Nihonium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Nihonium findet sich ausschließlich im Labor. Stabile Isotope gibt es nicht. Für das langlebigste, Nihonium-286, nennt die Literatur eine Halbwertszeit von einigen Sekunden, doch der Wert ist unsicher. Das Isotop der RIKEN-Experimente, Nihonium-278, hielt sich nur Bruchteile einer Sekunde.

Das Team um Kosuke Morita am RIKEN Nishina Center beschoss ein Target aus Bismut-209 mit Zink-70-Ionen. Das Prinzip war dasselbe wie am GSI, die kalte Fusion, nur mit einem anderen Geschoss. Die Ausbeute war winzig. Das erste Atom zeichnete der Detektor im Jahr 2004 auf, das zweite 2005, das dritte erst 2012, nach Jahren an Strahlzeit. Seine Zerfallskette führte über Roentgenium, Meitnerium und Bohrium zu Isotopen, die man schon kannte, und dieser Anschluss machte den Nachweis überzeugend.

Um die Entdeckung gab es eine Prioritätsfrage. Gruppen aus Dubna und Livermore hatten schon 2003 Hinweise auf Nihonium-Isotope gemeldet, als Zerfallsprodukt von Moscovium. Ihre Ketten ließen sich aber nicht an bekannte Kerne anschließen. Die gemeinsame Arbeitsgruppe der Fachverbände IUPAC und IUPAP sprach Ende 2015 dem RIKEN die Entdeckung zu. Der Name Nihonium wurde 2016 festgelegt. Nihon bedeutet Japan, wörtlich etwa „Ursprung der Sonne“.

Ein älterer Fall war der Name Nipponium. Der Japaner Masataka Ogawa meldete 1908 ein Element mit diesem Namen und hielt es für das damals noch unentdeckte Element unter dem Mangan. Seine Messungen wurden später dem Rhenium zugeordnet.

Eigenschaften und Reaktionen

Nihonium steht in Periode 7 und Gruppe 13, unter dem Thallium. Darüber folgen Indium, Gallium, Aluminium und Bor. Vorhergesagt wird die Elektronenkonfiguration [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p¹. Als Atommasse ist 286 u angegeben, die Massenzahl von Nihonium-286. Nihonium hat 3 Valenzelektronen: zwei im 7s- und eines im 7p-Orbital.

Eine Probe existiert nicht, und weder Schmelzpunkt noch Siedepunkt noch Dichte sind gemessen. Rechnungen sagen ein bei Raumtemperatur festes Metall voraus, dessen Schmelzpunkt bei mehreren hundert Grad Celsius liegen dürfte und dessen Dichte über der des Thalliums läge. Ob Nihonium ein typisches Metall ist, bleibt offen.

Die Chemie ist der interessante Teil der Vorhersage. Innerhalb der Gruppe wird die Oxidationsstufe plus eins nach unten hin wichtiger, und beim Thallium ist sie die häufigste. Beim Nihonium kommt ein relativistischer Effekt hinzu: Das einzelne p-Elektron der Außenschale sinkt energetisch ab und wird fester gebunden. Rechnungen sagen darum voraus, dass plus eins noch stärker bevorzugt wird als beim Thallium und dass die Stufe plus drei kaum eine Rolle spielt. Das wäre ein Bruch mit dem Muster der leichteren Elemente seiner Gruppe. Erste Versuche mit einzelnen Atomen, zuletzt 2024 am GSI, deuten an, dass Nihonium weniger reaktiv ist als Thallium, doch die Zahl der Atome ist klein.

Thallium und seine Salze sind sehr giftig. Von Nihonium geht dagegen wegen der winzigen Mengen keine Gefahr aus.

Forschung und Herstellung

Nihonium wird nur in der Grundlagenforschung untersucht. Nach drei Atomen in acht Jahren ist klar, wie aufwendig es wäre, mehr davon herzustellen.

Die Nachweismethode ist ein Lehrstück für das Vorgehen bei superschweren Elementen. Der Detektor sagt nicht, welches Element ankam. Er liefert Ort und Zeit jedes Zerfalls. Die Forschenden setzen daraus die Kette zusammen und prüfen, ob das letzte Glied ein bekannter Kern ist. Erst dieser Anschluss macht aus einem Ereignis eine Entdeckung. Die beiden ersten Ketten endeten mit einer Kernspaltung, das reichte dafür nicht.

Für die Theorie ist Nihonium ein Fall, an dem sich die Rechnungen zur Relativität bei p-Elektronen prüfen lassen, ähnlich wie das Gold für d-Elektronen. Ob die Rechnungen im Einzelnen stimmen, müssen weitere Versuche zeigen. Anwendungen gibt es keine.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Nihonium (Nh)?

Häufige Fragen