Nihonium: Element-Eigenschaften und Verwendungen

Beschreibung

Nihonium (Nh) ist ein hochradioaktives, künstlich hergestelltes Element mit der Ordnungszahl 113. Es ist sehr instabil und hat Isotope mit Halbwertszeiten von einigen Millisekunden bis zu etwa 20 Sekunden. Aufgrund seines schnellen Zerfalls sind die meisten seiner chemischen und physikalischen Eigenschaften nur theoretisch vorhergesagt und nicht wirklich nachgewiesen. Nach dem Periodensystem gehört Nihonium zu den Nach-Übergangsmetallen der Gruppe 13 und hat ähnliche Eigenschaften wie leichte Homologe wie Thallium.

Entdeckung von Nihonium

Nihonium wurde erstmals im Jahr 2003 von japanischen Forschern im RIKEN-Labor synthetisiert. Die Wissenschaftler beschossen Targets aus Wismut-209 mit Zink-70-Ionen, die durch einen Fusionsprozess Nihonium-278-Atome erzeugten. Mit Hilfe der Alphateilchen-Spektroskopie konnten sie feststellen, dass die gebildeten Atome fast sofort zerfielen und dabei charakteristische Alphateilchen aussandten.

Die formale Benennung von Nihonium als Element wurde 2015 von der IUPAC genehmigt und 2016 offiziell bestätigt, wobei der Name "Nihonium" vom japanischen Begriff für Japan, "Nihon", zu Ehren des Entdeckungsorts übernommen wurde.

Isotope und Stabilität

Bisher wurde eine Reihe von Isotopen von Nihonium hergestellt, deren Massen zwischen 278 und 286 liegen.

Nihonium-286 ist das langlebigste derzeit bekannte Isotop und hält lange genug für chemische Vorhersagen und theoretische Modellierungen. Wissenschaftler glauben, dass Elemente in der Nähe von Nihonium sich der "Insel der Stabilität" nähern könnten, einer postulierten Region, in der überschwere Kerne eine stark verlängerte Halbwertszeit besitzen würden.

Beschreibung der chemischen Eigenschaften

Auch wenn aufgrund der kurzen Halbwertszeit von Nihonium nur wenige experimentelle Daten vorliegen, zeichnen theoretische Vorhersagen ein eindeutiges Bild:

Weitere Informationen finden Sie bei Stanford Advanced Materials (SAM).

Bemerkenswerte Eigenschaften:

- Aufgrund seiner hohen Ordnungszahl sind relativistische Effekte in seinen Elektronenorbitalen sehr wichtig, was die Reaktivität im Vergleich zu Thallium höchstwahrscheinlich verringert.

- Es wird erwartet, dass es Nihonium(I) wie TlCl und Nihonium(III) wie TlCl₃ enthält.

Methoden der Herstellung

Nihonium wird in Hochenergie-Teilchenbeschleunigern durch Kernfusion mit schweren Ionen synthetisiert. Der Prozess umfasst:

1.die Beschleunigung von Zink-70-Ionen mit hoher Geschwindigkeit.

2. der Beschuss von Wismut-209-Zielen, um die Fusion auszulösen und einzelne Nihoniumkerne zu erzeugen.

3. die Überwachung der Zerfälle durch Alphaspektroskopie oder automatische Kerndetektoren.

Die Präparation erfolgt unter Ultrahochvakuumbedingungen mit präziser Strahlausrichtung und sehr empfindlichen Detektoren, die auf den schnellen Zerfall des Elements zurückzuführen sind.

Anwendungen von Nihonium

Die Anwendungen von Nihonium in der Technik sind wegen seiner kurzen Halbwertszeit äußerst begrenzt. Seine Herstellung hat jedoch zu folgenden Ergebnissen geführt:

-Wissenschaftliche Forschung: Nihonium gibt Aufschluss über die Kernstruktur, die Stabilität überschwerer Elemente und relativistische Effekte in der Chemie.

-Technologische Fortschritte: Die zu seiner Herstellung entwickelte Technologie und Methodik hat zu Fortschritten in der Teilchenbeschleunigertechnologie, den nuklearen Nachweisverfahren und den Materialanalysegeräten geführt.

-Methoden der Isotopenherstellung: Die durch die Arbeit mit Nihonium verfeinerten Techniken führen zur Herstellung künstlicher Isotope für industrielle und medizinische Zwecke.

Es gibt keine industriellen Anwendungen für das Element selbst, aber die Entdeckung hilft bei der grundlegenden Material- und Kernforschung.

Häufig gestellte Fragen

Was ist Nihonium?

Ein künstlich hergestelltes, kurzlebiges, sehr radioaktives Element (Ordnungszahl 113) mit sehr kurzlebigen Isotopen.

Wie wird Nihonium hergestellt?

Durch Kernfusion in Teilchenbeschleunigern, in der Regel durch Beschuss von Wismut-Targets mit Zink-Ionen.

Was sind seine chemischen Eigenschaften?

Es soll ein Post-Übergangsmetall mit den Oxidationsstufen +1 und +3 sein, das Halogenide und Oxide besitzt, wobei relativistische Effekte die Reaktivität unterdrücken.

Warum ist Nihonium nicht sehr nützlich?

Sein schneller Zerfall und seine extreme Instabilität schließen praktische Anwendungen aus; sein Wert liegt in der experimentellen Nuklearwissenschaft.

Gibt es industrielle Anwendungen für Nihonium?

Obwohl Nihonium selbst nicht industriell genutzt wird, kommen die Methoden der Synthese- und Nachweistechnik der Kernwissenschaft, der Isotopenproduktion und der fortgeschrittenen Instrumententechnik zugute.