Das erweiterte Periodensystem wurde 1969 von Glenn T. Seaborg vorgestellt. Im Großen und Ganzen entspricht es dem bisherigen Periodensystem in Funktion und Aufbau, ergänzt dieses jedoch um Elemente mit Ordnungszahlen größer als 118 und rückt weitere Nebengruppen ein. Da diese zusätzlichen Elemente noch nicht erzeugt wurden, haben sie vorerst systematische Elementnamen. Außerdem ist es streng nach Belegung der Elektronenorbitale sortiert, weshalb sich beispielsweise Helium (He) auf der linken Seite, rechts neben Wasserstoff (H) findet und nicht ganz rechts über Neon (Ne).

Kernphysik Von einer Erzeugung der in diesem Schema zusätzlich berücksichtigten Elemente mit Ordnungszahlen jenseits 118 ist nichts bekannt. Ihre Erzeugbarkeit durch Kernfusion gilt jedoch aufgrund theoretischer Überlegungen als sehr wahrscheinlich. Es wird erwartet, dass diese Elemente mit Halbwertszeiten unterhalb einer Sekunde zerfallen. Einige dieser Elemente sind vermutlich relativ langlebig im Verhältnis zu ihren Nachbarn, da sie auf Inseln der Stabilität liegen. Im eigentlichen Sinne „stabile“ superschwere Elemente liegen aber nicht im Bereich dessen, was erwartet wird.

Anomalien und Eigentümlichkeiten, die erst bei größeren Ordnungszahlen eintreten würden (z. B. ab 300 oder 500), können noch nicht zuverlässig vorhergesagt werden.

Historisch wurden Neutronensterne mit sehr großen Atomen mit Ordnungszahlen in vielen Zehnerpotenzen verglichen, was aber aufgrund der zusätzlich daran beteiligten physikalischen Phänomene (Gravitation, Plasmabildung) als unzulässig gilt.

Chemie Es wird vermutet, dass die Elemente mit Ordnungszahlen größer als 118 den bekannten Gesetzmäßigkeiten der Elemente niedrigerer Ordnungszahlen folgen. Allerdings ist ihre vermutete Lebensdauer zu kurz und die herstellbare Menge zu gering, um chemische oder die meisten physikalischen Eigenschaften (z. B. den Aggregatzustand) beobachten zu können.

Es wird erwartet, dass bei den Elementen 123 bis 140 nach und nach die 5g-Orbitale und bei den Elementen 122 und 141 bis 153 die 6f-Orbitale aufgefüllt werden. Glenn T. Seaborg prägte für die gemeinsame Gruppe der 5g- und 6f-Elemente den Begriff Superactinoide. Diese Elemente werden ähnlich den Lanthanoiden und Actinoiden eingerückt oder abseits dargestellt. Ähnlich wie bereits bei den Lanthanoiden und Actinoiden ist die genaue Zuordnung zu den Superactinoiden aber auch in der Fachliteratur nicht einheitlich.

Generell wird erwartet, dass die theoretischen chemischen Eigenschaften der schwersten Elemente aufgrund relativistischer Effekte nicht unbedingt den Trends der vorhergehenden Perioden folgen müssen. Insofern ist die Zuordnung zu einzelnen Gruppen des Periodensystems eine rein formale Zuordnung. Bisher gilt es aber als ausgeschlossen, dass die Atomkerne lange genug existieren, um eine Elektronenhülle zu haben. Chemische Eigenschaften wären demnach undefiniert bzw. nicht vorhanden.

Das erweiterte Periodensystem Die untenstehende Tabelle zeigt das Periodensystem in der achten Periode gemäß Seaborgs Annahmen. Auch zu finden als Abdruck in Seaborgs Bezeichnung und Elementbereich wird unter anderem auch in folgendem Buch verwendet:

Unter Verwendung des Bohrschen Atommodell würde die Ordnungszahl Z = 137 eine maximale Grenze darstellen, da in diesem Modell die Geschwindigkeit v des Elektrons auf der innersten Bahn gegeben ist durch v = Z·α·c, bei Z > 137 müsste die Geschwindigkeit des Elektrons höher als die Lichtgeschwindigkeit c liegen. Für so hohe Ordnungszahlen müssen jedoch Effekte der relativistischen Quantenmechanik beachtet werden: Nach Berechnungen mithilfe der Dirac-Gleichung ergibt sich eine maximale Grenze erst in einem Bereich um Z = 170.

Bei den Elementen der achten Periode ist festzustellen, dass gemäß Nefedov bereits bei Element 159 im Grundzustand das erste 9s-Elektron besetzt ist. Im auf relativistischen Hartree-Fock-Slater-Berechnungen basierenden Modell von Fricke et al. (1971) und dem wie bei Nefedov auf Dirac-Fock-Berechnungen basierenden Modell von Pyykkö (2011) endet die achte Periode dann erst mit Element 172, dem diese Autoren Edelgas-Verhalten zusprechen, bei dem dann aber bereits zwei 9s- und zwei 9p-Elektronen besetzt sind.

Man beachte, dass sich in der achten Periode die Energiebereiche der 5g-, 6f-, 7d- und 8p-Elektronen so dicht aneinander befinden bzw. sich überlappen, dass eine direkte Zuordnung von 123 zu 5g1, 124 zu 5g2 etc., wie sie in der Tabelle unten suggeriert wird, nicht möglich ist. Siehe dazu Chemische Elemente der achten Periode#Liste, wo einige der berechneten Elektronenkonfigurationen aus Nefedov et al. aufgelistet sind.

Periode s1 s2 Periode 1 1H 2He p1 p2 p3 p4 p5 p6 1 2 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 2 3 11Na 12Mg d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 3 4 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 4 5 37Rb 38Sr 39Y f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe 5 6 55Cs 56Ba 57La 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn 6 7 87Fr 88Ra 89Ac 90Th g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lr 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs 109Mt 110Ds 111Rg 112Cn 113Nh 114Fl 115Mc 116Lv 117Ts 118Og 7 8 119Uue 120Ubn 121Ubu 122Ubb 123Ubt 124Ubq 125Ubp 126Ubh 127Ubs 128Ubo 129Ube 130Utn 131Utu 132Utb 133Utt 134Utq 135Utp 136Uth 137Uts 138Uto 139Ute 140Uqn 141Uqu 142Uqb 143Uqt 144Uqq 145Uqp 146Uqh 147Uqs 148Uqo 149Uqe 150Upn 151Upu 152Upb 153Upt 154Upq 155Upp 156Uph 157Ups 158Upo 159Upe 160Uhn 161Uhu 162Uhb 163Uht 164Uhq 165Uhp 166Uhh 167Uhs 168Uho 8 + Blöcke s-Block p-Block d-Block f-Block g-Block

Siehe auch Liste der chemischen Elemente

Literatur Harry H. Binder: Die Grenzen des Periodensystems der Elemente. In: Lexikon der chemischen Elemente – Das Periodensystem in Fakten, Zahlen und Daten. Hirzel, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3, S. 761–767

Einzelnachweise