Cn · Element 112 · Übergangsmetall
Vermutlich eine flüchtige Flüssigkeit – ein Metall, das sich fast wie ein Edelgas verhält.
Struktur
Kein Diagramm aus Punkten auf Ringen — eine Monte-Carlo-Stichprobe der tatsächlichen Wahrscheinlichkeitsdichte |ψ|² für jede besetzte Unterschale. Ziehen Sie, um die Ansicht zu drehen. Blau und Violett kennzeichnen entgegengesetzte Vorzeichen der Wellenfunktion, wodurch Bindungen möglich werden.
Gemessene Werte
Jeder Balken zeigt, wo Copernicium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.
Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.
Gleiches Element, andere Neutronenzahl
Alle Copernicium-Atome haben dieselbe Zahl von Protonen, 112, und unterscheiden sich nur in der Zahl der Neutronen: Diese Varianten sind die Isotope des Elements. Keines davon ist stabil. Das langlebigste bekannte Isotop, Cn-286, hat 174 Neutronen und eine Halbwertszeit von ~11 Min..
| ISOTOP | Neutronen | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit | Zerfallsart |
|---|---|---|---|---|
| Cn-281 | 169 | — | 0,18 Sek. | α, SF |
| Cn-283 | 171 | — | 4,6 Sek. | α (85 %), SF (15 %) |
| Cn-284 | 172 | — | 108 ms | SF, α |
| Cn-285 | 173 | — | 33 Sek. | α, SF |
| Cn-286 langlebigstes | 174 | — | ~11 Min. | α, SF |
Periodensysteme geben für Copernicium 285 an: die Massenzahl eines langlebigen Isotops, kein Mittelwert. Masse minus Ordnungszahl ergibt daher 173, die Neutronenzahl von Cn-285.
Zerfallsarten
~ kennzeichnet eine Halbwertszeit, deren veröffentlichte Unsicherheit größer ist als der Wert selbst.
Daten: IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, Bewertungen der Grundzustände, abgerufen am 10. Oktober 2026. Die Häufigkeit ist der Anteil der Atome im natürlichen Element; ein Strich bedeutet, dass das Isotop keine natürliche Standardhäufigkeit hat.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 247 pm — das entspricht 0,247 nm; etwa 2,02 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Copernicium ist über einen Bereich von 57 K flüssig, von 283 K bis 340 K.
Wo es steht
Die Geschichte
Vermutlich eine flüchtige Flüssigkeit – ein Metall, das sich fast wie ein Edelgas verhält.
Copernicium wurde 1996 erstmals von einem internationalen Team von Kernphysikern unter der Leitung von Sigurd Hofmann am GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research in Darmstadt, Deutschland, synthetisiert. Dabei kamen der moderne Schwerionenlinearbeschleuniger (UNILAC) sowie die damals fortschrittlichsten verfügbaren Systeme zur Teilchendetektion und -analyse zum Einsatz. Die Entdeckung bestand darin, Blei-208-Ziele mit Zink-70-Ionen zu beschießen, die auf sehr hohe und präzise kontrollierte Energien beschleunigt worden waren, wodurch Copernicium-277 durch Kernfusionsreaktionen erzeugt und sein charakteristisches radioaktives Zerfallssignal über etwa 0,24 Millisekunden mithilfe anspruchsvoller Nachweisgeräte festgestellt wurde. Das deutsche Forschungsteam verwendete die fortschrittlichste verfügbare Nachweistechnologie, darunter fortschrittliche ortsempfindliche Detektoren, präzise Flugzeitmesssysteme, fortgeschrittene Energieanalysegeräte und komplexe computergestützte Algorithmen zur Datenanalyse, um einzelne Coperniciumatome anhand ihrer einzigartigen und unverwechselbaren Zerfallsketten und Energieeigenschaften zu identifizieren. Dem Element wurde zunächst der systematische Platzhaltername „Ununbium“ zugewiesen, was im Lateinischen „eins-eins-zwei“ bedeutet, entsprechend den systematischen Benennungskonventionen der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) für neu entdeckte superschwere Elemente, die auf eine umfassende wissenschaftliche Prüfung und offizielle Anerkennung warten. Das Forschungsteam schlug den Namen „Copernicium“ zu Ehren des polnischen Astronomen Nikolaus Kopernikus vor, der unser Verständnis des Universums grundlegend veränderte, indem er das heliozentrische Modell vorschlug, das die Sonne statt der Erde in den Mittelpunkt des Sonnensystems stellte und damit die Astronomie sowie das menschliche Verständnis unserer Stellung im Kosmos grundlegend veränderte. Die Entdeckung war eine bedeutende Leistung der Kernphysik und der Beschleunigertechnologie und erforderte hohe Präzision beim Betrieb des Beschleunigers, bei der Kontrolle des Ionenstrahls, bei der Vorbereitung und Positionierung des Ziels, bei der Zeitsynchronisation und bei der Nachweismethodik, um Atome zu erzeugen und eindeutig zu identifizieren, die nur Bruchteile einer Sekunde existierten. Die erfolgreiche Synthese erforderte viele Jahre intensiver technologischer Entwicklung in der Physik von Schwerionenbeschleunigern, bei hochempfindlichen Teilchennachweissystemen, bei anspruchsvollen Verfahren zur Datenerfassung und -analyse sowie bei fortgeschrittenen statistischen Methoden zur Identifizierung äußerst seltener Kernereignisse vor komplexen Hintergrundsignalen und Rauschen. Die IUPAC genehmigte den Namen „Copernicium“ mit dem chemischen Symbol „Cn“ 2010 offiziell, nachdem die experimentellen Belege umfassend international geprüft, unabhängige Überprüfungsversuche anderer Forschungsgruppen durchgeführt und die wissenschaftliche Gültigkeit sowie Reproduzierbarkeit der Entdeckung gründlich bestätigt worden waren. Die Leistung demonstrierte den anhaltend raschen Fortschritt der Forschungskapazitäten für superschwere Elemente und lieferte wesentliche experimentelle Daten zur Prüfung der fortschrittlichsten theoretischen Vorhersagen über Kernstabilität, Atomstruktur, relativistische Effekte und chemische Eigenschaften an den Grenzen des Periodensystems.
Anwendungen
Copernicium hat als synthetisches superschweres Element mit extrem kurzer, in Sekunden gemessener Halbwertszeit außer in der grundlegenden Kernphysik und bei theoretischen Untersuchungen zu den Grenzen der Atomstruktur und Kernstabilität keine praktischen Anwendungen. Das Element dient ausschließlich dazu, das wissenschaftliche Verständnis superschwerer Atomkerne zu erweitern und wichtige experimentelle Daten zur Überprüfung anspruchsvoller theoretischer Vorhersagen über die vermutete Insel der Stabilität zu liefern, in der bestimmte superschwere Elemente längere Halbwertszeiten und möglicherweise nützliche Eigenschaften aufweisen könnten. Die Forschung an Copernicium trägt wesentlich dazu bei, fortgeschrittene Kernschalenmodelle zu überprüfen und zu verstehen, wie sich Protonen und Neutronen in sehr schweren Atomkernen an den Grenzen der Kernphysik anordnen. Das Element dient als entscheidendes Testfeld für die anspruchsvollsten verfügbaren theoretischen Modelle, die versuchen, die chemischen und physikalischen Eigenschaften superschwerer Elemente mithilfe komplexer relativistischer quantenmechanischer Berechnungen und fortgeschrittener Rechenverfahren vorherzusagen. Die Coperniciumforschung hilft Wissenschaftlern zu verstehen, wie tiefgreifende relativistische Effekte das Atomverhalten, die Elektronenorbitale und die chemischen Eigenschaften beeinflussen, wenn Elemente immer schwerer werden und sich Elektronen mit einem erheblichen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit bewegen. Die speziell zur Erzeugung und zum Nachweis von Copernicium entwickelten experimentellen Verfahren, Instrumente und Methoden haben die Technologie der Kernphysik erheblich vorangebracht und zu wesentlichen Verbesserungen bei Teilchenbeschleunigern, Nachweisgeräten und Methoden der Datenanalyse beigetragen. Untersuchungen zu Copernicium liefern unschätzbare Daten zum Verständnis der Prozesse der stellaren Nukleosynthese und dazu, wie die schwersten Elemente des Universums während der energiereichsten astrophysikalischen Ereignisse wie Neutronensternverschmelzungen, Supernovae und anderer hochenergetischer kosmischer Phänomene entstehen. Die Erforschung des Elements trägt wesentlich zur Ausbildung der nächsten Generation von Kernphysikern und zur Entwicklung wichtiger experimenteller Methoden für die Untersuchung seltener Kernphänomene an den Grenzen der gegenwärtigen wissenschaftlichen und technologischen Möglichkeiten bei. Obwohl Copernicium selbst keine vorstellbaren praktischen Anwendungen besitzt, erweitert die dadurch ermöglichte Grundlagenforschung unser Verständnis der Kernprozesse, die zahlreichen wichtigen Technologien in der Nuklearmedizin, der Kernenergieerzeugung, der Materialwissenschaft und den Anwendungen der Quantenphysik zugrunde liegen, erheblich.
Copernicium hat aufgrund der extrem kurzen Halbwertszeiten seiner Isotope (etwa 33 Sekunden bei Copernicium-285) und der Tatsache, dass nur einzelne Atome mithilfe der modernsten weltweit verfügbaren Teilchenbeschleunigeranlagen erzeugt werden können, keinerlei Anwendungen im Alltag, in der Industrie, im Handel, in der Technologie oder in irgendeinem praktischen Bereich. Das Element wird ausschließlich in der fortschrittlichsten Kernphysikforschung eingesetzt, die an einer sehr kleinen Zahl großer internationaler Laboratorien mit den anspruchsvollsten verfügbaren Schwerionenbeschleunigern und hochempfindlichen Nachweissystemen durchgeführt wird. Forschungseinrichtungen untersuchen Copernicium, um grundlegende Fragen zu den theoretischen Grenzen der Atomstruktur, der Kernstabilität und der größten Anzahl von Protonen zu erforschen, die unter beliebigen vorstellbaren Bedingungen in einem einzelnen Atomkern enthalten sein können. Kernphysiker verwenden Copernicium als wesentlichen Maßstab zur Prüfung und strengen Validierung der fortschrittlichsten theoretischen Modelle und Rechenverfahren, die das Verhalten, die Eigenschaften und die chemischen Merkmale superschwerer Elemente an den Grenzen des Periodensystems vorhersagen. Das Element dient als entscheidendes experimentelles Testfeld für die anspruchsvollsten verfügbaren Methoden der computergestützten Chemie, die versuchen, chemische Eigenschaften, Atomverhalten und physikalische Merkmale mithilfe sehr komplexer relativistischer quantenmechanischer Berechnungen statt durch direkte experimentelle Messungen vorherzusagen. Bildungsprogramme für fortgeschrittene Kernphysik und theoretische Chemie verwenden Copernicium als führendes Beispiel für fortgeschrittene Forschung zu den grundlegendsten Aspekten der Materie und für das fortdauernde wissenschaftliche Bestreben, die Atomstruktur an ihren theoretischen und praktischen Grenzen zu verstehen. Wissenschaftliche Datenbanken, Forschungspublikationen und Nachschlagewerke bewahren möglichst umfassende Aufzeichnungen über die Eigenschaften von Copernicium, um die vollständige Dokumentation aller bekannten chemischen Elemente sicherzustellen, einschließlich jener, die nur kurz unter den speziellsten und kontrolliertesten Laborbedingungen existieren. Internationale wissenschaftliche Kooperationen untersuchen Copernicium, um das weltweite Verständnis der Physik superschwerer Elemente zu erweitern und ein hohes Maß an Wissensaustausch und Zusammenarbeit in der Kernforschung an den Grenzen menschlicher wissenschaftlicher Fähigkeiten und Erkenntnis zu fördern. Die Untersuchung des Elements trägt wesentlich zur Entwicklung neuer experimenteller Verfahren und Instrumente für den Nachweis und die Analyse äußerst seltener Kernereignisse und kurzlebiger Kernarten bei, die unter streng kontrollierten Bedingungen Sekunden bis Minuten existieren.
Woher es stammt
0 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 0 % der Elemente
Copernicium wurde nie in der Natur gefunden und wurde bisher nur künstlich durch sehr komplexe und präzise kontrollierte Kernfusionsreaktionen mithilfe der fortschrittlichsten und leistungsstärksten Teilchenbeschleunigeranlagen auf der Erde erzeugt. Das Element wird synthetisiert, indem extrem schwere Zielkerne mit sorgfältig ausgewählten leichteren Projektilkernen beschossen werden, die auf enorme und präzise kontrollierte Energien beschleunigt wurden; typischerweise werden Zink-70-Projektile und Blei-208-Ziele verwendet, um Copernicium-277 durch äußerst genau kontrollierte Kernfusionsprozesse zu erzeugen, die hohe Präzision erfordern. Die Herstellung erfordert die anspruchsvollsten und leistungsstärksten existierenden Schwerionenbeschleuniger, die Ionen auf exakt definierte Energien beschleunigen und dabei eine hohe Genauigkeit bei der Strahlfokussierung, der Positionierung des Ziels, der Zeitsynchronisation, dem Teilchennachweis und den Datenerfassungssystemen gewährleisten müssen, die an den Grenzen der gegenwärtigen Technologie arbeiten. Selbst unter Einsatz der fortschrittlichsten der modernen Wissenschaft verfügbaren Beschleunigertechnologie und beim Betrieb durch die erfahrensten wissenschaftlichen Teams können über längere intensive Betriebszeiten hinweg nur einzelne Coperniciumatome erzeugt werden, die innerhalb von Sekunden bis Minuten nach ihrer Entstehung durch komplexe radioaktive Prozesse zerfallen. Copernicium-285, eines der langlebigsten bekannten Isotope, besitzt eine Halbwertszeit von etwa 33 Sekunden, während die meisten anderen bekannten Isotope deutlich schneller zerfallen, einige innerhalb von Millisekunden nach ihrer Bildung in der Zielkammer des Beschleunigers. Copernicium wurde nur in einer Handvoll Laboratorien hergestellt, vor allem am Vereinigten Institut für Kernforschung in Dubna, Russland, bei GSI in Deutschland und bei RIKEN in Japan, also in Einrichtungen, die über die großen technologischen Fähigkeiten, das Fachwissen und die Ressourcen verfügen, die für die Forschung zur Synthese superschwerer Elemente erforderlich sind. Copernicium hat auf der Erde oder anderen Himmelskörpern kein geologisches Vorkommen und kein Umweltvorkommen; ob der r-Prozess bei Verschmelzungen von Neutronensternen es kurzzeitig erzeugt, ist eine offene Frage. Jede Coperniciumforschung muss an einzelnen Atomen oder äußerst kleinen Atomzahlen durchgeführt werden, die anhand ihrer charakteristischen und einzigartigen Signaturen des radioaktiven Zerfalls nachgewiesen werden. Dafür ist die empfindlichste, anspruchsvollste und fortschrittlichste verfügbare Nachweisausrüstung der modernen kernphysikalischen Forschung erforderlich. Die Gesamtmenge an Copernicium, die die Menschheit in der gesamten Geschichte der kernphysikalischen Forschung erzeugt hat, wäre viel zu winzig, um mit herkömmlichen Messverfahren nachgewiesen zu werden; vermutlich wurden über Jahrzehnte intensiver internationaler Forschungsarbeit mit den fortschrittlichsten verfügbaren Einrichtungen und wissenschaftlichen Fachkenntnissen weniger als einige Dutzend Atome erzeugt.
Handhabung
Copernicium ist radioaktiv. Es besitzt kein stabiles Isotop — jeder Atomkern zerfällt. Die Handhabung erfordert eine geeignete Abschirmung und Genehmigungen.
Copernicium ist radioaktiv, wird aber in Schwerionenbeschleunigern immer nur in wenigen Atomen erzeugt. Seine Isotope zerfallen durch Alphazerfall und Spontanspaltung; Copernicium-285 zum Beispiel hat eine Halbwertszeit von etwa 33 Sekunden. Eine wägbare Menge Copernicium hat es nie gegeben; die Atome selbst können daher niemandem eine nennenswerte Strahlendosis zufügen. Die Coperniciumforschung birgt die für Schwerionen-Beschleunigerlabore typischen radiologischen Gefahren, und diese gehen vom Experiment aus, nicht vom Element: vom Beschleunigerstrahl, von radioaktiven Targets und aktivierten Geräten sowie von den dabei entstehenden Abfällen, die nach den nationalen Strahlenschutzvorschriften als radioaktiver Abfall behandelt werden. Das Personal befolgt die üblichen Regeln des beruflichen Strahlenschutzes: jährliche Dosisgrenzwerte, persönliche Dosisüberwachung und Dosen so niedrig wie vernünftigerweise erreichbar (ALARA). Für Beschäftigte unter 18 Jahren gelten deutlich niedrigere Dosisgrenzwerte als für Erwachsene: ein Zehntel der Grenzwerte für Erwachsene nach den Vorschriften der US-Atomaufsichtsbehörde NRC (10 CFR 20.1207) und 1 mSv pro Jahr in den Laboren des US-Energieministeriums (10 CFR 835.207). Für eine Beschäftigte, die eine Schwangerschaft mitteilt, ist die Dosis des ungeborenen Kindes über die gesamte Schwangerschaft auf 5 mSv begrenzt (10 CFR 20.1208 und 835.206).
Weiter entdecken
Schnelle Antworten
Copernicium (Symbol Cn) ist Element 112 im Periodensystem, ein Übergangsmetall in Periode 7, Gruppe 12. Vermutlich eine flüchtige Flüssigkeit – ein Metall, das sich fast wie ein Edelgas verhält. Bei Raumtemperatur wird es voraussichtlich flüssig und radioaktiv sein.
[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s²; sie ergibt 7 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 32, 18, 2.Es wurde noch keine Probe von Copernicium kondensiert, daher sind beide Werte berechnet und nicht gemessen: Es wird vorhergesagt, dass es bei 283 K (9,9 °C) schmilzt und bei 340 K (66,9 °C) siedet. Es schmilzt in einem warmen Raum oder in der Handfläche.
Copernicium hat kein stabiles Isotop und daher keine Standardatommasse. Die angegebene Zahl 285 ist die Massenzahl von Cn-285, dem Isotop, das Periodensysteme üblicherweise angeben; das langlebigste laut den IAEA-Daten ist Cn-286.
Copernicium hat kein stabiles Isotop. Sein langlebigstes bekanntes Isotop, Cn-286, hat 174 Neutronen (Massenzahl 286 minus Ordnungszahl 112) und eine Halbwertszeit von ~11 Min.. Periodensysteme geben für Copernicium 285 an, die Massenzahl eines langlebigen Isotops; Masse minus Ordnungszahl ergibt daher 173, die Neutronenzahl von Cn-285.
Für Copernicium wird eine Dichte von etwa 23,7 g/cm³ vorhergesagt, obwohl noch nie eine ausreichend große Probe zum Wiegen hergestellt wurde. Zum Vergleich: Wasser hat eine Dichte von 1,0 g/cm³.
Copernicium wurde 1996 von GSI Darmstadt entdeckt. Herkunft des Namens: Nicolaus Copernicus.
Copernicium kommt auf der Erde in keiner nennenswerten Menge natürlich vor — es wird in einem Reaktor oder einem Teilchenbeschleuniger hergestellt.
Ja. Copernicium hat kein stabiles Isotop — jeder seiner Atomkerne zerfällt. Es kommt in der Natur nicht in nutzbaren Mengen vor und muss synthetisiert werden.