Erweitertes Periodensystem

Periodensystem unter Einschluss von noch nicht erzeugten chemischen Elementen
Superactinoide

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).

KernphysikBearbeiten

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.

ChemieBearbeiten

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 chemischen Eigenschaften der schwersten Elemente aufgrund des relativistischen Effekts nicht unbedingt den Trends der vorhergehenden Perioden folgen müssen. Insofern ist die Zuordnung zu einzelnen Gruppen des Periodensystems eine rein formale Zuordnung, solange keine experimentellen Daten vorliegen.

Das erweiterte PeriodensystemBearbeiten

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

Bei den Elementen der achten Periode ist festzustellen, dass gemäß Nefedov[3] 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.[4][5]

Man 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.

Periode s1 s2 Periode
1 1
H
2
He
p1 p2 p3 p4 p5 p6 1
2 3
Li
4
Be
5
B
6
C
7
N
8
O
9
F
10
Ne
2
3 11
Na
12
Mg
d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 13
Al
14
Si
15
P
16
S
17
Cl
18
Ar
3
4 19
K
20
Ca
21
Sc
22
Ti
23
V
24
Cr
25
Mn
26
Fe
27
Co
28
Ni
29
Cu
30
Zn
31
Ga
32
Ge
33
As
34
Se
35
Br
36
Kr
4
5 37
Rb
38
Sr
39
Y
f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 40
Zr
41
Nb
42
Mo
43
Tc
44
Ru
45
Rh
46
Pd
47
Ag
48
Cd
49
In
50
Sn
51
Sb
52
Te
53
I
54
Xe
5
6 55
Cs
56
Ba
57
La
58
Ce
59
Pr
60
Nd
61
Pm
62
Sm
63
Eu
64
Gd
65
Tb
66
Dy
67
Ho
68
Er
69
Tm
70
Yb
71
Lu
72
Hf
73
Ta
74
W
75
Re
76
Os
77
Ir
78
Pt
79
Au
80
Hg
81
Tl
82
Pb
83
Bi
84
Po
85
At
86
Rn
6
7 87
Fr
88
Ra
89
Ac
90
Th
g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18 91
Pa
92
U
93
Np
94
Pu
95
Am
96
Cm
97
Bk
98
Cf
99
Es
100
Fm
101
Md
102
No
103
Lr
104
Rf
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
111
Rg
112
Cn
113
Nh
114
Fl
115
Mc
116
Lv
117
Ts
118
Og
7
8 119
Uue
120
Ubn
121
Ubu
122
Ubb
123
Ubt
124
Ubq
125
Ubp
126
Ubh
127
Ubs
128
Ubo
129
Ube
130
Utn
131
Utu
132
Utb
133
Utt
134
Utq
135
Utp
136
Uth
137
Uts
138
Uto
139
Ute
140
Uqn
141
Uqu
142
Uqb
143
Uqt
144
Uqq
145
Uqp
146
Uqh
147
Uqs
148
Uqo
149
Uqe
150
Upn
151
Upu
152
Upb
153
Upt
154
Upq
155
Upp
156
Uph
157
Ups
158
Upo
159
Upe
160
Uhn
161
Uhu
162
Uhb
163
Uht
164
Uhq
165
Uhp
166
Uhh
167
Uhs
168
Uho
8
Blöcke
s-Block p-Block d-Block f-Block g-Block

Siehe auchBearbeiten

LiteraturBearbeiten

  • 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

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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]).
  4. 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.
  5. 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]).