Treffen der EntdeckerSchwere chemische Elemente werden in Speziallabors entdeckt

Aus aller Welt trafen Chemiker und Physiker in Wilhelmshaven zusammen, um sich über die Erforschung schwerer Elemente auszutauschen. Im Rahmen des Internationalen Jahrs des Periodensystems fand die Konferenz statt, an der aus Deutschland mehrere Entdecker solcher teilnahmen. Sie erzeugen und erforschen die schweren Elemente in komplexen Anlagen – und planen weitere Entdeckungen.

Ein goldfarbener Detektor in einer abgeschirmten Kammer.

In diesem Detektor wurden die Elemente 107 bis 112 in Darmstadt nachgewiesen. Foto: © Foto: GSI/A. Zschau

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Das Periodensystem enthält derzeit 118 Elemente, von denen 92 natürlich auf der Erde vorkommen. Sogenannte Schwerionen werden unter anderem hergestellt, um die Entstehung der natürlichen Elemente nachzuvollziehen. Im Teilchenbeschleuniger werden Ionen eines Elementes zu einem Strahl gebündelt, der dann mit Höchstgeschwindigkeit auf Atomkerne eines anderen Elements trifft. Fusionieren die Kerne, entsteht ein schwerer Kern, der aus der Reaktionszone fliegt und von hochsensiblen Targetfolien detektiert wird.

Benennung der Elemente im Periodensystem

Erst wenn andere Forschergruppen eine Fusion als gesichert ansehen, wird ein neues Element aufgenommen. Bis zu dieser Anerkennung wird dem Element ein Platzhalternamen erteilt, über den endgültigen Namen entscheidet eine internationale Organisation, die IUPAC. Das Vorschlagsrecht liegt dabei bei den Entdeckerinnen und Entdeckern. Marie Curie schlug Polonium zu Ehren ihres Heimatlandes vor. Auch Radon entdeckte sie auf der Suche nach der Quelle radioaktiver Strahlung – unter erheblich bescheideneren Forschungsbedingungen, was bei natürlich vorkommenden Elementen noch möglich war. Es gibt Fundorte und wichtige Persönlichkeiten unter den Namen. Einen noch lebenden Forscher ehrt Oganesson, das derzeit schwerste Element 118, welches das russische Team von Juri Oganesjan entdeckte.

Künstliche Elemente

Die künstlich hergestellten Elemente sind in der Regel äußerst kurzlebig. In der Regel sind die großen Kerne instabil und zerfallen in Bruchteilen von Sekunden. Dennoch gibt es sogenannte „Inseln der Stabilität“. Sie erinnern an die stabile Edelgaskonfiguration – kommen aber bei schweren Elementen nicht näherungsweise an eine vergleichbare Stabilität heran. Dennoch gibt es Konstellationen, die zumindest so lang überdauern, dass Forschung möglich ist.

Der Nachweis gelingt über die Alphateilchen, die beim Zerfall ausgesendet werden. Zusammen mit dem verbleibenden Zerfallsprodukt kann auf das aussendende Element zurückgeschlossen werden. Wer mehr als 104 Protonen im Kern trägt, zählt zu den superschweren Elementen.

Die Forschungsfragen

Zwar sind die schweren Elemente äußerst kurzlebig, die dahinter stehenden Fragen faszinieren Forscherinnen und Forscher schon lange: Die Entstehung der Elemente. Die Frage, woraus Materie besteht. Für die Erforschung entsteht in Darmstadt derzeit eine neue, international getragene Anlage: FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research). Mit dem nochmals intensiveren Ionenstrahl sollen die Elemente 119 und 120 erreicht werden.

Das Periodensystem

Sieben Perioden umfasst das Periodensystem aktuell. Sollten die neuen Elemente verwirklicht werden, wird der Platz zur Darstellung enger. Für alle, die gedruckte Periodensysteme benutzen: Derzeit trägt jedes Element einen Namen. Ein Blick verrät, ob die Änderungen von 2017 schon enthalten sind und jedes Element durch ein charakteristisches Namenskürzel im Umfang von ein bis drei Buchstaben präsentiert wird.


Material

Unterrichtsmaterial zum Thema Chemische Elemente und Periodensystem finden Sie im Themenheft Periodensystem der Elemente.

Zum Heft

 

Zum Weiterlesen:

[1] Link zum Konferenzbericht des Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung GmbH (GSI)

Ausrichter der TAN-Konferenz 2019 in Wilhelmshaven waren das GSI aus Darmstadt, die Johannes Gutenberg-Universität und das Helmholtz-Institut Mainz.

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