von ihnen wurden bisher keine Spuren in der Natur nachgewiesen. Noch komplizierter wird es ab der Ordnungszahl 105: Ab der kommen nur noch sogenannte superschwere Elemente im Periodensystem vor. Und deren Nachweis ist äußerst komplex.

Ihre Atomkerne sind so instabil, dass sie innerhalb von Sekundenbruchteilen zerfallen. Das liegt daran, dass Elemente Protonen in ihrem Kern haben, die sich gegenseitig abstoßen. Je mehr Protonen, desto größer die Abstoßung. Und die ist ein ziemliches Problem, wenn man superschwere Elemente erzeugen will.  

Häufig Abstoß statt Vereinigung

Die superschweren Elemente werden künstlich erzeugt, indem zwei leichtere Atomkerne in einer Beschleunigeranlage aufeinander geschossen und miteinander verschmolzen werden.

Woher die Forscher überhaupt wissen, welche Elemente sie kombinieren müssen? Nun, sie haben zumindest folgenden Anhaltspunkt: Wenn die Wissenschaftler dem Element 117 mit 117 Protonen im Kern auf die Spur kommen wollen, müssen sie zwei Ausgangselemente wählen, deren Ordnungszahlen zusammengerechnet 117 ergeben. In diesem Fall waren das Berkelium und Calcium.

Wie viele Elemente auf diese Weise neu geschaffen werden können, lässt sich übrigens nicht genau sagen. Schätzungen gehen davon aus, dass irgendwo zwischen den Ordnungszahlen 126 und 173 Schluss ist.

Das bringt uns wieder zum Problem zurück. Denn die Verschmelzung von zwei Elementen gelingt nur selten – da sich die positiv geladenen Kerne der Ausgangselemente häufig abstoßen. Je mehr Protonen im Spiel sind, desto schwieriger wird es.  

Ergebnisse reproduzieren

Der Nachweis von superschweren Elementen mit supervielen Protonen ist also alles andere als easy. An dem Experiment, mit dem Tenness nachgewiesen wurde, waren Wissenschaftler in mehreren Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt beteiligt.

Zu einer ordentlichen wissenschaftlichen Arbeit gehört allerdings auch, dass die Ergebnisse reproduzierbar sind. Um also sicherzugehen, wurde das Experiment mehrfach wiederholt – auch von anderen Einrichtungen. Da der Vorgang – wie wir nun wissen – kompliziert ist, dauert das auch noch einmal seine Zeit. 

Das Kind braucht einen Namen

Und erst nachdem die Ergebnisse mehrfach geprüft wurden, hat die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) grünes Licht für unser Beispiel-Element 117 gegeben. Über diese Institution organisieren sich Chemiker aus der Industrie und von Universitäten auf der ganzen Welt. Sie hat dementsprechend Gewicht – ihre Empfehlungen gelten als verbindlich.

Ist ein Element anerkannt, wird es erst einmal mit einem „Platzhalter-Namen“ bedacht. Dann dürfen die Entdecker bei der IUPAC einen Namensvorschlag einreichen. Der wird dann geprüft – denn die Chemiker-Union hat bestimmte Regeln aufgestellt: So dürfen chemische Elemente nach einer ihrer Eigenschaften, einem Mineral, einem Wissenschaftler, einer Wissenschaftlerin oder nach einem Ort benannt werden. Tenness hat seinen Namen vom US-Bundesstaat Tennessee.

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