Chemische Elemente der achten Periode

Theoretische achte Periode

Die chemischen Elemente der achten Periode sind eine bisher rein theoretische Fortsetzung des Periodensystems. Zu ihr würden alle Atome mit genau acht Elektronenschalen gehören. Bislang ist kein Element dieser Periode nachgewiesen.

Die erste Schale wäre mit 2 Elektronen, die zweite mit 8, die dritte mit 18 und die vierte mit 32 Elektronen vollständig gefüllt. Die fünfte Schale hätte mindestens 32 und höchstens 50 Elektronen, die sechste mindestens 18 und höchstens 32, die siebte mindestens 8 und höchstens 18. Die achte, äußere Schale heißt Valenzschale und könnte 1 bis 8 Elektronen enthalten. Daraus ergeben sich theoretisch 50 Elemente der achten Periode, beginnend mit Ordnungszahl 119.

Eine Besonderheit wäre die Besetzung eines g-Orbitals. Ein Orbital ist ein Bereich beziehungsweise Zustand, in dem sich Elektronen im Atom aufhalten können. Ein g-Orbital tritt in Grundzustandskonfigurationen, also bei der energieärmsten Elektronenverteilung eines Atoms, erst ab dieser Periode auf.

Erwartete Eigenschaften

Für die Atome dieser Periode werden Halbwertszeiten von winzigsten Sekundenbruchteilen vermutet. Die Halbwertszeit bezeichnet die Zeit, nach der die Hälfte einer Menge radioaktiver Atome zerfallen ist.

Die vermutete Lebensdauer wäre zu kurz, damit die Elemente chemische Reaktionen eingehen könnten. Deshalb dürften sie keine definierten chemischen Eigenschaften besitzen. Aus demselben Grund werden keine Bindungskräfte zwischen gleichen Atomen erwartet; physikalisch wären die Elemente der achten Periode damit Gase.

Magische Ordnungszahlen und Stabilität

Die Elemente 120, Unbinilium, und 126, Unbihexium, besitzen mindestens nach der theoretischen Einordnung eine magische Ordnungszahl. Das bedeutet, dass ihre Protonenschalen vollständig besetzt sind. Solche Atomkerne gelten gegenüber Kernen mit unvollständig besetzten Schalen als energetisch günstiger.

Daher wird vermutet, dass bestimmte Isotope – insbesondere Unbinilium-304 und Unbihexium-310 – Inseln der Stabilität bilden könnten. Sie hätten dann längere Halbwertszeiten als vergleichbar große Isotope anderer Elemente. Beide genannten Isotope wären doppelt magisch: Nicht nur die Protonenzahl, sondern auch die Neutronenzahl wäre eine magische Zahl.

Superactinoide und Orbitalfüllung

Glenn T. Seaborg bezeichnete die 32 erwarteten Übergangselemente mit Ordnungszahlen 122 bis 153 als Superactinide, im Deutschen meist Superactinoide. Analog zu den 14 Übergangselementen des 4f-Blocks der sechsten Periode (Ce–Lu) und des 5f-Blocks der siebten Periode (Th–Lr) würden hier der 5g- und der 6f-Block gefüllt.

Diese Zuordnung ist jedoch unsicher. Nach den von Nefedov et al. angegebenen Grundzustandskonfigurationen wird bei Element 121 zunächst ein 8p-Elektron und bei 122 ein 7d-Elektron besetzt. Das erste 6f-Elektron folgt bei 123, das erste 5g-Elektron bei 125. Durch die abwechselnde Besetzung von 8p-, 7d-, 6f- und 5g-Orbitalen wären erst bei Element 145 alle 18 5g-Elektronen und erst bei Element 157 alle 14 6f-Elektronen besetzt. Nefedov et al. ordnen deshalb die Elemente 121–157 als Periode der 5g- und 6f-Elektronen ein. Der Begriff Superactinoide könnte damit auf 37 Elemente ausgedehnt werden; die Veröffentlichung verwendet den Begriff selbst aber nicht.

Nach Nefedov ist bereits bei Element 159 im Grundzustand ein erstes 9s-Elektron besetzt. In den Modellen von Burkhard Fricke et al. (1971) und Pyykkö (2011) endet die achte Periode erst bei Element 172, dem Edelgas-Verhalten zugeschrieben wird. Dann wären allerdings bereits zwei 9s- und zwei 9p-Elektronen besetzt.

Vorläufige Benennung und Beispiele

Da kein Element der achten Periode nachgewiesen ist, sind sämtliche Namen, Symbole und Elektronenkonfigurationen vorläufig und folgen den IUPAC-Regeln für systematische Elementnamen. Die Angaben sind reine Theorie und können sich durch neue Erkenntnisse ändern.

Die Reihe beginnt mit 119 Uue, Ununennium, mit der Konfiguration [Og] 8s¹, und 120 Ubn, Unbinilium, mit [Og] 8s². Für 121 Ubu, Unbiunium, wird [Og] 8p¹ 8s² angegeben; 122 Ubb, Unbibium, hat [Og] 7d¹ 8p¹ 8s². Für einzelne Elemente werden alternative Grundzustandskonfigurationen genannt, etwa für 123 Ubt, Unbitrium: [Og] 6f² 8p¹ 8s² oder [Og] 6f¹ 7d¹ 8p¹ 8s².

Beispiele für die spätere Füllung sind 145 Uqp, Unquadpentium, mit [Og] 5g¹⁸ 6f³ 7d² 8p² 8s² sowie 157 Ups, Unpentseptium, mit [Og] 5g¹⁸ 6f¹⁴ 7d³ 8p² 8s². Die in der Liste aufgeführten Elemente reichen bis 168 Uho, Unhexoctium; die Namen und Symbole sind dabei nicht als nachgewiesene Elemente zu verstehen.