Bohrium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Bohrium gibt es nur im Labor. Die bekannten Isotope sind radioaktiv. Für das langlebigste, Bohrium-270, werden Halbwertszeiten von einigen Minuten angegeben, doch dieser Wert ist unsicher. Viele andere Isotope zerfallen nach Millisekunden oder Sekunden.

Die Entdeckung gelang einem Team der Gesellschaft für Schwerionenforschung, kurz GSI, in Darmstadt um Peter Armbruster und Gottfried Münzenberg. Die Forscher beschossen ein dünnes Target aus Bismut-209 mit Chrom-54-Ionen. Bei dieser Art von Reaktion, die man kalte Fusion nennt, haben die verschmolzenen Kerne wenig überschüssige Energie und überleben eher. Ein Separator trennte die Reaktionsprodukte von den Strahlteilchen, und ein Detektor registrierte jeden Zerfall nach Ort und Zeit.

Entscheidend war die Zerfallskette. Das neu entstandene Bohrium-262 zerfällt durch Alphastrahlung in einen Tochterkern, dieser wieder in einen weiteren, und die Kette führt bis zu Isotopen, die man bereits kannte. Ein neues Element identifiziert man so über seine Nachkommen. Eine Gruppe in Dubna hatte bereits 1976 Hinweise gemeldet, doch eine internationale Arbeitsgruppe hielt diese Belege nicht für überzeugend und erkannte das GSI als Entdecker an.

Benannt ist das Element nach Niels Bohr, dessen Atommodell von 1913 die Elektronen auf Bahnen mit festen Energien legte. Das GSI hatte zuerst Nielsbohrium vorgeschlagen. Die IUPAC wählte 1994 die kürzere Form, und 1997 wurde der Name Bohrium international anerkannt.

Eigenschaften und Reaktionen

Bohrium steht in Periode 7 und Gruppe 7, unter dem Rhenium. Darüber stehen Rhenium, Technetium und Mangan. Die Elektronenkonfiguration [Rn] 5f¹⁴ 6d⁵ 7s² ist vorhergesagt. Für die Atommasse steht 270 u, gemeint ist die Massenzahl von Bohrium-270. Schmelzpunkt, Dichte und die meisten anderen Eigenschaften sind unbekannt. Erwartet wird ein dichtes Metall, doch das ist eine Vermutung und keine Messung.

Die Stellung unter dem Rhenium führt zu einer klaren Vermutung: Bohrium sollte wie Rhenium die Oxidationsstufe plus sieben erreichen und flüchtige Oxidchloride bilden. Ein Experiment im Jahr 2000 am Paul Scherrer Institut in der Schweiz hat das geprüft. Die Forschenden erzeugten Bohrium-Atome aus Berkelium und Neon-Ionen, leiteten sie in ein Gemisch aus Chlorwasserstoff und Sauerstoff und wiesen sechs Atome nach, die eine flüchtige Verbindung bildeten, die man als Bohrium-oxidchlorid deutet, BhO₃Cl. Sie verhielt sich ähnlich wie die entsprechende Rheniumverbindung, war aber etwas weniger flüchtig, wie Rechnungen erwartet hatten. Mit nur sechs Atomen bleibt die Aussage vorsichtig, doch sie stimmt mit der Stellung in Gruppe 7 überein.

Forschung und Herstellung

Bohrium wird ausschließlich in der Forschung genutzt. Seine Bedeutung liegt in der Methode, die zu seiner Entdeckung führte. Das Prinzip, ein Element über die Kette seiner Zerfallsprodukte zu bestimmen, war nicht neu, doch das GSI verfeinerte es mit Separator und ortsauflösendem Detektor so, dass einzelne Atome genügten. Kurz darauf fand es so auch Meitnerium und Hassium, und das Verfahren gilt bis heute als Standard.

Zugleich ist Bohrium ein Prüfstein für die Theorie. Die Stabilität superschwerer Kerne hängt von Schaleneffekten ab, und für die Isotope des Bohriums vergleicht man gemessene Halbwertszeiten mit Vorhersagen. Zerfällt ein Kern deutlich länger als gerechnet, sagt das etwas über die Struktur seiner Protonen und Neutronen.

Die Herstellung ist aufwendig. Die Reaktionen laufen mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit ab, und Tage bis Wochen an Bestrahlung ergeben nur einzelne Atome.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Bohrium (Bh)?

Häufige Fragen