12.0 KB · ⇊ 4 parts · ⤓ Micron 12.0 KB · ⤓ HTML 113.4 KB

top

Das erweiterte Periodensystem wurde 1969 von Glenn T. Seaborg vorgestellt. Im Großen und Ganzen entspricht es dem bisherigen Periodensystem in Funktion und Aufbau, ergänzt dieses jedoch um Elemente mit Ordnungszahlen größer als 118 und rückt weitere Nebengruppen ein. Da diese zusätzlichen Elemente noch nicht erzeugt wurden, haben sie vorerst systematische Elementnamen. Außerdem ist es streng nach Belegung der Elektronenorbitale sortiert, weshalb sich beispielsweise Helium (He) auf der linken Seite, rechts neben Wasserstoff (H) findet und nicht ganz rechts über Neon (Ne).

• Kernphysik

• Chemie

• Das erweiterte Periodensystem

• Siehe auch

• Literatur

• Einzelnachweise

Von einer Erzeugung der in diesem Schema zusätzlich berücksichtigten Elemente mit Ordnungszahlen jenseits 118 ist nichts bekannt. Ihre Erzeugbarkeit durch Kernfusion gilt jedoch aufgrund theoretischer Überlegungen als sehr wahrscheinlich. Es wird erwartet, dass diese Elemente mit Halbwertszeiten unterhalb einer Sekunde zerfallen. Einige dieser Elemente sind vermutlich relativ langlebig im Verhältnis zu ihren Nachbarn, da sie auf Inseln der Stabilität liegen. Im eigentlichen Sinne „stabile“ superschwere Elemente liegen aber nicht im Bereich dessen, was erwartet wird.

Anomalien und Eigentümlichkeiten, die erst bei größeren Ordnungszahlen eintreten würden (z. B. ab 300 oder 500), können noch nicht zuverlässig vorhergesagt werden.

Historisch wurden Neutronensterne mit sehr großen Atomen mit Ordnungszahlen in vielen Zehnerpotenzen verglichen, was aber aufgrund der zusätzlich daran beteiligten physikalischen Phänomene (Gravitation, Plasmabildung) als unzulässig gilt.

Es wird vermutet, dass die Elemente mit Ordnungszahlen größer als 118 den bekannten Gesetzmäßigkeiten der Elemente niedrigerer Ordnungszahlen folgen. Allerdings ist ihre vermutete Lebensdauer zu kurz und die herstellbare Menge zu gering, um chemische oder die meisten physikalischen Eigenschaften (z. B. den Aggregatzustand) beobachten zu können.

Es wird erwartet, dass bei den Elementen 123 bis 140 nach und nach die 5g-Orbitale und bei den Elementen 122 und 141 bis 153 die 6f-Orbitale aufgefüllt werden. Glenn T. Seaborg prägte für die gemeinsame Gruppe der 5g- und 6f-Elemente den Begriff Superactinoide. Diese Elemente werden ähnlich den Lanthanoiden und Actinoiden eingerückt oder abseits dargestellt. Ähnlich wie bereits bei den Lanthanoiden und Actinoiden ist die genaue Zuordnung zu den Superactinoiden aber auch in der Fachliteratur nicht einheitlich.

Generell wird erwartet, dass die theoretischen chemischen Eigenschaften der schwersten Elemente aufgrund relativistischer Effekte nicht unbedingt den Trends der vorhergehenden Perioden folgen müssen. Insofern ist die Zuordnung zu einzelnen Gruppen des Periodensystems eine rein formale Zuordnung. Bisher gilt es aber als ausgeschlossen, dass die Atomkerne lange genug existieren, um eine Elektronenhülle zu haben. Chemische eigenschaften wären demnach undefiniert bzw. nicht vorhanden.

Die untenstehende Tabelle zeigt das Periodensystem in der achten Periode gemäß Seaborgs Annahmen.cite-ref-1[1]cite-ref-2[2]

Unter Verwendung des Bohrschen Atommodell würde die Ordnungszahl Z = 137 eine maximale Grenze darstellen, da in diesem Modell die Geschwindigkeit v des Elektrons auf der innersten Bahn gegeben ist durch v = Z·α·c, bei Z > 137 müsste die Geschwindigkeit des Elektrons höher als die Lichtgeschwindigkeit c liegen.cite-ref-3[3] Für so hohe Ordnungszahlen müssen jedoch Effekte der relativistischen Quantenmechanik beachtet werden: Nach Berechnungen mithilfe der Dirac-Gleichung ergibt sich eine maximale Grenze erst in einem Bereich um Z = 170.cite-ref-4[4]

Bei den Elementen der achten Periode ist festzustellen, dass gemäß Nefedovcite-ref-5[5] bereits bei Element 159 im Grundzustand das erste 9s-Elektron besetzt ist. Im auf relativistischen Hartree-Fock-Slater-Berechnungen basierenden Modell von Fricke et al. (1971) und dem wie bei Nefedov auf Dirac-Fock-Berechnungen basierenden Modell von Pyykkö (2011) endet die achte Periode dann erst mit Element 172, dem diese Autoren Edelgas-Verhalten zusprechen, bei dem dann aber bereits zwei 9s- und zwei 9p-Elektronen besetzt sind.cite-ref-6[6]cite-ref-7[7]

g-blockMan beachte, dass sich in der achten Periode die Energiebereiche der 5g-, 6f-, 7d- und 8p-Elektronen so dicht aneinander befinden bzw. sich überlappen, dass eine direkte Zuordnung von 123 zu 5g1, 124 zu 5g2 etc., wie sie in der Tabelle unten suggeriert wird, nicht möglich ist. Siehe dazu Chemische Elemente der achten Periode#Liste, wo einige der berechneten Elektronenkonfigurationen aus Nefedov et al. aufgelistet sind.

• Liste der chemischen Elemente

• Harry H. Binder: Die Grenzen des Periodensystems der Elemente. In: Lexikon der chemischen Elemente – Das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3, S. 761–767

cite-note-11. ↑ Glenn T. Seaborg: Prospects for Further Considerable Extension of the Periodic Table. In: Journal of Chemical Education. Band 46, Oktober 1969, S. 626–634. Auch zu finden als Abdruck in G.T. Seaborg: Prospects for Further Considerable Extension of the Periodic Table. In: G.T. Seaborg (Hrsg.): Modern Alchemy: Selected Papers of Glenn T. Seaborg. World Scientific, 1994, ISBN 978-981-02-1440-1 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

cite-note-22. ↑ Seaborgs Bezeichnung und Elementbereich wird unter anderem auch in folgendem Buch verwendet: D.C. Hofman, D.A. Shaughnessy: Superheavy Elements. In: Attila Vértes et al. (Hrsg.): Handbook of Nuclear Chemistry. 2. Auflage. Springer Science & Business Media, 2010, ISBN 978-1-4419-0719-6 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

cite-note-33. ↑ Volodymyr Bezverkhniy, Vitaliy Bezverkhniy: The Speed of Light and the Number of Chemical Elements. In: SSRN Electronic Journal. 2020, ISSN 1556-5068, doi:10.2139/ssrn.3709471 (ssrn.com).

cite-note-44. ↑ O. R. Smits, P. Indelicato, W. Nazarewicz, M. Piibeleht, P. Schwerdtfeger: Pushing the limits of the periodic table — A review on atomic relativistic electronic structure theory and calculations for the superheavy elements. In: Physics Reports (= Pushing the limits of the periodic table — A review on atomic relativistic electronic structure theory and calculations for the superheavy elements). Band 1035, 25. September 2023, ISSN 0370-1573, S. 1–57, doi:10.1016/j.physrep.2023.09.004 (sciencedirect.com [abgerufen am 28. März 2025]).

cite-note-55. ↑ V.I. Nefedov, M.B. Trzhaskovskaya, V.G. Yarzhemskii: Electronic Configurations and the Periodic Table for Superheavy Elements. In: Doklady Physical Chemistry. Band 408, Nr. 2, 2006, S. 149–151, doi:10.1134/S0012501606060029 (Kopie auf russischer Webseite [PDF; 111 kB; abgerufen am 11. Juli 2020]).

cite-note-66. ↑ Fricke, B., Greiner, W. und Waber, J.T.: The continuation of the periodic table up to Z = 172. The chemistry of superheavy elements. In: Theoret. Chim. Acta. Band 21, 1971, S. 235–260, doi:10.1007/BF01172015.

cite-note-77. ↑ Pekka Pyykkö: A suggested Periodic Table up to Z ≤ 172, based on Dirac-Fock calculations on atoms and ions. In: Phys. Chem. Chem. Phys. Band 13, Nr. 1, 2011, S. 161–168, doi:10.1039/C0CP01575J (preprint-Version von der Homepage des Autors [PDF; 164 kB; abgerufen am 13. Juli 2020]).