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Sind alle Elemente bereits entdeckt?

Dmitri Mendeleev wird die Herstellung des ersten Periodensystems zugeschrieben, das dem modernen Periodensystem ähnelt . Seine Tabelle ordnete die Elemente durch Erhöhen des Atomgewichts (wir verwenden heute die Ordnungszahl ). Er konnte wiederkehrende Trends oder Periodizitäten in den Eigenschaften der Elemente erkennen. Seine Tabelle könnte verwendet werden, um die Existenz und Eigenschaften von Elementen vorherzusagen, die nicht entdeckt worden waren.

Wenn Sie sich das moderne Periodensystem ansehen , sehen Sie keine Lücken und Leerzeichen in der Reihenfolge der Elemente. Neue Elemente werden nicht mehr genau entdeckt. Sie können jedoch unter Verwendung von Teilchenbeschleunigern und Kernreaktionen hergestellt werden. Ein neues Element wird hergestellt, indem einem bereits vorhandenen Element ein Proton (oder mehr als ein) oder Neutron hinzugefügt wird. Dies kann durch Zerschlagen von Protonen oder Neutronen in Atome oder durch Kollision von Atomen erfolgen. Die letzten Elemente in der Tabelle haben Zahlen oder Namen, je nachdem, welche Tabelle Sie verwenden. Alle neuen Elemente sind hochradioaktiv. Es ist schwierig zu beweisen, dass Sie ein neues Element erstellt haben, weil es so schnell zerfällt.

Wichtige Erkenntnisse: Wie neue Elemente entdeckt werden

  • Während Forscher Elemente mit den Ordnungszahlen 1 bis 118 gefunden oder synthetisiert haben und das Periodensystem voll erscheint, werden wahrscheinlich zusätzliche Elemente hergestellt.
  • Superschwere Elemente werden hergestellt, indem bereits vorhandene Elemente mit Protonen, Neutronen oder anderen Atomkernen getroffen werden. Die Prozesse der Transmutation und Fusion werden verwendet.
  • Einige schwerere Elemente werden wahrscheinlich in Sternen hergestellt, aber weil sie so kurze Halbwertszeiten haben, haben sie nicht überlebt, um heute auf der Erde gefunden zu werden.
  • An diesem Punkt geht es weniger darum, neue Elemente zu erstellen, als sie zu erkennen. Die produzierten Atome zerfallen oft zu schnell, um gefunden zu werden. In einigen Fällen kann die Überprüfung durch Beobachtung von Tochterkernen erfolgen, die zerfallen sind, aber nicht aus einer anderen Reaktion resultieren können, außer der Verwendung des gewünschten Elements als Elternkern.

 

Die Prozesse, die neue Elemente bilden

Die heute auf der Erde gefundenen Elemente wurden durch Nukleosynthese in Sternen geboren oder bildeten sich als Zerfallsprodukte. Alle Elemente von 1 (Wasserstoff) bis 92 (Uran) kommen in der Natur vor, obwohl die Elemente 43, 61, 85 und 87 aus dem radioaktiven Zerfall von Thorium und Uran resultieren. Neptunium und Plutonium wurden auch in der Natur in uranreichem Gestein entdeckt. Diese beiden Elemente resultierten aus dem Einfangen von Neutronen durch Uran:

238 U + n → 239 U → 239 Np → 239 Pu

Der Schlüssel zum Erfolg ist, dass das Bombardieren eines Elements mit Neutronen neue Elemente erzeugen kann, da Neutronen über einen Prozess, der als Neutronen-Beta-Zerfall bezeichnet wird, zu Protonen werden können. Das Neutron zerfällt in ein Proton und setzt ein Elektron und ein Antineutrino frei. Das Hinzufügen eines Protons zu einem Atomkern ändert seine Elementidentität.

Kernreaktoren und Teilchenbeschleuniger können Ziele mit Neutronen, Protonen oder Atomkernen bombardieren. Um Elemente mit Ordnungszahlen größer als 118 zu bilden, reicht es nicht aus, einem bereits vorhandenen Element ein Proton oder Neutron hinzuzufügen. Der Grund ist, dass die superschweren Kerne, die so weit im Periodensystem liegen, einfach in keiner Menge verfügbar sind und nicht lange genug halten, um in der Elementsynthese verwendet zu werden. Daher versuchen die Forscher, leichtere Kerne mit Protonen zu kombinieren, die sich zur gewünschten Ordnungszahl addieren, oder sie versuchen, Kerne, die zerfallen, zu einem neuen Element zu machen. Leider ist es aufgrund der kurzen Halbwertszeit und der geringen Anzahl von Atomen sehr schwierig, ein neues Element zu erkennen, geschweige denn das Ergebnis zu verifizieren. Die wahrscheinlichsten Kandidaten für neue Elemente sind die Ordnungszahlen 120 und 126, da angenommen wird, dass sie Isotope aufweisen, die möglicherweise lange genug halten, um nachgewiesen zu werden.

 

Superschwere Elemente in Sternen

Wenn Wissenschaftler Fusion verwenden, um superschwere Elemente zu erzeugen, machen Sterne sie dann auch? Niemand kennt die Antwort mit Sicherheit, aber es ist wahrscheinlich, dass Sterne auch Transuranelemente bilden. Da die Isotope jedoch so kurzlebig sind, überleben nur die leichteren Zerfallsprodukte lange genug, um nachgewiesen zu werden.

 

Quellen

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  • Heenen, Paul-Henri; Nazarewicz, Witold (2002). „Suche nach superschweren Kernen.“ Europhysics News . 33 (1): 5–9. doi: 10.1051 / epn: 2002102
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    e Chemie der Actinid- und Transactinid-Elemente
    (3. Aufl.). Dordrecht, Niederlande: Springer Science + Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5.

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