Kopernicium – jeden z nejdéle žijících supertěžkých prvků – by se podle nových počítačových simulací mělo chovat spíše jako vzácný plyn než prvek ze skupiny vzácných plynů ve stejném období, oganesson.1 Toto zjištění je dalším důkazem toho, že díky relativitě jsou Mendělejevova pravidla periodicity stále nespolehlivějším vodítkem pro fyzikální a chemické vlastnosti těchto obrovských prvků.
Teorie elektronické struktury atomů obecně nebere relativitu v úvahu. Jak se však atomová jádra stávají těžšími a přitahují k sobě elektrony, rychlost elektroniky se blíží rychlosti světla a relativistické efekty se začínají projevovat ve vlastnostech prvků. V 60. letech 20. století například Pekka Pykkö – nyní působící na Helsinské univerzitě ve Finsku – ukázal, že výrazná barva zlata vzniká proto, že energie jeho orbitalu 6s je snížena relativistickou kontrakcí, což způsobuje posunutí přechodu 5d→6s z ultrafialových frekvencí na modré. Zlato proto absorbuje modré světlo a odráží jiné vlnové délky. V roce 2017 navíc Peter Schwerdtfeger a jeho kolegové z Massey University na Novém Zélandu ukázali, jak relativistická kontrakce snižuje teplotu tání souseda zlata v periodické tabulce, rtuti, o téměř 200 ºC tím, že přitahuje vazebné elektrony blíže k jádru a snižuje účinnost kovové vazby. To vysvětluje, proč je rtuť – jako jediná mezi kovy – při pokojové teplotě kapalná.
Relativistické efekty by se logicky měly nejvíce projevit u nejtěžších prvků. Bohužel takové atomy jsou obvykle extrémně nestabilní: poločas rozpadu nejtěžšího dosud potvrzeného izotopu – oganessonu-294 – je kratší než milisekunda, takže přímé chemické experimenty jsou obvykle nemožné. Teorie však přinesla bizarní předpovědi: umístění oganessonu v periodické tabulce naznačuje, že by se mělo jednat o vzácný plyn, ale Schwerdtfegerova skupina nedávno předpověděla, že se jedná o kovový polovodič.
Naopak ve své nové práci dospěli k závěru, že kopernicium, které se v periodické tabulce nachází přímo pod rtutí, by mělo být vysoce těkavou „vzácnou kapalinou“ s bodem tání kolem 10 °C a bodem varu kolem 67 °C. To odpovídá předpovědi Kennetha Pitzera z Kalifornské univerzity v Berkeley z roku 1975.3 V roce 2008 však Robert Eichler ze švýcarského Institutu Paula Scherrera a jeho kolegové naměřili interakci v plynné fázi mezi atomy koperenia a povrchem zlata, což bylo považováno za důkaz kovnatosti.4 Schwedtfegerův tým navrhuje, aby – na rozdíl od lehčích prvků ve 12. skupině, které se chovají jako kovy alkalických zemin – bylo kopernicium považováno za prvek d-blok. ‚Orbital 6d je ve skutečnosti v koperniciu nad orbitálem 7s, takže vazebné elektrony mají charakter d,‘ říká vedoucí autor Jan-Michael Mewes, který nyní působí na univerzitě v německém Bonnu. Izotopy koperenia mohou vydržet až 29 sekund, což znamená, že jednou bude možné tuto hypotézu ověřit.
Eichler je ohromen. Nevidí žádný rozpor mezi experimentálními výsledky své vlastní skupiny a teoretickým modelováním Schwerdtfegera a jeho kolegů. ‚Když se podíváte na naši předpověď z roku 2008, dostanete v podstatě stejnou předpověď pro interakční energii koperenia se sebou samým,‘ říká Eichler. ‚Jiný kov, například zlato, může kopernicium tlačit k interakci kovovým způsobem.‘ Také Pykkö považuje tento model za „přesvědčivý“. Upozorňuje však, že je ‚poněkud vzdálen experimentu‘, ale říká, že ‚je jedním z nejlepších odborníků na zodpovězení těchto otázek‘.