The continuation of the periodic table up to Z = 172. The chemistry of superheavy elements

The chemical elements up toZ = 172 are calculated with a relativistic Hartree-Fock-Slater program taking into account the effect of the extended nucleus. Predictions of the binding energies, the X-ray spectra and the number of electrons inside the nuclei are given for the inner electron shells. The predicted chemical behaviour will be discussed for all elements betweenZ = 104-120 and compared with previous known extrapolations. For the elementsZ = 121–172 predictions of their chemistry and a proposal for the continuation of the Periodic Table are given. The eighth chemical period ends withZ = 164 located below Mercury. The ninth period starts with an alkaline and alkaline earth metal and ends immediately similarly to the second and third period with a noble gas atZ = 172.

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Zusammenfassung Mit einem relativistischen Hartree-Fock-Slater Rechenprogramm werden die chemischen Elemente bis zur Ordnungszahl 172 berechnet, wobei der Einfluß des ausgedehnten Kernes berücksichtigt wurde. Für die innersten Elektronenschalen werden Voraussagen über deren Bindungsenergie, das Röntgenspektrum und die Zahl der Elektronen im Kern gemacht. Die voraussichtliche Chemie der Elemente zwischenZ = 104 und 120 wird diskutiert und mit bereits vorhandenen Extrapolationen verglichen. Für die ElementeZ =121–172 wird eine Voraussage über das chemische Verhalten gegeben, sowie ein Vorschlag für die Fortsetzung des Periodensystems gemacht. Die achte chemische Periode endet mit dem Element 164 im Periodensystem unter Quecksilber gelegen. Die neunte Periode beginnt mit einem Alkali- und Erdalkalimetall und endet sofort wieder wie in der zweiten und dritten Periode mit einem Edelgas beiZ = 172.

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Resumé Les éléments chimiques jusqu'áZ = 172 sont calculés à l'aide d'un programme Hartree-Fock-Slater relativiste en tenant compte de l'extension du noyau. On fournit des prédictions quant aux énergies de liaison, aux spectres X et au nombre d'électrons dans les noyaux pour les couches électroniques internes. Le comportement chimique prévu est discuté pour tous les éléments entreZ = 104–120 et comparé aux extrapolations connues auparavant. Pour les éléments Z =121–172 on effectue des prévisions de propriétés chimiques et l'on propose un prolongement du Tableau Périodique. La huitième période chimique se termine àZ = 164 sous le mercure. La neuviéme période débute avec un métal alcalin et alcalino-terreux et se termine comme la seconde et la troisième période avec un gaz rare àZ = 172.

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This work has been supported by the Bundesministerium für Wissenschaft und Bildung and by the Deutsche Forschungsgemeinschaft.     

Wirkungsgrade in der Welt des Lebens und der Technik

Zusammenfassung Um der oft gehörten Meinung entgegenzutreten, die energetischen Wirkungsgrade lebender Organismen seien wesentlich höher als die technischer Verfahren, werden entsprechende Werte miteinander verglichen. Der sehr niedrige Wirkungsgrad der Photosynthese zusammen mit der kleinen Energiedichte der Sonnenstrahlung erzwang ab einer kritischen Größe die Aufspaltung in Energiesammler, die Pflanzen, und Verbraucher chemischer Energie, den Tieren. Dank den 10 mal höheren Wirkungsgraden in der Technik, lassen sich Solarmobile bauen, die von der auf sie fallenden Sonnenstrahlung angetrieben werden. Wegen des Multiplikationsgesetzes der Teilwirkungsgrade ergeben sich sowohl für die Speicherung der Sonnenenergie in den fossilen Brennstoffen wie in der Nahrungskette extrem niedrige Wirkungsgrade.

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Efficiencies in the world of life and in engineering

One often hears the opinion, that the efficiencies in the world of life are higher than in engineering. To disprove this, many values of efficiency of corresponding processes are compared. The very low efficiency of photosynthesis in living plants together with the low density of solar radiation has led the world of life to split into collectors of energy, the plants, and consumers of chemical energy, the animals. Thanks to the ten times higher efficiencies of solar cells, it is possible, to produce solar mobiles, vehicles that move driven by solar radiation.

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Herrn Prof. Dr.-Ing. U. Grigull zum 75. Geburtstag gewidmet     

On the diffusion field in the neighborhood of two identical spheres

Summary Under steady state conditions the reduction in the diffusive flux into a sphere due the presence of a neighboring, identical sphere is calculated. Taking the flux into a sphere as 1 when the particles are at infinite separation, the flux decreases to a minimum value of 0.693 when the spheres are touching.

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Zusammenfassung Unter stationären Bedingungen wird die Abnahme des Diffusionsflusses in eine Kugel, bedingt durch eine benachbarte identische Kugel, berechnet.Wird der Diffusionsfluß in eine Kugel gleich 1 gesetzt, wenn die Partikel unendlich weit voneinander entfernt sind, so nimmt der Diffusionsfluß auf einen Minimalwert von 0,693 ab, wenn sich die Kugeln berühren.

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With 2 figures     

Umsetzung von hydrobromiertem 1,4-Polybutadien mit lithiumorganischen Verbindungen

Ohne ZusammenfassungMit 1 Abbildung und 1 Tabelle     

Eine semiempirische Gleichung zur Beschreibung des Lösungsmitteleinflusses auf Statik und Kinetik chemischer Reaktionen. Teil I

A model has been developed for calculating the enthalpy, entropy and free energy change associated with the creation of cavities in a liquid the size of which corresponds to the volume occupied by a solvent molecule. The molar enthalpy change H _cav equals the molar enthalpy of vaporization of the liquid, the free energy change G _cav is given by G _cav=–RT ln (V _m ·p _eq /RT) (V _m =molar volume,p _eq =equilibrium vapor pressure) and is related to the standard free energy of vaporization. This relationship provides an estimate of the free energy of cavity formation required to accomodate a substrate in the liquid. It has been shown, that the free energy of solvation of a substrate can be dissected into different contributions accounting for (1) the concentration dependence of partial molar free energy quantities, (2) the formation of holes in the solvent, (3) the existence of specific, short range solute-solvent interactions and (4) the dielectric polarization of the medium. Application of this concept leads to an equation of the general form G ^S –G ^R =a(DN ^S –DN ^R )+b(AN ^S –AN ^R )+c(G _vp ^oS –G _vp ^oR ), where G represents the free energy of reaction or activation,DN the donor number,AN the acceptor number and G _vp ^o the standard free energy of vaporization of a solventS and a reference solventR, resp.

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Mit 3 Abbildungen     

Untersuchung der Temperaturabhängigkeit derg ik -Tensoren von Polyäthyleneinkristallen

Zusammenfassung Es wurden die Kristallitgröße und die Änderungen der parakristallinen Gitterstörungen aus den Linienbreiten des Röntgenweitwinkeldiagramms von lösungskristallisiertem linearem Polyäthylen bei den Temperaturen 15°K, 73°K, 173°K und Zimmertemperatur bestimmt. Es wurde eine Zunahme der Gitterstörungen mit fallender Temperatur gefunden.

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Summary The crystallite size and the paracrystalline distortions in polyethylene single crystals were evaluated by the measurement of the linewidth in the X-ray wide angle diagram at four different temperatures (15°K, 73°K, 173°K and 297°K). An increase of the lattice distortions with decreasing temperature was found.

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Mit 3 Abbildungen

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Vorgetragen auf der Arbeitssitzung des Fachausschusses Physik der Hochpolymeren in der Frühjahrstagung 1970 des Regionalverbandes Hessen-Mittelrhein-Saar der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Darmstadt, 10.–13. März 1970.     

Die Schmelzdiagramme der Systeme CsN3/Zn(N3)2 und KN3/Zn(N3)2

The phase diagrams of the systems CsN₃/Zn(N₃)₂ and KN₃/Zn(N₃)₂ have been obtained employing the microscopic technique ofL. Kofler andA. Kofler. Within the system CsN₃/Zn(N₃)₂ three eutectics at 148°C, 142°C, and 210°C were found. Besides Cs₂Zn(N₃)₄, melting incongruently in the interval 153°C to 170°C, there exist two further compounds of the most probable composition Cs₃Zn₂(N₃)₇ and CsZn₂(N₃)₅, melting congruently at 170°C and 210°C, resp. In the system KN₃/Zn(N₃)₂ there exist two eutectics at 203°C and 172°C and two compounds, one of them, i.e. K₂Zn(N₃)₄, melting congruently at 206°C, the other one, with composition KZn₃(N₃)₇ or KZn₄(N₃)₉, melting incongruently at 210°C.

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Mit 8 Abbildungen

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Herrn Professor Dr.Heribert Grubitsch zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Über einige Eigenschaften von Zinkphosphiten mit Berücksichtigung ihrer Wasserstoffbrückenbindung

Zinc phosphites ZnPHO₃·2.5 H₂O, Zn₂H₂P₃H₃O₉·H₂O, Zn₃H₄P₅H₅O₁₅·1.5 H₂O, ZnH₂H₂P₂H₂O₆ have been studied at higher temperatures and by X-rays and molecular spectroscopy. Hydrates ZnPHO₃·2.5 H₂O and Zn₂H₂P₃H₃O₉·H₂O, when heated, yield an anhydrous salt. Thermal decomposition of dihydrogen triorthophosphite and tetrahydrogen pentaorthophosphite leads, before oxidation of the anion, to a mixture of zinc phosphite ZnPHO₃ and dihydrogen diorthophosphite ZnH₂P₂H₂O₆ and then after loss of water of constitution dihydrogen diorthophosphite converts to zinc diphosphite ZnP₂H₂O₅. The results of the thermal decomposition study were confirmed by X-ray investigation. Anhydrous zinc dihydrogen triorthophosphite Zn₂H₂P₃H₃O₉ and zinc diphosphite ZnP₂H₂O₅ were hitherto unknown. Infrared spectra confirmed the existence of hydrogen bonding in all the phosphites studied and in the case of zinc phosphite ZnPHO₃·2.5 H₂O exhibited a symmetry decrease of the anion PHO₃ ^2– from the point group C_3v to C_s. In the crystal lattice of ZnPHO₃·2.5 H₂O hydrogen bonding by water molecules participates, with polyorthophosphites hydrogen bonding shares in the production of anions and in the case of their hydrates there is in addition hydrogen bonding by water molecules.

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Mit 3 Abbildungen     

Hydroxybromierung und Methoxybromierung von (Z)-Cycloocten

In addition totrans-2-bromocyclooctanol andtrans-1,2-dibromocyclooctane,cis-4-bromocyclooctanol,cis-1,4-dibromocyclooctane,trans-1,4-dibromocyclooctane, and (Z)-5-bromocyclooctene are obtained, when (Z)-cyclooctene is treated with N-bromosuccinimide in the presence of water. Similarly the methoxybromination of (Z)-cyclooctene gives transanular products.     

Interaction of dextran sulfates with positively and negatively charged silver bromide hydrosols

Summary The effects of dextran sulfates of different molecular weights and charge densities on the stability of positively and negatively charged silver bromide solsin statu nascendi have been studied by means of light scattering.The plots of scattering intensities of a positively charged sol against the concentration of the added dextran sulfates show one pronounced maximum, the position which is independent on the molecular weight of the polyelectrolyte used. The maximum shifts to lower polyion concentrations with dilution of the sol.The effect of polyanions on the stability of silver bromide sols of the same sign of charge were investigated as a function of molecular weight of the polymers, the sol concentration, the charge and the concentration of counterions, and the addition of methanol. Destabilization only occurred if sufficient amount of indifferent electrolyte was present in the system. However, the concentration of counterions necessary to produce a flocculation maximum was lower in the presence of the polyelectrolytes than in their absence. The results obtained were compared with the data on sols containing nonionic dextrans reported earlier.

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Zusammenfassung Der Einfluß der Dextransulfate von verschiedenen Molekulargewichten und Ladungsdichten auf die Stabilität der positiv und negativ geladenen Silberbromid-Solein statu nascendi wurden durch Lichtstreuung untersucht. Wenn die Intensitäten der Lichtstreuung eines positiv geladenen Silberbromid-Sols gegen die Konzentration der zugesetzten DextranSulfate aufgetragen werden, tritt ein ausgeprägtes Maximum auf, dessen Lage von dem Molekulargewicht des angewandten Polyelektrolyten unabhängig ist. Bei Verdünnung des Sols wird das Maximum zur niedrigeren Konzentration des Polyanions verschoben.Der Einfluß der Polyanionen auf die Stabilität der Silberbromid-Sole mit gleichem Ladungsvorzeichen wurde in Abhängigkeit von dem Molekulargewicht des zugesetzten Dextransulfats, der Solkonzentration, der Ladung und Konzentration der Gegenionen und dem Zusatz von Methylalkohol untersucht. Destabilisierung wird nur in Anwesenheit einer genügenden Menge von Neutralelektrolyten in den untersuchten Systemen beobachtet. Die Konzentration der Gegenionen, die ein Flockungsmaximum verursachen, ist immer niedriger als die kritische Koagulationsmenge derselben Ionen für das gleiche Sol in Abwesenheit von Makroionen. Die Resultate wurden mit den Wechselwirkungen der Silberbromid-Sole mit nichtionogenen Dextranen verglichen, und der Mechanismus der Flockung durch Polyelektrolyte wurde diskutiert.

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5 figures and 1 table

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Supported by the NSF Grant GP 42331 X.

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A part of the Ph.D. Thesis by David Lindsay.