Copernicium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Copernicium entsteht ausschließlich in Beschleunigern. Jedes bekannte Isotop zerfällt radioaktiv. Für das langlebigste, Copernicium-285, wird eine Halbwertszeit von etwa einer halben Minute angegeben, doch der Wert beruht auf wenigen Atomen und ist unsicher. Das Isotop der Entdeckung, Copernicium-277, hielt sich nur Bruchteile einer Millisekunde.

Der Nachweis gelang im Jahr 1996 am GSI in Darmstadt. Das Team um Sigurd Hofmann beschoss Blei-208 mit Zink-70-Ionen, wieder nach dem Prinzip der kalten Fusion. Die Alphazerfälle des Atoms führten über Darmstadtium, Hassium und Seaborgium zu bekannten Kernen. Das Isotop Copernicium-283, das für die Chemie wichtig wurde, entsteht anders: In Dubna bildet man es aus Plutonium und Calcium-48.

Der Name wurde am 19. Februar 2010 bekannt gegeben, dem Geburtstag von Nikolaus Kopernikus. Der Astronom (1473–1543) stellte die Sonne in den Mittelpunkt des Weltbilds. Das GSI hatte zunächst das Symbol Cp vorgeschlagen. Es war aber historisch das Zeichen für Cassiopeium, den alten Namen des Lutetiums, und in der Chemie steht Cp außerdem für den Cyclopentadienyl-Liganden. Die IUPAC legte deshalb Cn fest.

Eigenschaften und Reaktionen

Copernicium steht in Periode 7 und Gruppe 12, unter dem Quecksilber. Darüber folgen Cadmium und Zink. Die vorhergesagte Elektronenkonfiguration [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² hat wie beim Quecksilber eine abgeschlossene Schale, und die Atommasse 285 u bezeichnet die Massenzahl von Copernicium-285.

Für die Elektronen bedeutet das: Das s-Orbital der Außenschale zieht sich wegen relativistischer Effekte zusammen und hält seine zwei Elektronen sehr fest. Die Atome gehen untereinander nur schwache Bindungen ein. Beim Quecksilber ist deshalb schon der Schmelzpunkt so niedrig, dass es als einziges Metall bei Raumtemperatur flüssig ist. Beim Copernicium sollte der Effekt stärker sein. Rechnungen sagen darum Schmelz- und Siedepunkt voraus, die nahe der Raumtemperatur liegen. Ältere Rechnungen hielten das Element sogar für ein Gas, neuere eher für eine leicht flüchtige Flüssigkeit. Gemessen ist nichts davon.

Die Gasphasenchemie von 2007 durch ein Team um Robert Eichler stützt die Erwartung eines flüchtigen Metalls. Die Atome lagerten sich auf Gold ab, aber weniger fest als Quecksilberatome. Das passt zu einem Metall der Gruppe 12. Ob es sich eher wie ein Metall oder wie ein Edelgas verhält, wurde danach diskutiert, und die Zahl der beobachteten Atome blieb klein. Quecksilber ist giftig. Bei Copernicium geht von den einzelnen Atomen keine Gefahr aus.

Forschung und Herstellung

Copernicium wird nur erforscht, es hat keine Anwendung. Interessant ist es als schwerstes Mitglied seiner Gruppe, dessen Chemie sich mit einzelnen Atomen prüfen ließ, und damit als Test für die Frage, ob die Gruppenzugehörigkeit am Rand des Periodensystems noch trägt.

So läuft ein Gasphasenversuch ab. Ein Strahl trifft ein Target, die entstehenden Atome werden von einem Gasstrom mitgeführt und in eine lange Röhre geleitet, die mit einem Detektor aus Gold ausgekleidet ist. Entlang der Röhre fällt die Temperatur ab. Wo ein Atom haften bleibt, verrät, wie flüchtig es ist, und sein Zerfall wird dort registriert. Weil jedes Atom einzeln gezählt wird, spricht man von Chemie Atom für Atom. Bei Copernicium waren es zu wenige für eine endgültige Aussage.

Ein zweiter Zweig der Forschung ist die Kernphysik. Copernicium-Isotope liegen auf den Wegen zu noch schwereren Kernen. Ihre Halbwertszeiten zeigen, wie die Stabilität mit der Zahl der Neutronen wächst.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Copernicium (Cn)?

Häufige Fragen