Nh · Element 113 · Nachübergangsmetall
Das erste Element, das von einem asiatischen Forschungsteam entdeckt und benannt wurde.
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 Nihonium 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 Nihonium-Atome haben dieselbe Zahl von Protonen, 113, und unterscheiden sich nur in der Zahl der Neutronen: Diese Varianten sind die Isotope des Elements. Keines davon ist stabil. Das langlebigste bekannte Isotop, Nh-286, hat 173 Neutronen und eine Halbwertszeit von 9,5 Sek..
| ISOTOP | Neutronen | Natürliche Häufigkeit | Halbwertszeit | Zerfallsart |
|---|---|---|---|---|
| Nh-282 | 169 | — | ~0,07 Sek. | α |
| Nh-284 | 171 | — | 0,97 Sek. | α |
| Nh-285 | 172 | — | 0,93 Sek. | α, SF |
| Nh-286 langlebigstes | 173 | — | 9,5 Sek. | α |
| Nh-290 | 177 | — | ~2 Sek. | α, SF |
Periodensysteme geben für Nihonium 284 an: die Massenzahl eines langlebigen Isotops, kein Mittelwert. Masse minus Ordnungszahl ergibt daher 171, die Neutronenzahl von Nh-284.
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
Nihonium ist über einen Bereich von 700 K flüssig, von 700 K bis 1400 K.
Wo es steht
Die Geschichte
Das erste Element, das von einem asiatischen Forschungsteam entdeckt und benannt wurde.
Historische Leistung: Nihonium wurde zum ersten von Japan entdeckten chemischen Element und stellte eine herausragende Leistung der japanischen Wissenschaft dar. Die Entdeckung gilt als eine der bedeutendsten wissenschaftlichen Entdeckungen des 21. Jahrhunderts.
Leitung durch RIKEN: Das von Kosuke Morita geleitete Entdeckungsteam am Nishina Center for Accelerator-Based Science von RIKEN verbrachte fast ein Jahrzehnt damit, die zur Erzeugung dieses superschweren Elements erforderlichen Synthesetechniken zu perfektionieren. Ihr Durchhaltevermögen trotz jahrelanger erfolgloser Versuche ist ein Beispiel für wissenschaftliche Hingabe.
Bahnbrechende Experimente: Zwischen 2004 und 2012 erzeugte das Team erfolgreich drei Nihonium-Atome, indem es Bismut-209-Ziele in seinem Linearbeschleuniger mit Zink-70-Ionen beschoss. Jede erfolgreiche Synthese erforderte monatelangen Dauerbetrieb und eine präzise Abstimmung der Versuchsbedingungen.
Internationale Anerkennung: Die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) erkannte die Entdeckung von RIKEN 2015 offiziell an und verlieh Japan die Ehre, Element 113 zu benennen. Der Name „Nihonium“ leitet sich von „Nihon“, dem japanischen Wort für Japan, ab.
Technologische Innovation: Für die Entdeckung mussten neue Nachweissysteme entwickelt werden, die einzelne Atome unter Milliarden von Hintergrundteilchen identifizieren können. Diese Innovationen verbesserten die Instrumentierung und Datenanalyse in der Kernphysik weltweit.
Globale wissenschaftliche Bedeutung: Die Entdeckung von Nihonium bestätigte theoretische Vorhersagen zur Synthese superschwerer Elemente und eröffnete neue Wege zur Erforschung der Grenzen des Periodensystems. Die Leistung führte zu einer verstärkten internationalen Zusammenarbeit bei der Erforschung superschwerer Elemente.
Kulturelle Bedeutung: Über seine wissenschaftliche Bedeutung hinaus steht Nihonium für Japans Beitrag zum grundlegenden Wissen der Menschheit. Es weckt Stolz auf die wissenschaftlichen Fähigkeiten Japans und motiviert künftige Generationen von Forschern.
Anwendungen
Kernphysikalische Forschung: Nihonium dient als entscheidender Baustein für das Verständnis der Synthese superschwerer Elemente und ihrer Zerfallsmuster. Es wurde erstmals durch Beschuss von Bismut-209-Zielen mit Zink-70-Ionen hergestellt und entsteht auch beim Zerfall von Moscovium, das aus Americium-243 und Calcium-48 erzeugt wird, wodurch Einblicke in Kernreaktionsmechanismen bei sehr hohen Energien gewonnen werden.
Untersuchungen zur Insel der Stabilität: Als Element 113 nimmt Nihonium eine strategische Position nahe der theoretisch vorhergesagten „Insel der Stabilität“ ein, auf der superschwere Elemente möglicherweise länger existieren könnten. Die Forschung konzentriert sich darauf festzustellen, ob Nihonium im Vergleich zu benachbarten Elementen eine erhöhte Stabilität aufweist, was theoretische Vorhersagen über abgeschlossene Kernschalen möglicherweise bestätigen könnte.
Untersuchungen der fundamentalen Chemie: Trotz seiner kurzen Halbwertszeit trägt die Nihonium-Forschung zum Verständnis bei, wie relativistische Effekte die chemische Bindung in superschweren Elementen beeinflussen. Theoretische Berechnungen legen nahe, dass Nihonium sich ähnlich wie Thallium verhalten könnte, jedoch mit deutlichen Abweichungen aufgrund relativistischer Kontraktionen von Elektronenorbitalen.
Fortschrittliche Nachweistechnologie: Die Erzeugung von Nihonium erfordert fortschrittliche Teilchennachweissysteme und ausgefeilte Datenanalysetechniken. Diese technologischen Entwicklungen erweitern unsere Möglichkeiten in der Kerninstrumentierung und kommen Bereichen von der medizinischen Bildgebung bis zur Materialwissenschaft zugute.
Internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit: Die Nihonium-Forschung ist ein Beispiel für globale wissenschaftliche Kooperation. Teams von RIKEN (Japan), GSI (Deutschland) und anderen Einrichtungen teilen Wissen und Ressourcen, um die Grenzen der Elementsynthese zu erweitern.
Bildungswirkung: Als Japans erstes entdecktes Element inspiriert Nihonium neue Generationen von Wissenschaftlern und zeigt, wie beharrliche Forschung scheinbar unmögliche Ziele erreichen kann. Dadurch wird die weitere Erforschung des Unbekannten gefördert.
Experimente mit Teilchenbeschleunigern: Nihonium existiert nur in hoch spezialisierten Forschungseinrichtungen, die mit Linearbeschleunigern und Ionenstrahlsystemen ausgestattet sind. Diese Experimente erfordern monatelangen kontinuierlichen Beschuss, um nur wenige Atome zu erzeugen, wodurch jede Erzeugung eine bedeutende wissenschaftliche Leistung darstellt.
Untersuchungen des Kernzerfalls: Wissenschaftler verwenden Nihonium zur Untersuchung von Alphazerfallsketten und Spaltfragmenten. Dies liefert Daten über die Kernstabilität und die Kräfte, die Atomkerne zusammenhalten. Jedes zerfallende Nihonium-Atom liefert wertvolle Informationen über das Verhalten superschwerer Elemente.
Validierung theoretischer Modelle: Nihonium dient als Testfall für quantenmechanische Modelle der Atomstruktur, insbesondere für Theorien darüber, wie sich Elektronenorbitale bei sehr hohen Kernladungen und unter relativistischen Bedingungen verhalten.
Entwicklung fortschrittlicher Instrumente: Die Erzeugung und der Nachweis von Nihonium treiben Innovationen bei Teilchennachweistechnologien, Zeitsystemen und Datenerfassungsmethoden voran, die der breiteren wissenschaftlichen Forschung zugutekommen.
Koordinierung internationaler Forschung: Nihonium-Experimente erfordern die Abstimmung zwischen mehreren Forschungseinrichtungen und fördern dadurch Zusammenarbeit und Wissensaustausch in der globalen wissenschaftlichen Gemeinschaft.
Potenzial künftiger Anwendungen: Obwohl Nihonium derzeit auf die Forschung beschränkt ist, trägt das Verständnis seiner Eigenschaften langfristig zum Ziel bei, stabile superschwere Elemente zu entdecken, die praktische Anwendungen in fortschrittlichen Technologien haben könnten.
Woher es stammt
0 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 0 % der Elemente
Kein natürliches Vorkommen: Nihonium wurde nie in der Natur gefunden. Sein Atomkern enthält 113 Protonen, wodurch es viel zu instabil ist, um in der Natur zu überdauern.
Ausschließlich künstliche Erzeugung: Jedes bekannte Nihonium-Atom wurde künstlich in Teilchenbeschleunigern durch Kernfusionsreaktionen erzeugt. Dabei werden Zink-70-Ionen auf extrem hohe Energien beschleunigt und auf Bismut-209-Ziele gerichtet, eine so langsame Reaktion, dass RIKEN in neun Jahren nur drei Atome nachwies. Die Fusionsrate beträgt lediglich wenige Atome pro Woche.
Fehlen im Kosmos: Ob der r-Prozess bei Verschmelzungen von Neutronensternen kurzzeitig Nihoniumkerne erzeugt, ist eine offene Frage; keiner könnte überdauern. Aufgrund der kurzen Halbwertszeit würde jedes gebildete Nihonium vor dem Nachweis zerfallen.
Ausschließliches Vorkommen im Labor: Der Linearbeschleuniger von RIKEN in Japan erzeugte die Atome, mit denen die Entdeckung belegt wurde, während viele weitere Nihoniumatome aus Moscovium-Zerfallsketten am JINR in Dubna stammen. Seine Isotope bestehen etwa eine Millisekunde bis etwa zehn Sekunden, bevor sie einem Alphazerfall unterliegen, wodurch seine Untersuchung äußerst anspruchsvoll ist.
Kerninstabilität: Die synthetische Natur von Nihonium beruht auf der grundlegenden Instabilität schwerer Atomkerne. Mit steigender Protonenzahl überwiegt die elektromagnetische Abstoßung zwischen den Protonen die starke Kernkraft, die den Atomkern zusammenhält.
Potenzial für künftige Synthese: Fortschrittliche Teilchenbeschleunigertechnologien könnten letztlich eine effizientere Nihoniumproduktion ermöglichen. Aufgrund seiner inhärenten Kerninstabilität wird das Element jedoch stets synthetisch bleiben.
Handhabung
Nihonium ist radioaktiv. Es besitzt kein stabiles Isotop — jeder Atomkern zerfällt. Die Handhabung erfordert eine geeignete Abschirmung und Genehmigungen.
Herstellung Atom für Atom: Nihonium wird nur in Schwerionenbeschleunigern erzeugt. Atome wurden immer nur einzeln hergestellt, und eine wägbare Menge hat es nie gegeben.
Halbwertszeiten: Seine Isotope zerfallen hauptsächlich durch Alphazerfall, mit Halbwertszeiten von etwa 1,4 Millisekunden (Nihonium-278) bis etwa 10 Sekunden (Nihonium-286).
Keine nennenswerte Dosis: Alphateilchen können die äußere Hautschicht nicht durchdringen und Gewebe nur von innerhalb des Körpers schädigen, und einzeln hergestellte Atome sind viel zu wenige für eine nennenswerte Dosis.
Wo die Gefahren liegen: Die Gefahren dieser Forschung 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.
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).
Schnelle Antworten
Nihonium (Symbol Nh) ist Element 113 im Periodensystem, ein Nachübergangsmetall in Periode 7, Gruppe 13. Das erste Element, das von einem asiatischen Forschungsteam entdeckt und benannt wurde. Bei Raumtemperatur wird es voraussichtlich fest und radioaktiv sein.
[Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p¹; sie ergibt 7 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 32, 18, 3. Seine Außenschale enthält 3 Elektronen, wodurch sein Bindungsverhalten bestimmt wird.Es wurde noch keine Probe von Nihonium kondensiert, daher sind beide Werte berechnet und nicht gemessen: Es wird vorhergesagt, dass es bei 700 K (426,9 °C) schmilzt und bei 1400 K (1126,9 °C) siedet.
Nihonium hat kein stabiles Isotop und daher keine Standardatommasse. Die angegebene Zahl 284 ist die Massenzahl von Nh-284, dem Isotop, das Periodensysteme üblicherweise angeben; das langlebigste laut den IAEA-Daten ist Nh-286.
Nihonium hat kein stabiles Isotop. Sein langlebigstes bekanntes Isotop, Nh-286, hat 173 Neutronen (Massenzahl 286 minus Ordnungszahl 113) und eine Halbwertszeit von 9,5 Sek.. Periodensysteme geben für Nihonium 284 an, die Massenzahl eines langlebigen Isotops; Masse minus Ordnungszahl ergibt daher 171, die Neutronenzahl von Nh-284.
Für Nihonium wird eine Dichte von etwa 16 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.
Nihonium wurde 2004 von RIKEN, Japan entdeckt. Herkunft des Namens: Nihon, "Japan".
Nihonium kommt auf der Erde in keiner nennenswerten Menge natürlich vor — es wird in einem Reaktor oder einem Teilchenbeschleuniger hergestellt.
Ja. Nihonium hat kein stabiles Isotop — jeder seiner Atomkerne zerfällt. Es kommt in der Natur nicht in nutzbaren Mengen vor und muss synthetisiert werden.