In der Chemie transactinide Elemente (auch transactinides superheavy oder superschwere Elemente ) sind die chemischen Elemente mit Ordnungszahlen von 104 bis 120. Ihre Ordnungszahlen sind sofort größer als die der Actiniden, von denen Lawrencium das schwerste ist (Ordnungszahl 103) ).
Glenn T. Seaborg schlug zunächst das Actinide-Konzept vor, das zur Akzeptanz der Actinide-Serie führte. Er schlug auch die Transactinid-Reihe vor, die von Element 104 bis 121 reicht, und die Superactinid-Reihe, die die Elemente 122 bis 153 umspannt. Das Transactinid Seaborgium wurde zu seinen Ehren benannt. [1] [2]
Transactinid-Elemente sind definitionsgemäß auch Transuran-Elemente, dh sie haben eine größere Atomzahl als Uran (92).
Die Transactinid-Elemente haben alle Elektronen in der 6d-Unterschale im Grundzustand. Mit Ausnahme von Rutherfordium und Dubnium haben selbst die am längsten anhaltenden Isotope von Transactinidelementen extrem kurze Halbwertszeiten von Minuten oder weniger. Die Kontroverse um die Benennung von Elementen betraf die ersten fünf oder sechs Transactinid-Elemente. Diese Elemente verwendeten daher viele Jahre lang systematische Namen, nachdem ihre Entdeckung bestätigt worden war. (Normalerweise werden die systematischen Namen durch permanente Namen ersetzt, die von den Entdeckern relativ kurz nach Bestätigung einer Entdeckung vorgeschlagen wurden.)
Transactinide sind radioaktiv und wurden nur in Laboratorien synthetisch gewonnen. Keines dieser Elemente wurde jemals in einer makroskopischen Probe gesammelt. Transactinide Elemente sind alle nach Physikern und Chemikern oder wichtigen Orten benannt, die an der Synthese der Elemente beteiligt sind.
IUPAC definiert ein Element, das existieren soll, wenn seine Lebensdauer länger als 10 -14 Sekunden ist. Dies ist die Zeit, die der Kern benötigt, um eine Elektronenwolke zu bilden. [3]
Liste der bekannten Transactinid-Elemente [ edit ]
- 104 Rutherfordium, Rf
- 105 Dubnium, Db
- 106 Seaborgium, Sg
- 107 Bohrium, Bh
- 108 Hassium, Hs
- 109 Meitnerium, Mt
- 110 Darmstadtium, Ds
- 111 Roentgenium, Rg
- 112 Copernicium, Cn
- 113 Nihonium, Nh
- 114
- 115 Moscovium, Mc
- 116 Livermorium, Lv
- 117 Tennessine, Ts
- 118 Oganesson, Og
Von 1964 bis 2013 in vier Laboratorien durchgeführte Arbeiten - das Lawrence Berkeley National Laboratory in den USA. das Gemeinsame Institut für Kernforschung in der UdSSR (später Russland), das GSI Helmholtz-Zentrum für Schwerionenforschung in Deutschland und RIKEN in Japan identifiziert und bestätigt die Elemente aus rutherfordium nach den Kriterien der IUPAC-IUPAP Transfermium Arbeitsgruppe und anschließende Joint Arbeitsgruppen oganesson. Diese Entdeckungen vervollständigen die siebte Zeile des Periodensystems.
Die verbleibenden zwei Transactinide, Ununennium (Element 119) und Unbinilium (Element 120), wurden noch nicht synthetisiert: Sie beginnen mit einer achten Periode.
Eigenschaften [ edit ]
Aufgrund ihrer kurzen Halbwertszeiten (beispielsweise hat das stabilste Isotop von Seaborgium eine Halbwertzeit von 3,1 Minuten, und die Halbwertzeit nimmt ab (nach und nach rechts von der Gruppe) und die geringe Ausbeute der Kernreaktionen, die sie hervorrufen, mussten neue Methoden entwickelt werden, um ihre Gasphasen- und Lösungschemie basierend auf sehr kleinen Proben von jeweils wenigen Atomen zu bestimmen. Relativistische Effekte werden in dieser Region des Periodensystems sehr wichtig, wodurch die gefüllten 7s-Orbitale, die leeren 7p-Orbitale und die 6d-Orbitale nach innen zum Atomkern hin zusammengezogen werden. Dies bewirkt eine relativistische Stabilisierung der 7s-Elektronen und macht die 7p-Orbitale in niedrigen Anregungszuständen zugänglich. [2]
Die Elemente 104 bis 112, Rutherfordium bis Copernicium, bilden die 6d-Reihe von Übergangselementen: z Die Elemente 104–108 und 112 zeigen, dass die experimentellen Nachweise zeigen, dass sie sich hinsichtlich ihrer Position im Periodensystem erwartet verhalten. Es wird erwartet, dass sie ionische Radien zwischen denen ihrer 5d-Übergangsmetall-Homologen und ihren Actinid-Pseudohomologen haben: Zum Beispiel wird berechnet, dass Rf 4+ einen Ionenradius von 76 pm zwischen den Werten für Hf 4 hat + (71 pm) und Do 4+ (94 pm). Ihre Ionen sollten auch weniger polarisierbar sein als die ihrer 5d-Homologen. Relativistische Effekte dürften am Ende dieser Reihe bei Roentgenium (Element 111) und Copernicium (Element 112) ein Maximum erreichen. Trotzdem sind viele wichtige Eigenschaften der Transactinide experimentell noch nicht bekannt, obwohl theoretische Berechnungen durchgeführt wurden. [2]
Die Elemente 113 bis 118, Nihonium bis Oganesson, sollten eine 7p-Serie bilden und abschließen die siebte Periode im Periodensystem. Ihre Chemie wird stark durch die sehr starke relativistische Stabilisierung der 7s-Elektronen und einen starken Spin-Orbit-Kopplungseffekt beeinflusst, der die 7p-Unterschale in zwei Abschnitte zerlegt, einen weiteren stabilisiert (7p 1/2 hält zwei Elektronen) und ein weiteres destabilisiert (7p 3/2 vier Elektronen halten). Außerdem sind die 6d-Elektronen in dieser Region noch destabilisiert und können daher in der Lage sein, den ersten 7p-Elementen etwas Übergangsmetallcharakter zu verleihen. Niedrigere Oxidationsstufen sollten hier stabilisiert werden und setzen die Gruppentrends fort, da sowohl die 7s- als auch die 7p-Elektronen 1/2 den inerten Paareffekt zeigen. Es wird erwartet, dass diese Elemente weitgehend den Gruppentrends folgen, wobei relativistische Effekte eine immer größere Rolle spielen. Insbesondere führt die starke 7p-Aufspaltung zu einem wirksamen Schalenverschluss bei Flerovium (Element 114) und damit zu einer viel höheren chemischen Aktivität als für Oganesson (Element 118). [2]
Element 118 ist das letzte Element, von dem behauptet wurde, dass es synthetisiert wurde. Die nächsten zwei Elemente, Elemente 119 und 120, sollten eine 8s-Reihe bilden und jeweils ein Alkali- und Erdalkalimetall sein. Es wird erwartet, dass die 8s-Elektronen relativistisch stabilisiert werden, so dass sich der Trend hin zu einer höheren Reaktivität in diesen Gruppen umkehrt und sich die Elemente eher wie ihre Homologen der Periode 5, Rubidium und Strontium, verhalten. Trotzdem ist das 7p 3/2 -Orbital noch relativistisch destabilisiert, wodurch diese Elemente möglicherweise größere Ionenradien erhalten und möglicherweise sogar chemisch teilnehmen können. In dieser Region sind auch die 8p-Elektronen relativistisch stabilisiert, was zu einer Grundzustand-8s 2 8p 1 Valenzelektronen-Konfiguration für Element 121 führt. Es wird erwartet, dass große Veränderungen in der Subshell auftreten Struktur beim Übergang vom Element 120 zum Element 121: Zum Beispiel sollte der Radius der 5g-Orbitale drastisch von 25 Bohr-Einheiten im Element 120 im angeregten [Og] 5g 1 8s 1 abnehmen. Konfiguration zu 0,8 Bohreinheiten in Element 121 in der angeregten [Og] 5g 1 7d 1 8s 1 -Konfiguration, bei einem als "radialer Kollaps" bezeichneten Phänomen dies tritt bei Element 125 auf. Element 122 sollte der Elektronenkonfiguration von Element 121 ein weiteres 7d-Elektron hinzufügen. Die Elemente 121 und 122 sollten Homologe für Actinium bzw. Thorium sein. [2]
Neben Element 121 wird erwartet, dass die Superactinid-Reihe beginnt, wenn die 8s-Elektronen und die Füllung 8p / 2 7d 3/2 6f 5/2 und 5g 7/2 Unterschalen bestimmen die Chemie dieser Elemente. Vollständige und genaue CCSD-Berechnungen stehen für Elemente über 122 wegen der extremen Komplexität der Situation nicht zur Verfügung: Die 5g-, 6f- und 7d-Orbitale sollten etwa das gleiche Energieniveau aufweisen, und im Bereich von Element 160 die 9s, 8p 3/2 und 9p 1/2 Orbitale sollten ebenfalls ungefähr gleich sein. Dadurch vermischen sich die Elektronenhüllen, so dass das Blockkonzept nicht mehr sehr gut zutrifft, und es ergeben sich neuartige chemische Eigenschaften, die die Positionierung dieser Elemente in einem Periodensystem sehr schwierig machen. Beispielsweise wird erwartet, dass das Element 164 die Eigenschaften der Elemente der Gruppen 10, 12 und 18 vermischt. [2]
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