Darmstadtium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Ein natürliches Vorkommen von Darmstadtium gibt es nicht. Das Isotop der Entdeckung, Darmstadtium-269, hielt sich nur Bruchteile einer Millisekunde. Für das langlebigste, Darmstadtium-281, nennt die Literatur Halbwertszeiten von einigen Sekunden bis zu etwa einer Viertelminute. Weil nur wenige Zerfälle beobachtet wurden, sind diese Angaben unsicher.

Im Herbst 1994 beschoss ein Team am GSI, zu dem unter anderem Sigurd Hofmann, Fritz Peter Heßberger, Peter Armbruster und Gottfried Münzenberg gehörten, eine Schicht aus Blei-208 mit Nickel-62-Ionen. Wie schon bei Meitnerium war das Verfahren die kalte Fusion, bei der die verschmolzenen Kerne nur wenig Anregungsenergie mitbringen. Der Detektor registrierte ein Atom, dessen Alphazerfälle über Hassium-265 und Seaborgium-261 zu bekannten Kernen führten. Daran erkannte man den neuen Kern. Spätere Experimente, auch außerhalb Darmstadts, bestätigten die Entdeckung.

Der Name erinnert, wie bei Dubnium und Berkelium, an einen Ort und nicht an eine Person. Darmstadt ist Sitz des GSI, das dort seit Jahrzehnten mit Schwerionen arbeitet. Aus dieser Forschung ging auch ein Verfahren der Krebstherapie mit Kohlenstoff-Ionen hervor. Als Elementname wurde Darmstadtium 2003 offiziell bestätigt.

Eigenschaften und Reaktionen

Darmstadtium steht in Periode 7 und Gruppe 10, unter dem Platin. Darüber folgen Palladium und Nickel. Die Elektronenkonfiguration [Rn] 5f¹⁴ 6d⁸ 7s² beruht auf Rechnungen. Die Atommasse 281 u bezeichnet die Massenzahl von Darmstadtium-281, nicht den Mittelwert einer natürlichen Mischung.

Gemessen wurde an Darmstadtium fast nichts. Alle Angaben zu Schmelzpunkt, Siedepunkt und Dichte stammen aus Rechnungen oder fehlen ganz. Die Rechnungen deuten auf ein festes, extrem dichtes Metall hin, dessen Dichte mehr als fünfundzwanzig Gramm pro Kubikzentimeter betragen könnte und damit deutlich über der des Platins läge. Auch das ist ein Rechenergebnis und keine Messung.

Die chemische Erwartung folgt dem Platin: Darmstadtium sollte ein sehr edles, kaum reaktives Metall sein, das sich in Säuren schwer löst. Als Oxidationsstufen kommen nach dem Vorbild des Platins plus zwei, plus vier und plus sechs in Frage. Ob das stimmt, weiß niemand, denn chemische Versuche mit Darmstadtium gab es bisher nicht. Ein Atom pro Experiment, ein Leben von Sekunden und eine Herstellung, die Tage dauert, setzen hier enge Grenzen.

Der Zerfall geschieht durch Alphastrahlung oder spontane Spaltung, und von den winzigen Mengen geht keine Gefahr aus.

Forschung und Herstellung

Darmstadtium wird ausschließlich in der Grundlagenforschung untersucht. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie sich Kerne an der Grenze des Periodensystems aufbauen. Die ersten Atome waren neutronenarm, ihre Kerne liegen weit unter der Neutronenzahl, bei der die Theorie besondere Stabilität vermutet. Später fand man schwerere Darmstadtium-Isotope als Zwischenstufen in den Zerfallsketten noch größerer Elemente, die in Dubna in der heißen Fusion entstanden. Aus dem Vergleich der Halbwertszeiten lässt sich ablesen, wie stark zusätzliche Neutronen den Kern stabilisieren.

Die Herstellung ist ein Geduldsspiel. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Geschoss und ein Targetkern wirklich verschmelzen, ist winzig. Tage oder Wochen Bestrahlung bringen ein einziges Atom. Nutzbar machen kann man das nicht: Es gibt keine Anwendung, und jede Menge, die man wiegen könnte, bleibt Theorie.

Für die Theorie ist Darmstadtium ein interessanter Prüfstein. Der Vergleich mit dem Platin zeigt, wie stark die Relativitätstheorie die Elektronen schwerer Atome verändert. Käme eines Tages ein chemisches Experiment zustande, würde es erstmals prüfen, ob die Rechnungen den Edelmetall-Charakter zu Recht erwarten.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Darmstadtium (Ds)?

Häufige Fragen