Mendelevium (Md) — Element 101: Eigenschaften und Fakten

Struktur

Das Mendelevium-Atom

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.

Orbitalwolke

Unterschalen — eine zur Darstellung auswählen

Elektronen pro Schale

n=1 2
n=2 8
n=3 18
n=4 32
n=5 31
n=6 8
n=7 2

Mendelevium hat 7 besetzte Schalen, die insgesamt 101 Elektronen enthalten. Die äußerste Schale enthält 2 – diese Elektronen bestimmen die chemischen Eigenschaften.

Protonen: 101
Elektronen: 101
Neutronen (langlebigstes Isotop, Md-258): 157
Oxidationsstufen: +2, +3

Gemessene Werte

Eigenschaftsübersicht

Jeder Balken zeigt, wo Mendelevium bei dieser Eigenschaft unter allen 118 Elementen steht.

Physikalisch

Dichte 10,3 g/cm³~ 67%

Schmelzpunkt 1100 K~ 48%

Siedepunkt —

Spezifische Wärme —

Wärmeleitfähigkeit —

Atomar

Atomradius 246 pm 83%

Kovalenzradius 173 pm~

Van-der-Waals-Radius 246 pm

Elektronisch

Elektronegativität 1,3 30%

Ionisierungsenergie 634,9 kJ/mol 40%

Elektronenaffinität —

Vorkommen

Häufigkeit in der Erdkruste 0 mg/kg 0%

Identität

SymbolMd

Ordnungszahl101

Atommasse258 u

KategorieActinoid

Blockf

Kristallstrukturunknown

Oxidationsstufen+2, +3

Entdeckt1955

Entdeckt vonGhiorso et al.

Quellen: IUPAC 2021 Standard-Atomgewichte · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Werte mit ~ sind vorhergesagt und nicht gemessen.

Gleiches Element, andere Neutronenzahl

Isotope von Mendelevium

Alle Mendelevium-Atome haben dieselbe Zahl von Protonen, 101, und unterscheiden sich nur in der Zahl der Neutronen: Diese Varianten sind die Isotope des Elements. Keines davon ist stabil. Das langlebigste bekannte Isotop, Md-258, hat 157 Neutronen und eine Halbwertszeit von 51,50 Tg..

Langlebige und bekannte Isotope von Mendelevium
ISOTOP	Neutronen	Natürliche Häufigkeit	Halbwertszeit	Zerfallsart
Md-256	155	—	77,7 Min.	ε, α, SF
Md-257	156	—	5,52 Std.	ε, α, SF
Md-258 langlebigstes	157	—	51,50 Tg.	α
Md-259	158	—	1,60 Std.	SF, α
Md-260	159	—	31,8 Tg.	SF (42 %), α (25 %), ε (23 %)

Hier liefert die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse (258) minus Ordnungszahl, dasselbe Ergebnis: 157.

Zerfallsarten

ε: Elektroneneinfang
α: Alphazerfall
SF: Spontanspaltung

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

Wie groß ist das Atom von Mendelevium?

Radius 246 pm — das entspricht 0,246 nm; etwa 2,03 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.

Temperaturbereich

Fest, flüssig, gasförmig — und wann

Mendelevium schmilzt bei 1100 K; sein Siedepunkt wurde nicht gemessen.

Wo es steht

Position in der Tabelle

Mendelevium befindet sich in der Actinoid-Serie, die unterhalb des Hauptgitters dargestellt wird.

Andere Actinoide

89Ac 90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Es 100Fm 102No 103Lr

Alle Actinoide

Die Geschichte

Was Mendelevium ist und wie wir es gefunden haben

Das erste Element, das erzeugt und Atom für Atom identifiziert wurde.

Die Entdeckung von Mendelevium

Triumph des Berkeley-Laboratoriums (1955)

Mendelevium wurde am 19. Februar 1955 von dem Team aus Albert Ghiorso, Glenn T. Seaborg, Gregory Robert Choppin, Bernard G. Harvey und Stanley G. Thompson an der University of California, Berkeley, entdeckt. Diese Entdeckung markierte einen entscheidenden Moment im Wettrennen des Kalten Krieges um die Synthese neuer Elemente.

Nuklearer Zusammenhang mit dem Kalten Krieg

Die Entdeckung hatte ihren dramatischen Ursprung in Atomwaffentests. Im Jahr 1952 erzeugte der thermonukleare Test Ivy Mike – die Explosion einer 10-Megatonnen-Wasserstoffbombe – einen ausreichend starken Neutronenfluss, um zuvor unbekannte Elemente zu erzeugen. Das Einsteinium-253-Target für Mendelevium, etwa eine Milliarde Atome, wurde separat hergestellt, durch Neutronenbestrahlung von Plutonium in einem 1952 begonnenen Reaktorprogramm.

Atom für Atom

Mit Berkeleys 60-Zoll-Zyklotron beschoss das Team lediglich eine Milliarde Einsteinium-Atome mit Alphateilchen – zum ersten Mal in der Geschichte wurde ein neues Element erzeugt und „Atom für Atom“ identifiziert. An jenem historischen Februarmorgen registrierten sie fünf charakteristische Spaltungsereignisse, die die Existenz des Elements 101 bewiesen.

Namensgebung mit Nobel-Vermächtnis

Das Element wurde nach Dmitri Mendeleev, dem Schöpfer des Periodensystems, benannt, um seine Vorhersage zu würdigen, dass Elemente jenseits des Urans entdeckt werden würden. Diese Namensgebung war sowohl eine wissenschaftliche Ehrung als auch ein Akt der Diplomatie im Kalten Krieg, der die russischen wissenschaftlichen Beiträge während der angespannten Beziehungen zwischen den USA und der Sowjetunion anerkannte.

Wissenschaftliche Bedeutung

Die Entdeckung begründete neue Techniken für die Forschung an superschweren Elementen, die bis heute für die moderne Kernphysik von grundlegender Bedeutung sind. Die Leistung zeigte, dass sich ein neues Element Atom für Atom herstellen und identifizieren lässt.

Anwendungen

Wofür Mendelevium verwendet wird

Forschung in der Kernphysik

Mendelevium dient als entscheidender Zwischenschritt in der Forschung zur Synthese superschwerer Elemente und liefert Erkenntnisse über die Kernschalenstruktur und Stabilität. Wissenschaftler verwenden Md-Isotope, um die magischen Zahlen zu verstehen, die die Kernstabilität bestimmen, insbesondere im Bereich der vorhergesagten „Insel der Stabilität“ für superschwere Elemente.

Fortschrittliche Kernstudien

Forschungsteams setzen Mendelevium in Studien zur Kernspaltung ein, um spontane Spaltungsprozesse und Alphazerfallsketten zu untersuchen. Die vergleichsweise lange Halbwertszeit des Elements (77,7 Minuten für ²⁵⁶Md) macht es unschätzbar wertvoll für die Untersuchung der chemischen und physikalischen Eigenschaften von Transuran-Elementen.

Untersuchung chemischer Eigenschaften

Mendelevium ermöglicht neue Forschung zur Chemie superschwerer Elemente und erlaubt Wissenschaftlern, Oxidationsstufen, Komplexbildung und das chemische Verhalten von Elementen jenseits der Actinoid-Reihe zu untersuchen. Diese Studien helfen, theoretische Vorhersagen über die Elektronenkonfiguration und chemische Bindungen unter ungewöhnlichen atomaren Bedingungen zu überprüfen.

Validierung theoretischer Modelle

Physiker verwenden Daten zu Mendelevium, um Kernmodelle und Berechnungen zu verfeinern, die die Existenz und Eigenschaften noch schwererer Elemente vorhersagen. Diese Forschung fördert die Entwicklung fortschrittlicher Teilchenbeschleuniger und Detektorsysteme für zukünftige Entdeckungen superschwerer Elemente.

Künftige Anwendungen in der Raumfahrt

Obwohl derzeit rein theoretisch, trägt das Verständnis der Eigenschaften von Mendelevium zur Forschung an exotischer Materie bei, die in ferner Zukunft möglicherweise Raumfahrtantriebssysteme und Technologien zur Energieerzeugung grundlegend verändern könnte.

Anwendungen in Forschungslaboratorien

Die wichtigsten Anwendungen von Mendelevium bleiben auf spezialisierte kernphysikalische Forschungseinrichtungen weltweit beschränkt. Große Laboratorien wie Berkeley Lab, GSI Helmholtz Centre und RIKEN verwenden Mendelevium-Isotope für grundlegende kernphysikalische Forschung und Studien zur Synthese superschwerer Elemente.

Studien zur Kernstruktur

Forschungsteams nutzen Mendelevium in Experimenten zur Kernspektroskopie, um Gammastrahlungsemissionen, Energien des Alphazerfalls und Verteilungen von Spaltfragmenten zu messen. Diese Messungen liefern wichtige Daten zum Verständnis von Kernschaleneffekten und zur Vorhersage der Eigenschaften unentdeckter superschwerer Elemente.

Validierung der theoretischen Physik

Mendelevium dient als Vergleichselement zur Prüfung quantenmechanischer Berechnungen und Kernmodelle. Wissenschaftler vergleichen experimentelle Daten von Mendelevium-Isotopen mit theoretischen Vorhersagen, um ihr Verständnis der Kernkräfte und des Elektronenverhaltens in superschweren Atomen zu verfeinern.

Fortschrittliche Detektionstechnologie

Die Untersuchung von Mendelevium treibt Innovationen bei ultraempfindlichen Detektorsystemen voran, darunter Flugzeitmassenspektrometrie, Alphateilchendetektoren und ausgeklügelte Systeme zur Teilchenidentifikation, die unsere Fähigkeit zur Untersuchung äußerst seltener Kernprozesse verbessern.

Woher es stammt

Natürliches Vorkommen

0 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 0 % der Elemente

Ausschließlich synthetischen Ursprungs

Mendelevium wurde nie in der Natur gefunden, weder auf der Erde noch anderswo. Dieses superschwere Element wurde stets nur durch künstliche Kernsynthese in hochentwickelten Teilchenbeschleunigern erzeugt, wodurch es zu den seltensten von der Menschheit hergestellten Stoffen gehört.

Herstellungsverfahren im Labor

Wissenschaftler erzeugen Mendelevium, indem sie Einsteinium-253-Targets in Zyklotronen oder Linearbeschleunigern mit Alphateilchen (Helium-4-Kernen) beschießen. Bei der ursprünglichen Synthese des Berkeley-Teams im Jahr 1955 wurden nur eine Milliarde Einsteinium-Atome verwendet und Mendelevium buchstäblich „Atom für Atom“ erzeugt – eine bemerkenswerte Leistung der Kernphysik.

Seltenheit und Instabilität

Das stabilste Mendelevium-Isotop, ²⁵⁸Md, hat eine Halbwertszeit von nur 51,5 Tagen. Das bedeutet, dass alle Mendelevium-Atome, die während der Entstehung der Erde existiert haben könnten, vor Milliarden von Jahren zerfallen wären. Die heutigen Produktionsmengen werden in einzelnen Atomen oder kleinen Clustern angegeben.

Begrenzte weltweite Produktion

Die weltweite Produktion von Mendelevium wird auf weniger als einige tausend Atome pro Jahr in allen Forschungseinrichtungen zusammen geschätzt. Die Synthese des Elements erfordert seltene Einsteinium-Targets, fortschrittliche Teilchenbeschleuniger und enorme Energiemengen, wodurch seine Herstellung astronomisch teuer ist.

Kosmische Abwesenheit

Im Gegensatz zu leichteren Elementen, die bei der Nukleosynthese in Sternen entstehen, überdauert Mendelevium wegen seiner kurzen Halbwertszeiten nicht in der Natur, obwohl man annimmt, dass der r-Prozess bei Verschmelzungen von Neutronensternen noch schwerere Kerne erzeugt, die diesen Bereich kurzzeitig durchlaufen. Jedes bekannte Mendeleviumatom wurde in einem Labor erzeugt.

Handhabung

Sicherheit

Mendelevium ist radioaktiv. Es besitzt kein stabiles Isotop — jeder Atomkern zerfällt. Die Handhabung erfordert eine geeignete Abschirmung und Genehmigungen.

Strahlengefahr

Mendelevium ist radioaktiv, wird aber nur in äußerst geringen Mengen in Beschleunigern erzeugt, hauptsächlich indem Einsteiniumtargets mit Alphateilchen beschossen werden. Sein langlebigstes Isotop, Mendelevium-258, hat eine Halbwertszeit von etwa 51 Tagen. Eine wägbare Menge Mendelevium hat es nie gegeben; die Atome selbst können daher niemandem eine nennenswerte Strahlendosis zufügen, und ihre Alphateilchen können die äußere Hautschicht nicht durchdringen und Gewebe nur von innerhalb des Körpers schädigen.

Wo die eigentlichen Gefahren liegen

Die Gefahren dieser Forschung gehen vom Experiment aus, nicht vom Element: vom Beschleunigerstrahl, von den radioaktiven Einsteiniumtargets und aktivierten Geräten sowie von den dabei entstehenden Abfällen. Kontaminationen bleiben auf das Labor beschränkt, und die Abfälle werden nach den nationalen Strahlenschutzvorschriften als radioaktiver Abfall behandelt.

Schutz der Beschäftigten

Das Personal befolgt die üblichen Regeln des beruflichen Strahlenschutzes: jährliche Dosisgrenzwerte, persönliche Dosisüberwachung und Dosen so niedrig wie vernünftigerweise erreichbar. 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

Mendelevium in den Werkzeugen

Schnelle Antworten

Mendelevium: häufige Fragen

Was ist Mendelevium?

Mendelevium (Symbol Md) ist Element 101 im Periodensystem, ein Actinoid in Periode 7. Das erste Element, das erzeugt und Atom für Atom identifiziert wurde. Bei Raumtemperatur wird es voraussichtlich fest und radioaktiv sein.

Wie lautet die Elektronenkonfiguration von Mendelevium?

Die Elektronenkonfiguration von Mendelevium im Grundzustand ist [Rn] 5f¹³ 7s²; sie ergibt 7 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 31, 8, 2.

Wie hoch sind der Schmelz- und der Siedepunkt von Mendelevium?

Es wurde noch keine Probe von Mendelevium kondensiert, daher ist der Schmelzpunkt berechnet und nicht gemessen: Es wird vorhergesagt, dass es bei 1100 K (826,9 °C) schmilzt. Der Siedepunkt wurde nicht gemessen.

Wie hoch ist die Atommasse von Mendelevium?

Mendelevium hat kein stabiles Isotop und daher keine Standardatommasse. Die angegebene Zahl 258 ist die Massenzahl seines langlebigsten bekannten Isotops.

Wie viele Neutronen hat Mendelevium?

Mendelevium hat kein stabiles Isotop. Sein langlebigstes bekanntes Isotop, Md-258, hat 157 Neutronen (Massenzahl 258 minus Ordnungszahl 101) und eine Halbwertszeit von 51,50 Tg.. Die Schul-Faustregel, gerundete Atommasse (258) minus Ordnungszahl, ergibt ebenfalls 157.

Wie hoch ist die Dichte von Mendelevium?

Für Mendelevium wird eine Dichte von etwa 10,3 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.

Wie hoch ist die Elektronegativität von Mendelevium?

Mendelevium hat eine Elektronegativität von 1,3 nach Pauling. Die Skala reicht von 0,70 (Francium, das Elektronen am wenigsten stark anzieht) bis 3,98 (Fluor, das stärkste). Werte in diesem mittleren Bereich führen eher zur Bildung kovalenter als stark ionischer Bindungen.

Wer entdeckte Mendelevium und wann?

Mendelevium wurde 1955 von Ghiorso et al. entdeckt. Herkunft des Namens: Dmitri Mendeleev.

Wie häufig kommt Mendelevium auf der Erde vor?

Mendelevium kommt auf der Erde in keiner nennenswerten Menge natürlich vor — es wird in einem Reaktor oder einem Teilchenbeschleuniger hergestellt.

Ist Mendelevium radioaktiv?

Ja. Mendelevium hat kein stabiles Isotop — jeder seiner Atomkerne zerfällt. Es kommt in der Natur nicht in nutzbaren Mengen vor und muss synthetisiert werden.

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