Oganesson: Ein Edelgas, das weder edel noch ein Gas ist

Abstract

Oganesson (Og) stellt den letzten Eintrag ins Periodensystem dar. Es vervollständigt damit die siebte Periode sowie die Gruppe 18 der Edelgase. Bisher konnten lediglich fünf Og‐Atome in aufwändigen Teilchenbeschleunigerexperimenten erzeugt werden. Aufgrund der außerordentlich kurzen Halbwertszeit von 0.69+0.64-0.22 ms für 0pt2.84526pt2942.84526pt118 Og[1] können Aussagen bezüglich chemischer und physikalischer Eigenschaften nur mittels relativistischer Quantentheorien gemacht werden. In dieser Arbeit verwenden wir zwei komplementäre Ansätze, um den Schmelz‐ und Siedepunkt dieses superschweren Elements akkurat zu bestimmen: Einerseits Simulationen auf Grundlage von Parallel Tempering Monte‐Carlo (PTMC) und andererseits auf First‐Principles basierender Thermodynamischer Integration (TI), die beide mithilfe von hoch genauen Coupled‐Cluster‐Rechnungen kalibriert worden sind. In hervorragender Übereinstimmung miteinander sagen beide Methoden voraus, dass Og unter Normalbedingungen ein Feststoff mit einem Schmelzpunkt von ≈325 K ist. Ohne Berücksichtigung der relativistischen Effekte wäre Og mit einem Schmelzpunkt von 220 K gasförmig, wie es für ein typisches Edelgaselement zu erwarten wäre. Demnach verschieben relativistische Effekte den Fest‐Flüssig‐Phasenübergang um etwa 100 K.

Exclusively Relativistic: Periodic Trends in the Melting and Boiling Points of Group 12

“…Ad etailed analysis including acomparison of the inter-atomic potential shapes is presented in ref. [38].Infurther analogy to Og, the influence on the BP of Cn is much smaller,asevident from the BPs of 361 K( PBE-D3) and 340 K( PBEsol), see also discussion in ref. [47].…”

“…Also,f rom at heoretical point of view,P BEsol is well suited for the description of metallic systems.H owever,f or the dispersionbound noble liquid Cn, [31] the suitability of PBEsol is questionable.D espite its better agreement for the cohesive energy compared to ah igh-level coupled-cluster reference (À8% or l = 1.08 for PBEsol compared to + 20 %orl = 0.80 for dispersion-corrected PBE-D3), [15] only dispersion-corrected DFT can provide the correct asymptotic run of the interatomic potential-energy curve.R ecently,i thas been demonstrated for the related case of Og that the asymptotic run exerts ac onsiderable influence on the calculation of phase transitions,i np articular, the MP (see Figure 2i nr ef. [38]). Thus,weemploy the PBE-D3 functional for Cn and compare the results to previous results obtained with PBEsol.…”

Ausschließlich relativistisch: Periodische Trends in den Schmelz‐ und Siedepunkten der Gruppe 12

“…Eine detaillierte Analyse einschließlich eines Vergleichs der interatomaren Potentialkurve findet sich in Lit. [38].Des Weiteren ist in Analogie zu Og der Einfluss auf den BP von Cn viel geringer, wie aus den BPs von 361 K (PBE-D3) und 340 K(PBEsol) ersichtlich ist, vgl. Diskussion in Lit.…”

“…Erst kürzlich wurde fürd en verwandten Fall von Og gezeigt, dass dies einen großen Einfluss auf die berechneten Phasenübergänge,i nsbesondere den MP,a usübt (siehe Abbildung 2inLit. [38]). Daher verwenden wir fürCndas PBE-D3-Funktional und vergleichen die Ergebnisse mit früheren PBEsol-Ergebnissen.…”