Superschwere Elemente sind die unkooperativsten Substanzen der Chemie. Sie entstehen, indem man Ionenstrahlen in Beschleunigern auf Targets schießt, treten mit Raten von wenigen Atomen pro Stunde oder Tag auf und zerfallen in Sekunden bis Minuten — manchmal schneller. Man kann sie nicht wiegen, nicht lösen, nicht in ein Becherglas geben.
Was geht, ist Gasphasenchemie. Ein Atom wird in einem Gasstrom transportiert, darf für Sekundenbruchteile mit einem gezielt gewählten Molekül reagieren, und die entstehende Verbindung wird nicht spektroskopisch identifiziert, sondern über Flüchtigkeit und Adsorptionsverhalten. Golem berichtet, dass Forschende auf diesem Weg ein superschweres Transuran mit Kohlenmonoxid gebunden haben — mit demselben Liganden, der von Nickel bis Eisen Metallcarbonyle bildet.
Kohlenmonoxid ist eine gute Sonde, gerade weil es chemisch einfach und elektronisch anspruchsvoll ist: Es gibt Elektronendichte in die d-Orbitale des Metalls und nimmt sie in seine leeren π*-Orbitale zurück, wobei die Stärke dieser Rückbindung fein von den Energieniveaus des Metalls abhängt. Bei sehr schweren Kernen verschieben relativistische Effekte diese Niveaus: Elektronen innerer Schalen bewegen sich so schnell, dass ihre Masse messbar steigt, s- und p-Orbitale schrumpfen und sich die Reihenfolge der d- und f-Zustände neu ordnet. Carbonylbildung ist damit ein direkter experimenteller Test dafür, ob sich das Periodensystem an seinem äußersten Rand so verhält, wie relativistische Rechnungen es vorhersagen.
Die Details — welches Element, welches Labor — berichtet Golem; die Bedeutung reicht über eine einzelne Verbindung hinaus. Jedes solche Experiment ist ein Datenpunkt zur Frage, wo das Periodensystem aufhört, periodisch zu sein — ein Test, den keine Theorie allein leisten kann, weil das einzige Instrument, das ihn ausführen kann, ein Beschleuniger, ein Atomstrom und ein Molekül sind, das sich an etwas bindet, das die Sekunde nicht überlebt.
