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 Nobelium 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.
Größe, maßstabsgetreu
Radius 246 pm — das entspricht 0,246 nm; etwa 2,03 Millionen davon nebeneinander würden einen Millimeter überspannen.
Temperaturbereich
Nobelium schmilzt bei 1100 K; sein Siedepunkt wurde nicht gemessen.
Die Geschichte
Gegenstand eines jahrzehntelangen Entdeckungsstreits zwischen schwedischen, amerikanischen und sowjetischen Teams.
Die Entdeckung von Nobelium wurde zu einem der umstrittensten Streitfälle der Wissenschaft im Kalten Krieg. Der erste Anspruch kam 1957 vom Nobel-Institut in Stockholm, Schweden, gefolgt von konkurrierenden Ansprüchen sowjetischer Wissenschaftler in Dubna und amerikanischer Forscher in Berkeley. Dies führte zu einem zehn Jahre dauernden Prioritätsstreit.
1957 gaben schwedische Physiker am Nobel-Institut die Entdeckung von Element 102 bekannt, indem sie Curium-244 mit Kohlenstoff-13-Ionen beschossen. Sie schlugen zu Ehren von Alfred Nobel den Namen „Nobelium“ vor. Andere Laboratorien konnten ihre Ergebnisse jedoch nicht reproduzieren, und das schwedische Team zog seine Ansprüche schließlich zurück.
Die eindeutige Synthese gelang 1966 dem Team von Georgy Flerov am Vereinigten Institut für Kernforschung in Dubna, Sowjetunion. Durch den Beschuss von Uran-238 mit Neon-22-Ionen erzeugten sie erfolgreich Nobelium-256 und lieferten damit schlüssige Beweise für die Existenz von Element 102.
Die Internationale Union für reine und angewandte Chemie beendete die Kontroverse schließlich im Jahr 1992 und sprach dem sowjetischen Team die offizielle Entdeckung zu. Der Name „Nobelium“ wurde jedoch aufgrund seiner weiten Verbreitung in der wissenschaftlichen Literatur beibehalten. Dadurch entstand die ungewöhnliche Situation, dass die Namensgeber nicht die Entdecker waren.
Die Kontroverse um Nobelium spiegelte die umfassenderen Spannungen des Kalten Krieges in der Wissenschaft wider, wobei nationaler Stolz und politisches Ansehen mit Elemententdeckungen verbunden waren. Die letztendliche Lösung zeigte, dass internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit politische Spaltungen bei der Suche nach der Wahrheit überwinden kann.
Anwendungen
Nobelium spielt eine entscheidende Rolle beim Verständnis der Chemie superschwerer Elemente, insbesondere bei der Untersuchung des Verhaltens von Elektronenorbitalen unter Bedingungen extremer Kernladung. Wissenschaftler untersuchen Nobelium, um Vorhersagen relativistischer Effekte in schweren Atomen zu überprüfen und chemische Bindungen jenseits traditioneller Periodentrends zu erforschen.
Forschungsteams nutzen Nobelium, um das Ende der Actinoid-Reihe und den Übergang zu superschweren Elementen zu untersuchen. Diese Forschung hilft zu bestimmen, wo die Besetzung der f-Orbitale endet, und liefert Erkenntnisse über Muster der Elektronenkonfiguration, die die chemischen Eigenschaften der Elemente 103 und darüber hinaus beeinflussen.
Nobelium-Isotope eignen sich hervorragend zur Untersuchung der spontanen Spaltung und von Alpha-Zerfallsreihen. Sie liefern wichtige Daten zum Verständnis der Grenzen der Kernstabilität und zur Vorhersage der Eigenschaften noch unentdeckter superschwerer Elemente auf der theoretischen „Insel der Stabilität“.
Physiker setzen Nobelium in Experimenten ein, die quantenmechanische Berechnungen für superschwere Atome prüfen. Dabei werden theoretische Vorhersagen zu Kernschaleneffekten, Bindungsenergien und optimalen Synthesewegen zur Erzeugung noch schwererer Elemente überprüft.
Die Nobeliumforschung treibt die Entwicklung ultraempfindlicher analytischer Verfahren voran, darunter Methoden der Einzelatomchemie, fortgeschrittene Massenspektrometrie und hochentwickelte Strahlungsnachweissysteme, die die Grenzen des in der Kernwissenschaft Möglichen erweitern.
Die Anwendungen von Nobelium sind ausschließlich auf hochmoderne kernphysikalische Forschungslabore beschränkt, darunter GSI in Deutschland, RIKEN in Japan und Berkeley Lab in den Vereinigten Staaten. Diese Einrichtungen nutzen Nobelium für grundlegende kernphysikalische Forschung und Untersuchungen zur Synthese superschwerer Elemente.
Forschungsteams verwenden Nobelium in der Gammaspektroskopie und bei Untersuchungen des Kernzerfalls, um präzise Kerneigenschaften wie Spin, Parität und magnetische Momente zu messen. Diese Messungen liefern wichtige Daten zum Verständnis der Kernschalenstruktur superschwerer Elemente.
Wissenschaftler führen wegweisende chemische Experimente mit einzelnen Atomen von Nobelium durch und untersuchen Oxidationsstufen und chemisches Verhalten mit nur wenigen Atomen. Diese Experimente stellen die äußerste Grenze der Chemie dar und arbeiten an der absoluten Grenze der Materialwissenschaft.
Die Nobeliumforschung erfordert die Entwicklung modernster Nachweissysteme, darunter ortsempfindliche Detektoren, Flugzeitsysteme und fortgeschrittene Verfahren zur Teilchenidentifikation, die die Technologie kernphysikalischer Instrumente für künftige Entdeckungen voranbringen.
Woher es stammt
0 mg/kg der Erdkruste · häufiger als 0 % der Elemente
Nobelium entsteht ausschließlich durch künstliche Synthese in Teilchenbeschleunigern und wurde auf der Erde nie natürlich gefunden oder in Sternspektren nachgewiesen. Dieses superschwere Element gehört zu den exklusivsten Schöpfungen der Menschheit und existiert nirgendwo sonst im bekannten Universum.
Wissenschaftler erzeugen Nobelium, indem sie Curium- oder Californium-Targets in Linearbeschleunigern mit Kohlenstoff-, Sauerstoff- oder Neon-Ionen beschießen. Die ursprünglich umstrittene Synthese umfasste den Beschuss von Curium-244 mit Kohlenstoff-13-Kernen, doch eine eindeutige Herstellung gelang erst in den 1960er-Jahren.
Das stabilste Nobelium-Isotop, 259No, hat eine Halbwertszeit von nur 58 Minuten. Daher ist es unmöglich, dass ursprüngliches Nobelium seit der Entstehung der Erde überlebt hat. Gegenwärtig synthetisierte Nobelium-Atome existieren nur wenige Minuten, bevor sie in leichtere Elemente zerfallen.
Die weltweite Nobeliumproduktion wird in einzelnen Atomen pro Experiment gemessen; insgesamt werden weltweit vermutlich einige tausend Atome pro Jahr synthetisiert. Für die Synthese benötigt man hochentwickelte Teilchenbeschleuniger, seltene Targetmaterialien und enorme Energiezufuhr.
Anders als Elemente, die bei der Nukleosynthese in Sternen oder durch Wechselwirkungen mit kosmischer Strahlung entstehen, kann Nobelium aufgrund seiner extrem kurzen Halbwertszeit und der besonderen Anforderungen an die Kernreaktion nicht natürlich gebildet werden. Es steht für Materie, die nur durch menschliche technologische Eingriffe existiert.
Handhabung
Nobelium ist radioaktiv. Es besitzt kein stabiles Isotop — jeder Atomkern zerfällt. Die Handhabung erfordert eine geeignete Abschirmung und Genehmigungen.
WARNUNG: Nobelium ist ein hochgradig radioaktives synthetisches Element, das gefährliche Alphateilchen, Betastrahlung und Gammastrahlung emittiert. Selbst Mengen im Nanogrammbereich stellen erhebliche Gesundheitsrisiken dar und erfordern die Handhabung in spezialisierten kerntechnischen Einrichtungen sowie eine kontinuierliche Strahlungsüberwachung.
Nobelium-Isotope unterliegen spontaner Spaltung und Alpha-Zerfall und erzeugen dabei energiereiche Strahlung und Neutronenemissionen. Eine innere Kontamination würde innerhalb von Stunden oder Tagen schwere Strahlenvergiftung, Organschäden und möglicherweise ein tödliches Strahlensyndrom verursachen.
Die Forschung erfordert Heiße Zellen der Klasse A, robotische Manipulationssysteme und eine starke Bleiabschirmung. Das Personal muss einen erheblichen Abstand zu den Proben einhalten und ausschließlich Fernbedienungswerkzeuge verwenden. Eine kontinuierliche Luftüberwachung und Möglichkeiten zur Notdekontamination sind verpflichtend.
Alle Oberflächen, Geräte und Materialien, die mit Nobelium in Kontakt kommen, werden radioaktiv kontaminiert und müssen als hochradioaktiver Nuklearabfall speziell entsorgt werden. Selbst mikroskopische Spuren können über mehrere Halbwertszeiten hinweg anhaltende Strahlungsgefahren verursachen.
Schnelle Antworten
Nobelium (Symbol No) ist Element 102 im Periodensystem, ein Actinoid in der 7. Gegenstand eines jahrzehntelangen Entdeckungsstreits zwischen schwedischen, amerikanischen und sowjetischen Teams. Bei Raumtemperatur wird es voraussichtlich fest und radioaktiv sein.
[Rn] 5f¹⁴ 7s²; sie ergibt 7 besetzte Elektronenschalen mit der Verteilung 2, 8, 18, 32, 32, 8, 2.Es wurde noch keine Probe von Nobelium kondensiert, daher sind beide Werte berechnet und nicht gemessen: Es wird vorhergesagt, dass es bei 1100 K (826.9 °C) schmilzt und bei nicht gemessen siedet.
Nobelium hat kein stabiles Isotop und daher keine Standardatommasse. Die angegebene Zahl 259 ist die Massenzahl seines langlebigsten bekannten Isotops.
Für Nobelium wird eine Dichte von etwa 9.9 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.
Nobelium 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.
Nobelium wurde 1958 von Joint Institute for Nuclear Research entdeckt. Es ist nach alfred Nobel benannt.
Nobelium kommt auf der Erde in keiner nennenswerten Menge natürlich vor — es wird in einem Reaktor oder einem Teilchenbeschleuniger hergestellt.
Ja. Nobelium hat kein stabiles Isotop — jeder seiner Atomkerne zerfällt. Es kommt in der Natur nicht in nutzbaren Mengen vor und muss synthetisiert werden.