Oganesson

Oganesson ist ein chemisches Element und weist mit Stand von 2024 die höchste nachgewiesene Ordnungszahl 118 auf. Sein Elementsymbol ist Og. Es steht im Periodensystem der Elemente in der 18. IUPAC-Gruppe, bzw. in der 8. Hauptgruppe und gehört damit formal zu den Edelgasen. Ob es sich auch wie ein Edelgas verhält, kann mit Stand von 2024 nicht sicher geklärt werden, da die chemischen Eigenschaften des Oganessons noch unbekannt sind. Sein Name leitet sich von seinem Mitentdecker Juri Oganesjan ab.[4]

Eigenschaften
Allgemein
Name, Symbol, Ordnungszahl Oganesson, Og, 118
Elementkategorie
Gruppe, Periode, Block 18, 7, p
CAS-Nummer

54144-19-3

Atomar
Atommasse 294 u
Elektronenkonfiguration [Rn] 5f14 6d10 7s2 7p6
1. Ionisierungsenergie 839 kJ/mol[1]
Physikalisch
Aggregatzustand fest (berechnet)[2]
Kristallstruktur unbekannt
Dichte 6,6–7,4 g·cm−3 (berechnet)[2]
Schmelzpunkt 325±15[2] K (52±15 °C)
Siedepunkt 450±10 K[2] (177±10 °C)
Isotope
Isotop NH t1/2 ZA ZE (MeV) ZP
294Og {syn.} 0,89 ms α 11,65 290Lv
Weitere Isotope siehe Liste der Isotope
Gefahren- und Sicherheitshinweise
Radioaktiv
Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
keine Einstufung verfügbar[3]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet.
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Im Periodensystem steht es zwischen dem 117Tenness (2010 erstmals synthetisiert) und dem hypothetischen 119Ununennium.

Geschichte und Synthese

Angebliche Erzeugung in Berkeley

Ein Bericht über die Erzeugung der Elemente 116 und 118 im Lawrence Berkeley National Laboratory wurde 1999 in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.[5] Im folgenden Jahr wurde der Bericht zurückgezogen, da die beschriebenen Ergebnisse von anderen Wissenschaftlern nicht zu reproduzieren waren.[6][7] Im Juni 2002 gab der Direktor der Berkeley Labs bekannt, dass die ursprüngliche Veröffentlichung auf höchstwahrscheinlich gefälschten Daten beruht habe. Der Mitarbeiter Victor Ninov wurde verdächtigt, Zerfalls-Messwerte manipuliert zu haben. Ninov erklärte dagegen die Messapparatur für fehlerhaft und bestand auf seiner Unschuld.

Erzeugung in Dubna

Im Jahr 2006 wurde erneut die Erzeugung des Elements 118 bekanntgegeben.[8][9][10] Einige Atome des Elements waren in Dubna im Rahmen einer Zusammenarbeit des Vereinigten Instituts für Kernforschung und des Lawrence Livermore National Laboratory durch Beschuss von Californium mit Calcium-Ionen hergestellt worden. Identifizieren konnte man sie über ihre Alphazerfalls-Produkte.

Die Synthese erfolgte per:

Namensgebung

Zunächst trug das Element den systematischen Namen Ununoctium (chemisches Symbol Uuo). Nach Meldungen planten die Entdecker, den Namen Moskowium für das neue Element vorzuschlagen, der dann von der IUPAC hätte bestätigt werden müssen. In den Medien wurde diese Bezeichnung bereits teilweise verwendet. Die amerikanische Gruppe um Ninov hatte zunächst zur Ehrung ihres Kollegen Albert Ghiorso, der entscheidend an der Entdeckung der Elemente 95 bis 106 beteiligt war, den Namen Ghiorsium, vorgesehen. Der Vorschlag wurde nach Ablehnung der Forschungsergebnisse jedoch obsolet.

Am 30. Dezember 2015 wurde die Entdeckung des Elements von der IUPAC offiziell anerkannt und dem Joint-Venture das Recht auf Namensgebung zugesprochen.[11] Am 8. Juni 2016 gab die IUPAC bekannt, dass für das Element der Name Oganesson (Og) nach dem wissenschaftlichen Leiter des russischen Instituts und Mitentdecker des Elements Juri Z. Oganesjan vorgeschlagen wurde; eine Widerspruchsfrist dazu endete am 8. November 2016.[12] Am 30. November 2016 wurde die offizielle Benennung von Oganesson bekannt gegeben.[13] Mit Moscovium (Mc) wurde gleichzeitig das Element 115 benannt.[12]

Die Endung -on wurde in Analogie zu den Namen der fünf im Periodensystem darüber anschließenden Edelgase gewählt. Helium, ganz oben in der Spalte, bildet die Ausnahme.[14]

Eigenschaften

294Og ist radioaktiv und mit einer Halbwertszeit von 0,89 ms sehr kurzlebig. Durch Alphazerfall zerfällt Oganesson in das Element Livermorium, das in Millisekunden weiter zerfällt. Es zählt zu den Transactinoiden.

Es wird vermutet, dass eine etwaige Elektronenkonfiguration in der äußeren Schale ein komplettes Elektronenoktett hat, weshalb Oganesson chemisch der Gruppe der Edelgase zugeordnet wird. Die Atomkerne zerfallen jedoch, bevor sich eine Elektronen­konfiguration mit Stabilität ausbildet. Chemische Eigenschaften sind deshalb nicht vorhanden bzw. nicht definierbar. Das Element wurde bisher nur indirekt anhand seiner typischen Zerfalls­produkte nachgewiesen.

Der Aggregatzustand von Oganesson ist undefiniert bzw. unbekannt, da nicht genug Atome für die Bildung flüssiger oder gar fester Strukturen erzeugt werden können oder konnten. Oganesson liegt im Periodensystem auf der diagonalen Grenze zu den Halbmetallen. Das Halogen Astat, das ebenfalls auf dieser Diagonalen liegt, hat einen festen Aggregatzustand und ist vom Aussehen her eher metallisch. Das schwerere Isotop 294Og hat wie 294Ts die höchste experimentell nachgewiesene Massenzahl.

Berechnete atomare und physikalische Eigenschaften

Auf Grund relativistischer Effekte verhält sich Oganesson möglicherweise nicht wie ein Edelgas; diese Eigenschaft wird hingegen eher von Copernicium (Element 112) erwartet.[15] Andererseits verhält sich Copernicium chemisch ähnlich wie Quecksilber.[16]

Og besitzt als einziges Gruppe-18-Element eine positive Elektronenaffinität und wäre damit chemisch reaktiv.[17][18][19] Weiterhin tritt im Oganesson-Atom eine außerordentlich starke Spin-Bahn-Kopplung auf (beim 7p-Valenzorbital mehr als 10 eV), die zu einem Verlust der äußeren Elektronenschalenstruktur führt.[20] Dies wiederum bewirkt, dass die äußeren Elektronen von Og eher an ein uniformes Elektronengas (Fermi-Gas) erinnern; dies lässt eine extrem hohe Polarisierbarkeit und einen hohen Schmelzpunkt erwarten. Weiterhin wurde kürzlich berechnet, dass kristallines Og eine sehr kleine Bandlücke von lediglich 1,0–1,5 eV aufweist, und damit im Gegensatz zu allen anderen Edelgaskristallen ein Halbleiter ist.[21]

Commons: Oganesson – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Oganesson – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise
  1. Eintrag zu oganesson bei WebElements, www.webelements.com, abgerufen am 13. Juni 2020.
  2. Odile Smits, Jan-Michael Mewes, Paul Jerabek, Peter Schwerdtfeger: Oganesson: A Noble Gas Element That Is Neither Noble Nor a Gas. In: Angewandte Chemie International Edition. Band 59, Nr. 52, 2020, S. 23636–23640, doi:10.1002/anie.202011976.
  3. Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung. In Bezug auf weitere Gefahren wurde dieses Element entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
  4. Klaus Roth: Ist das Element 118 ein Edelgas? In: Chemie in unserer Zeit. Band 51, Nr. 6, Dezember 2017, S. 418–426, doi:10.1002/ciuz.201700838.
  5. Victor Ninov, K. E. Gregorich, W. Loveland, A. Ghiorso, D. C. Hoffman, D. M. Lee, H. Nitsche, W. J. Swiatecki, U. W. Kirbach, C. A. Laue, J. L. Adams, J. B. Patin, D. A. Shaughnessy, D. A. Strellis, P. A. Wilk: Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of 86Kr with 208Pb. In: Physical Review Letters. Band 83, Nr. 6, August 1999, S. 1104–1107, doi:10.1103/PhysRevLett.83.1104 (englisch, online frei verfügbar durch nuclear.ucdavis.edu [PDF; 83 kB]).
  6. Results of Element 118 Experiment Retracted. Pressemitteilung des Berkeley Lab. In: www2.lbl.gov. 27. Juli 2001, abgerufen am 5. August 2018 (englisch).
  7. Victor Ninov, K. E. Gregorich, W. Loveland, A. Ghiorso, D. C. Hoffman, D. M. Lee, H. Nitsche, W. J. Swiatecki, U. W. Kirbach, C. A. Laue, J. L. Adams, J. B. Patin, D. A. Shaughnessy, D. A. Strellis, P. A. Wilk: Editorial Note: Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of 86Kr with 208Pb [Phys. Rev. Lett. 83, 1104 (1999)]. In: Physical Review Letters. Band 89, Nr. 3, Juli 2002, S. 039901, doi:10.1103/PhysRevLett.89.039901 (englisch).
  8. Yuri Ts. Oganessian, V. K. Utyonkov, Yu. V. Lobanov, F. Sh. Abdullin, A. N. Polyakov, R. N. Sagaidak, I. V. Shirokovsky, Yu. S. Tsyganov, A. A. Voinov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, B. N. Gikal, A. N. Mezentsev, S. Iliev, V. G. Subbotin, A. M. Sukhov, K. Subotic, V. I. Zagrebaev, G. K. Vostokin, M. G. Itkis, K. J. Moody, J. B. Patin, D. A. Shaughnessy, M. A. Stoyer, N. J. Stoyer, P. A. Wilk, J. M. Kenneally, J. H. Landrum, J. F. Wild, R. W. Lougheed: Synthesis of the isotopes of elements 118 and 116 in the 249Cf and 245Cm+48Ca fusion reactions. In: Physical Review C. Band 74, Nr. 4, Oktober 2006, S. 044602, doi:10.1103/PhysRevC.74.044602 (englisch).
  9. Phil Schewe, Ben Stein, Davide Castelvecchi: Elements 116 and 118 Are Discovered. In: Physics news Update 797. American Institute of Physics, 16. Oktober 2006, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 3. Dezember 2013; abgerufen am 5. August 2018 (englisch).
  10. Russia, US scientists produce new element. Pressemitteilung der ITAR-TASS. 17. Oktober 2006, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 22. Oktober 2006; abgerufen am 5. August 2018 (englisch).
  11. Discovery and Assignment of Elements with Atomic Numbers 113, 115, 117 and 118. In: IUPAC | International Union of Pure and Applied Chemistry. 30. Dezember 2015, abgerufen am 5. August 2018 (englisch).
  12. IUPAC is naming the four new elements nihonium, moscovium, tennessine, and oganesson. In: IUPAC | International Union of Pure and Applied Chemistry. 8. Juni 2016, abgerufen am 5. August 2018 (englisch).
  13. IUPAC Announces the Names of the Elements 113, 115, 117, and 118. In: IUPAC | International Union of Pure and Applied Chemistry. 30. November 2016, abgerufen am 5. August 2018 (englisch).
  14. Jan Dönges: Die vier Neuen haben einen Namen. In: Spektrum.de. 9. Juni 2016, abgerufen am 5. August 2018.
  15. Odile R. Smits, Jan‐Michael Mewes, Paul Jerabek, Peter Schwerdtfeger: Oganesson: A Noble Gas Element That Is Neither Noble Nor a Gas. In: Angewandte Chemie International Edition. Band 59, Nr. 52, 2020, S. 23636–23640, doi:10.1002/anie.202011976, PMID 32959952.
  16. Beat Gerber: Superschweres Element 112 chemisch untersucht – Experimentell auf der Insel der künstlichen Elemente gelandet. Pressemitteilung des Paul Scherrer Instituts. In: idw-online.de. Informationsdienst Wissenschaft, 31. Mai 2006, abgerufen am 5. August 2018.
  17. Ephraim Eliav, Uzi Kaldor, Yasuyuki Ishikawa, Pekka Pyykkö: Element 118: The First Rare Gas with an Electron Affinity. In: Physical Review Letters. Band 77, Nr. 27, 30. Dezember 1996, S. 5350–5352, doi:10.1103/PhysRevLett.77.5350 (englisch, online frei verfügbar durch researchgate.net).
  18. Igor Goidenko, Leonti Labzowsky, Ephraim Eliav, Uzi Kaldor, Pekka Pyykkö: QED corrections to the binding energy of the eka-radon (Z=118) negative ion. In: Physical Review A. Band 67, Nr. 2, 28. Februar 2003, S. 020102, doi:10.1103/PhysRevA.67.020102 (englisch, online frei verfügbar durch researchgate.net).
  19. Ephraim Eliav, Stephan Fritzsche, Uzi Kaldor: Electronic structure theory of the superheavy elements. In: Nuclear Physics A. Band 944, Dezember 2015, S. 518–550, doi:10.1016/j.nuclphysa.2015.06.017 (englisch, Accepted Manuscript frei verfügbar durch researchgate.net).
  20. Paul Jerabek, Bastian Schuetrumpf, Peter Schwerdtfeger, Witold Nazarewicz: Electron and Nucleon Localization Functions of Oganesson: Approaching the Thomas-Fermi Limit. In: Physical Review Letters. Band 120, Nr. 5, Januar 2018, S. 053001, doi:10.1103/PhysRevLett.120.053001, arxiv:1707.08710, bibcode:2017arXiv170708710J (englisch).
  21. Jan-Michael Mewes, Paul Jerabek, Odile R. Smits, Peter Schwerdtfeger: Oganesson Is a Semiconductor: On the Relativistic Band-Gap Narrowing in the Heaviest Noble-Gas Solids. In: Angewandte Chemie International Edition. Band 58, Nr. 40, 2019, doi:10.1002/anie.201908327.
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