رادرفوردیم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو
فارسیEnglish

دوبنیمرادرفوردیملارنسیم
Hf

Rf

(Upo)
ظاهر
نامشخص
ویژگی‌های کلی
نام، نماد، عدد رادرفوردیم، Rf،‏ ۱۰۴
تلفظ به انگلیسی گوش دهیدi‎/ˌrʌðərˈfɔːrdiəm/‎
RUDH-ər-FOR-dee-əm
نام گروهی برای عناصر مشابه فلزات واسطه
گروه، دوره، بلوک ۴، ۷، d
جرم اتمی استاندارد [۲۶۷] گرم بر مول
آرایش الکترونی Rn] ۵f۱۴ ۶d۲ ۷s۲] (پیش بینی شده)
الکترون به لایه ۲، ۸، ۱۸، ۳۲، ۳۲، ۱۰، ۲ (پیش بینی شده)
لایه‌های الکترونی رادرفوردیم
ویژگی‌های فیزیکی
حالت جامد (پیش بینی شده)
چگالی (نزدیک به دمای اتاق) ۲۳ گرم بر سانتی‌متر معکب (تخمین زده شده)[۱] g·cm−۳
نقطه ذوب ۲۴۰۰ (تخمین زده شده)[۲] K،‎ ۲۱۰۰ °C،‎ ۳۸۰۰ °F
نقطه جوش ۵۸۰۰ (تخمین زده شده)[۳] K،‎ ۵۵۰۰ °C،‎ ۹۹۹۰ °F
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن ۴+[۴]
انرژی‌های یونش نخستین: ۵۷۸٫۹۱۲ (تخمین زده شده)[۵] کیلوژول بر مول
دومین: ۱۱۴۸٫۱۷۵ (تخمین زده شده)[۶] کیلوژول بر مول
سومین: ۱۹۲۹٫۷۰۵ (تخمین زده شده)[۷] کیلوژول بر مول
شعاع کووالانسی ۱۵۷ پیکومتر(تخمین زده شده)[۸] pm
متفرقه
ساختار کریستالی دستگاه بلوری هگزاگونال (پیش بینی شده)
دستگاه بلوری هگزاگونال
عدد کاس ۵۳۸۵۰-۳۶-۵
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های رادرفوردیم
ایزوتوپ NA نیمه‌عمر DM DE (MeV) DP
۲۶۱Rf syn ۷۰ ثانیه[۹] >۸۰٪ α ۸٫۲۸ ۲۵۷No
<۱۵٪ ε ۲۶۱Lr
<۱۰٪ SF
۲۶۳Rf syn ۱۵ دقیقه[۱۰] <۱۰۰٪ SF
~۳۰٪ α ۷٫۹۰؟ ۲۵۹No
۲۶۵Rf syn ۲٫۵ دقیقه[۱۱] SF
۲۶۶Rf؟ syn SF؟ /α؟
۲۶۷Rf syn ۱٫۳ ساعت[۱۲] SF
۲۶۸Rf؟ syn SF؟ /α؟
ایزوتوپ‌هایی که نیمه عمر آنها بیش از ۵ ثانیه می‌باشد.

رادرفوردیم (به انگلیسی: Rutherfordium) یک عنصر شیمیایی مصنوعی با نماد Rf و عدد اتمی ۱۰۴ است که به افتخار فیزیکدان نامی و برندهٔ جایزهٔ نوبل شیمی، ارنست رادرفورد نام‌گذاری شده‌است. این عنصر، مصنوعی است و در طبیعت یافت نمی‌شود و تنها می‌توان آن را در آزمایشگاه ساخت. رادرفوردیم پرتوزا است و پایدارترین ایزوتوپ شناخته‌شدهٔ آن، ۲۶۷Rf است که نیمه‌عمری نزدیک به ۱ ساعت و ۱۸ دقیقه دارد.

در جدول تناوبی عناصر، رادرفوردیم در چهارمین و آخرین دورهٔ بلوک d قرار دارد و در این بلوک، دومین عنصر است؛ همچنین این عنصر در گروه ۴ و دورهٔ ۷ جای می‌گیرد. آزمایش‌ها نشان داده که رادرفوردیم ویژگی‌های الکتروشیمیایی مشترکی با هافنیم که عنصری سبک‌تر در گروه ۴ است، دارد. تا کنون تنها بخشی از ویژگی‌های شیمیایی رادرفوردیم روشن شده‌است. این ویژگی‌ها با شیمی دیگر عناصر گروه ۴ قابل مقایسه‌اند هرچند که برخی محاسبات نشان می‌دهد که رادرفوردیم به دلیل اثرات نسبیتی می‌تواند ویژگی‌های بسیار متفاوتی از خود نشان دهد.

در دههٔ ۱۹۶۰، مقدار کمی رادرفوردیم در مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای اتحاد جماهیر شوروی و مقداری هم در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی کالیفرنیا تولید شد. اولویت کشف و درنتیجه نام‌گذاری این عنصر، میان دانشمندان شوروی و آمریکایی مورد اختلاف قرار گرفت تا این که در سال ۱۹۹۷، اتحادیهٔ بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (آیوپاک)، رادرفوردیم را به عنوان نام رسمی این عنصر تأیید کرد.

تاریخچه[ویرایش]

کشف عنصری جدید[ویرایش]

رادرفوردیم — که به افتخار ارنست رادرفورد به این نام نامیده شد — برای اولین بار در سال ۱۹۶۴ به‌صورت مصنوعی در مؤسسه تحقیقات هسته‌ای دوبنا شوروی سابق ساخته شد. محققان در این شیوه، اتم پلوتونیم[الف] را با یون‌های نئون بمباران کردند سپس آن را در معرض کلرید همچون زیرکونیم تترا کلرید[ب] قرار دادند در نهایت آنها با ماده‌ای با خواص اکا-هافنیم روبرو شدند. اگرچه آنها نیمه‌عمر را به‌دقت اندازه‌گیری نکردند، ولی ادعا کردند که در این شکافت هسته‌ای با استفاده از پرتو ایکس مشاهداتی انجام شده که اثری از یک واپاشی آلفای متعلق به ۲۵۷Rf در آن رصد شده‌است؛ و این اشاره به ظهور یک عنصر جدید دارد:[۱۳]

در سال ۱۹۶۹، پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در برکلی این عنصر را با ترکیب کالیفرنیم[پ] و کربن و از طریق برخورد با یک منبع انرژی قوی تولید کردند. این گروه همچنین اعلام کردند که نتوانسته‌اند ترکیب قبلی را که توسط دانشمندان روسی به‌وجود آمده بود، مجدداً بسازند.[۱۴]

راه‌های ساخت[ویرایش]

دانشمندان مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای در نخستین مطالعهٔ خود، دو شکافت خود به خود را با نیمه‌عمر ۰٫۳ ثانیه و ۸ ثانیه مشاهده کردند. مادهٔ نخست ناشناخته ماند ولی مادهٔ دوم بعدها به‌عنوان ۲۵۹Rf شناسایی شد. آن‌ها در سال ۱۹۶۶ آزمایش را به‌وسیلهٔ ترکیبات آلی فرار تکرار کردند که موجب دستیابی به چنین نتایجی شد. آن‌ها یک کلرید فرّار را شناسایی کردند که مانند هافنیم[ت] رفتار می‌کرد و در اکثر مواقع به‌سرعت به روش شکافت خود به خود تجزیه می‌شد. این مدرکی قوی بر این موضوع است که رادرفوردیم تتراکلرید تولید شده بود؛ با اینکه مؤسسهٔ مشترک تحقیقات هسته‌ای اعلام کرد که محصول آزمایش ۲۵۹Rf بوده؛ و از آن جایی که نیمه‌عمرِ آن به‌دقت اندازه‌گیری نشده بود و با RfCl۴ مطابقت نداشت، این فرضیه رد شد. این آزمایش بارها تکرار شد تا این که در سال ۱۹۷۱ نیمه‌عمر آن ۴٫۵ ثانیه اندازه‌گیری شد.[۱۵]

رادرفوردیم تتراکلرید

در سال ۱۹۶۹ یک گروه در دانشگاه کالیفرنیا که توسط آلبرت گیورسو هدایت می‌شد، تلاش کرد که نتایج مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای را تکرار کند و کوریم-۲۴۸[ث] و اکسیژن-۱۶ را ترکیب کند اما نتوانست نتیجهٔ را تکرار و نیمه‌عمر آن را ثبت کند؛ البته آزمایش چندان هم بی‌نتیجه نبود زیرا در این آزمایش ایزوتوپ ۲۶۰Rf تولید و نیمه‌عمر آن ۱۰ تا ۳۰ میلی‌ثانیه اندازه‌گیری شد.[۱۶][۱۷]

در سال ۱۹۷۷ دانشمندان روسی در مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای واقع در دوبنا، برکلیم-۲۴۹[ج] نیتروژن-۱۴ را ترکیب کردند، ولی در سال ۱۹۸۵ تأیید نمودند که محصول واکنش ۲۶۰Rf بوده و واپاشی آن از نوع شکافت خود به خود و نیمه‌عمر آن ۲۸ میلی‌ثانیه است.[۱۸]

در سال ۱۹۶۶ آزمایشی شبیه به این آزمایش، در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا انجام دادند و ایزوتوپ ۲۶۲ را مشاهده کردند. این گروه نیمه‌عمر آن را ۲٫۱ ثانیه اندازه‌گیری کرد که این رقم اختلاف چشم‌گیری با رقم واقعی که ۴۷ میلی‌ثانیه است، دارد.[۱۹]

گروه مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای در سال ۲۰۰۰ اعلام کردند که از یک واکنش همجوشی هسته‌ای برای ساخت رادرفوردیم استفاده کردند. آن‌ها ۲۵۶No[چ] را مشاهده کردند که محصول واپاشی ۲۶۰Rf بوده‌است؛ و یک اتم ۲۵۹Rf را — که خود تجزیه شد — نیز رصد کردند. از این رو آزمایش را بارها تکرار کردند ولی نتایج متفاوتی به‌دست آمد. این امر باعث مداخلهٔ آزمایشگاه ملی لارنس برکلی برای تکرار آزمایش نیز شد تا محصول این آزمایش مشخص شود. در نهایت ۴ ایزوتوپ متفاوت ۲۶۱Rf, ۲۶۰Rf، ‏۲۵۹Rf, ۲۵۸Rf به‌دست آمد.[۲۰][۲۱]

همجوشی سرد[ویرایش]

در سال ۱۹۷۴ یک اتم رادرفوردیم در یک همجوشی سرد در دوبنا تولید شد. این اولین باری بود که یک اتم رادرفوردیم از این راه به‌دست می‌آمد. در این آزمایش از یک اتم سرب-۲۰۸ و تیتانیم-۵۰[ح] استفاده شد. دانشمندان روسی واپاشی خود به خود ۲۵۶Rf را مشاهده نمودند، ولی در مرکز تحقیقات یون سنگین هلمهولتز محصولات واپاشی ۲۵۵Rf و ۲۵۷Rf را شناسایی کردند.[۲۲]

تجزیه[ویرایش]

بیشتر ایزوتوپ‌های رادرفوردیم با جرم اتمی زیر ۲۶۲ به‌عنوان محصولات فروپاشی عناصر سنگین‌تر نیز مشاهده شده‌اند و این موجب اصلاح خواص پیش‌بینی‌شده در مورد ایزوتوپ‌های رادرفوردیم شد؛ ولی ایزوتوپ‌های سنگین‌ترِ رادرفوردیم برخلاف ایزوتوپ‌های سبک‌تر تنها به‌عنوان محصولات فروپاشی مشاهده شده‌اند. برای مثال چند ذره آلفا در تولید ۲۶۷Rf در زنجیرهٔ فروپاشی دارمشتادیم-۲۷۹ در سال ۲۰۰۴ مشاهده شد:[۲۳]

رادرفوردیم-۲۶۷ تولیدشده در آزمایش، تحت شکافت خود به خود با نیمه‌عمر حدود ۱٫۳ ساعت تجزیه شد.[۲۴][۲۵][۲۶]

تحقیقات در سنتز دوبنیم-۲۶۳[خ] در سال ۱۹۹۹ در دانشگاه برن نشان داد که ۲۶۸Db با گیراندازی الکترون به ۲۶۸Rf تجزیه می‌شود. محققان دانشگاه برن رادرفوردیم را تقسیم کردند و چند شکافت خود به خود با نیمه‌عمرهایی طولانی — که حدود ۱۵ دقیقه بودند — رصد شد؛ ولی در یک بخش، واپاشیِ آلفایی با نیمه‌عمری حدود ۱۰ دقیقه مشاهده شد.[۲۷] گزارش‌های فروپاشی زنجیره‌ای فلروویم-۲۸۵[د] در سال ۲۰۱۰ نشان داد پنج واپاشی آلفای متوالی صورت گرفت و محققان دانشگاه برن در نهایت به این نتیجه رسیدند که ۲۶۸Rf به‌دلیل ناپایداری، با واکنش شکافت خود به خود پس از ۱۸۲ ثانیه تجزیه شد.[۲۸]

برخی از شواهد تجربیِ به‌دست‌آمده در سال ۲۰۰۴ نشان می‌داد که برای تولید رادرفوردیم در یک زنجیرهٔ واپاشی استفاده از ایزوتوپ‌های عناصر سنگین‌تر نیز ممکن است، مانند مسکوویم-۲۸۸[ذ] که ایزوتوپ ۲۶۸Rf در زنجیرهٔ فروپاشی آن مشاهده شد:[۲۹]

اما آخرین گام در این زنجیره نامشخص است. پس از این پنج فروپاشی آلفا که دوبنیم-۲۶۸ را تولید کرد، شکافت‌هایی مشاهده شد که نیمه‌عمرهایی طولانی داشتند. مشخص نیست که آیا این شکافت‌ها به‌علت شکافت خود به خود ۲۶۸Db صورت می‌گیرند یا اینکه ۲۶۸Db با گیراندازی الکترون رادرفوردیم-۲۶۸ با نیمه‌عمری بالا تولید می‌کند.[۳۰] از آن جایی که گیراندازی الکترون ۲۶۸Db تشخیص داده نمی‌شود؛ می‌توان علت این شکافت‌های خود به خود را به این شکل توضیح داد: نیمه‌عمر ۲۶۸Rf که به‌دلیل نیمه‌عمر بسیار کم آن نمی‌تواند بررسی و استخراج شود.[۳۱][۳۲] یک مکانیسم مشابه برای شکل‌گیری ۲۷۰Rf و ایزوتوپ‌های سنگین‌تر از آن به‌عنوان محصول واپاشی عناصری مانند ۲۷۰Db (که در زنجیرهٔ فروپاشی ۲۹۴Ts که برای اولین بار در سال ۲۰۱۰ سنتز شده بود) وجود دارد؛ ولی نیمه‌عمر آنها بسیار کوتاه بوده و خود پس از مدتی، طیِ فرایند شکافت خود به خود تجزیه می‌شود:[۳۳][۳۴]

به‌گفتهٔ گزارشی که در سال ۲۰۰۷ در مورد سنتز نیهونیم[ر] منتشر شد، در آزمایش ایزوتوپ نیهونیم-۲۸۲ مشاهده شد این ایزوتوپ تحت یک فروپاشی مشابه به شکل فروپاشی ۲۶۶Db — که تحت شکافت خود به خودی با نیمه‌عمر ۲۲ دقیقه تجزیه شد — به رونتگنیم تجزیه شد. با توجه به اینکه گیراندازی الکترون ۲۶۶Db تشخیص داده نمی‌شود این شکافت‌های خود به خود ممکن است به دلیل ۲۶۶Rf باشد که به خاطر نیمه‌عمر این ایزوتوپ نمی‌تواند استخراج شود.[۳۵]

ارنست رادرفورد که در نهایت عنصر به افتخار او رادرفوردیم نام گرفت.
ارنست رادرفورد که در نهایت عنصر به افتخار او رادرفوردیم نام گرفت.

اختلاف نظرها در نام‌گذاری[ویرایش]

در دههٔ ۱۹۶۰، مقدار کمی از رادرفوردیم در مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای در اتحاد جماهیر شوروی سابق و آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا تولید شد. اولویت کشف و به همین ترتیب نام‌گذاری این عنصر بین دانشمندان شوروی و آمریکا مورد اختلاف قرار گرفت. اتحاد جماهیر شوروی سابق نام کورچاتوفیم[ز] را به افتخار فیزیکدان هسته‌ای ایگور کورچاتوف پیشنهاد داد،‏ ولی با مخالفت دانشمندان آمریکایی مواجه شدند زیرا آنان نام رادرفوردیم را انتخاب کرده بودند. سپس دانشمندان روسی نام دوبنیم را پیشنهاد کردند ولی همچنان با مخالفت دانشمندان آمریکایی مواجه شدند. در نهایت در سال ۱۹۹۷،‏ اتحادیهٔ بین‌المللی شیمی محض و کاربردی (آیوپاک) نام رسمی این عنصر را انتخاب کرد. نام این عنصر از نام ارنست رادرفورد برندهٔ جایزهٔ نوبل سال ۱۹۰۸ گرفته شد؛ در نهایت عنصر بعدی به خود نام دوبنیم «۱۰۵Db» گرفت و تاکنون عنصری به نام کورچاتوفیم نامگذاری نشده‌است.[۳۶]

رادرفوردیم تنها عنصری نبود که نام‌گذاری آن با اختلاف نظرهایی مواجه شد؛ به غیر از آن شش عنصر دیگر دچار چنین اختلافاتی شدند. این عناصر عبارتند از لارنسیم،‏ رادرفوردیم،‏ دوبنیم،‏ سیبورگیم[ژ]،‏ بوهریم[س]،‏ هاسیم[ش] و در نهایت مایتنریم[ص]؛ این اختلاف نظرها از عنصر مندلیفیم[ض] (عنصر بعد از فرمیم[ط] ۱۰۰Fm) آغاز شد؛ ولی دانشمندان روسی به‌سرعت از موضع خود کناره‌گیری و نام‌گذاری آن را به دانشمندان آمریکایی محول کردند. چنین اتفاقی در مورد نوبلیم نیز رخ داد؛ ولی دانشمندان روسی در مورد لارنسیم[ظ] پافشاری بیشتری کردند. سپس همین روال را در مورد عناصر بعدی یعنی عناصر رادرفوردیم تا مایتنریم هم پیش گرفتند. این اختلافات در سال ۲۰۰۴ به جنگ‌های پسافرمیمی معروف شد.[۳۷][۳۸]

ایزوتوپ‌ها[ویرایش]

رادرفوردیم هیچ ایزوتوپ پایداری ندارد و ایزوتوپ‌هایش از ۲۵۳Rf تا ۲۷۰Rf متغیر است و در کل ۱۶ ایزوتوپ پرتوزا دارد و ۴ ایزومر هسته‌ای آن شامل ۲۶۲mRf, ۲۶۱mRf،‏ ۲۵۷mRf، ‏۲۵۳mRf است. حداکثر نیمه‌عمر ۲۶۳Rf حدود ۱۱ دقیقه است و ایزومر ۲۶۱mRf با نیمه‌عمری برابر ۸۱ ثانیه ناپایدارتر است.[۳۹]

ایزومر و ایزوتوپ‌های رادرفوردیم[ویرایش]

راهنمای نشانه‌ها[ویرایش]

رنگ پایداری نسبت به دیگر ایزوتوپ‌ها
ایزوتوپ نسبتاً پایدار (نیمه عمر بیش از ۱ دقیقه)
ایزوتوپ نسبتاً ناپایدار (نیمه عمر بیش از ۱ ثانیه)
ایزوتوپ ناپایدار (نیمه عمر بیش از ۱ میلی ثانیه)
ایزوتوپ به شدت ناپایدار (نیمه عمر بیش از ۱ نانو ثانیه)
ایزوتوپ‌های اصلی رادرفوردیم
ایزوتوپ تعداد پروتون‌ها تعداد نوترون‌ها جرم اتم نیمه‌عمر نوع واپاشی محصول واپاشی اسپین هسته‌ای
و پاریته
سال کشف واکنش شیمیایی منبع
انرژی حالت برانگیختگی
۲۵۳Rf ۱۰۴ ۱۴۹ ۲۵۳٫۱۰۰۴۴(۴۴)؟

[یادداشت ۱]

۱۳(۵) میلی ثانیه

[یادداشت ۲]

(SF (۵۱٪ (نامشخص) (۷٫۲)(+؟) ۱۹۹۴ (۲۰۶Pb(۵۰Ti، ۲n [۴۰]
(α (۴۹٪ ۲۴۹No (۲۰۶Pb(۵۰Ti، ۲n
۲۵۳mRf ۲۰۰(۱۵۰)؟ keV ۲۵۳٫۱۰۰۴۴(۴۴)؟ ۵۲(۱۴)(۴۸(+۱۷−۱۰))

نانو ثانیه

SF (نامشخص) (۱٫۲)(−؟) ۱۹۹۴ (۲۰۷Pb(۵۰Ti،‏ ۲n [۴۱]
۲۵۴Rf ۱۰۴ ۱۵۰ ۲۵۴٫۱۰۰۰۵(۳۰)؟ ۲۳(۳) نانو ثانیه (SF (۹۹٫۷٪ (نامشخص) ۰+ ۱۹۹۴ (۲۰۸Pb(۵۰Ti،‏ ۲n [۴۲]
(۰٫۳٪) α ۲۵۰No (۲۰۸Pb(۵۰Ti،‏ ۲n
۲۵۵Rf ۱۰۴ ۱۵۱ ۲۵۵٫۱۰۱۲۷(۱۲)؟ ۱٫۶۴(۱۱) ثانیه (SF (۵۲٪ (نامشخص) (۹٫۲−)؟ ۱۹۷۴ (۲۴۹Cf(۱۲C، ۴n [۴۳]
(α (۴۸٪ ۲۵۱No (۲۴۹Cf(۱۲C، ۴n
۲۵۶Rf ۱۰۴ ۱۵۲ ۲۵۶٫۱۰۱۱۵۲(۱۹) ۶٫۴۵(۱۴) میلی ثانیه (SF (۹۶٪ (نامشخص) ۰+ ۱۹۷۴ (۲۴۹Cf(۱۲C،‏ ۴n [۴۴]
(α (۶٪ ۲۵۲No (۲۴۹Cf(۱۲C،‏ ۴n
۲۵۷Rf ۱۰۴ ۱۵۳ ۲۵۷٫۱۰۲۹۱۸(۱۲)؟ ۴٫۷(۳) ثانیه (α (۷۹٪ ۲۵۳No (۱٫۲+) ۱۹۶۹ (۲۴۹Cf(۱۳C،‏ ۴n [۴۵]
(β+ (۱۸٪ ۲۵۷Lr (۲۴۹Cf(۱۳C،‏ ۴n
(SF (۲٫۴٪ (نامشخص) (۲۴۹Cf(۱۳C، ۴n
۲۵۷mRf ۱۱۴(۱۷) keV ۲۵۷٫۱۰۲۹۱۸(۱۲)؟ ۳٫۹(۴) ثانیه (SF (۲٫۴٪ (نامشخص) (۱۱٫۲−) ۱۹۶۹ (۲۴۹Cf(۱۳C،‏ ۴n [۴۶]
۲۵۸Rf ۱۰۴ ۱۵۴ ۲۵۸٫۱۰۳۴۳(۳) ۱۲(۲) میلی ثانیه (SF (۸۷٪ (نامشخص) ۰+ ۱۹۶۹ (۲۴۹Cf(۱۳C،‏ ۳n [۴۷]
(α (۱۳٪ ۲۵۴No (۲۴۹Cf(۱۳C،‏ ۳n
۲۵۹Rf ۱۰۴ ۱۵۵ ۲۵۹٫۱۰۵۶۰(۸)؟ ۲٫۸(۴) ثانیه (α (۹۳٪ ۲۵۵No ۷٫۲+؟ ۱۹۶۹ (۲۴۸Cm(۱۶O،‏ ۴n [۴۸]
(SF (۷٪ (نامشخص) (۲۴۸Cm(۱۶O،‏ ۴n
(β+ (۰٫۳٪ ۲۵۹Lr (۲۴۸Cm(۱۶O،‏ ۴n
۲۶۰Rf ۱۰۴ ۱۵۶ ۲۶۰٫۱۰۶۴۴(۲۲)؟ ۲۱(۱) میلی ثانیه (SF (۹۸٪ (نامشخص) ۰+ ۱۹۶۹ (۲۴۴Pu(۲۲Ne،‏ ۵n [۴۹]
(α (۲٪ ۲۵۶No (۲۴۴Pu(۲۲Ne،‏ ۵n
۲۶۱Rf ۱۰۴ ۱۵۷ ۲۶۱٫۱۰۸۷۷(۵) ۶۸ ثانیه (α (۷۶٪ ۲۵۷No ۹٫۲+؟ ۱۹۷۰ (۲۴۴Pu(۲۲Ne،‏ ۴n [۵۰][۵۱][۵۲]
(β+ (۱۴٪ ۲۶۱Lr (۲۴۴Pu(۲۲Ne،‏ ۴n
(SF (۱۰٪ (نامشخص) (۲۴۴Pu(۲۲Ne، ۴n
۲۶۱mRf ۷۰(۱۰۰)؟ keV ۲۶۱٫۱۰۸۷۷(۵) ۱٫۹(۴) ثانیه (SF (۷۳٪ (نامشخص) ٫۲+؟ ۲۰۰۱ [۵۳]
(α (۲۷٪ ۲۵۷No
۲۶۲Rf ۱۰۴ ۱۵۸ ۲۶۲٫۱۰۹۹۳(۲۴)؟ ۲٫۳(۴) ثانیه (SF (۹۹٫۲٪ (نامشخص) ۰+ ۱۹۹۶ (۲۶۳Db(e، νe [۵۴]
(α (۰٫۸٪ ۲۵۸No (۲۶۳Db(e، νe
۲۶۲mRf ۶۰۰(۴۰۰)؟ keV ۲۶۲٫۱۰۹۹۳(۲۴)؟ ۴۷(۵) میلی ثانیه SF (نامشخص) بسیار زیاد [۵۵]
۲۶۳Rf ۱۰۴ ۱۵۹ ۲۶۳٫۱۱۲۵(۲)؟ ۱۱(۳) دقیقه (SF (۷۰٪ (نامشخص) ۳٫۲+؟ ۱۹۹۹ (۲۶۳Db(e، νe [۵۶][۵۷]
(α (۳۰٪ ۲۵۹No (۲۶۳Db(e، νe
۲۶۵Rf ۱۰۴ ۱۶۱ ۲۶۵٫۱۱۶۶۸(۳۹)؟ ۱٫۰ دقیقه SF (نامشخص) ۲۰۱۰ (۲۶۹Sg(—، α [۵۸]
۲۶۶Rf ۱۰۴ ۱۶۲ ۲۶۶٫۱۱۸۱۷(۵۰)؟ ۲۳ ثانیه؟ SF (نامشخص) ۰+ ۲۰۰۷ (۲۶۶Db(e، νe [۵۹]
۲۶۷Rf ۱۰۴ ۱۶۳ ۲۶۷٫۱۲۱۷۹(۶۲)؟ ۱٫۳ ساعت SF (نامشخص) ۱۳٫۲−؟ ۲۰۰۴ (۲۷۱Sg(—، α) [۶۰]
۲۶۸Rf ۱۰۴ ۱۶۴ ۲۶۸٫۱۲۳۹۷(۷۷)؟ ۱٫۴ ثانیه؟ SF (نامشخص) ۰+ ۲۰۰۴ (۲۶۸Db(e، νe [۶۱]
۲۷۰Rf ۱۰۴ ۱۶۶ ۲۶۸٫۱۲۳۹۷(۷۷)؟ ۱٫۴ ثانیه؟ SF (نامشخص) ۰+ ۲۰۱۰ (۲۶۸Db(e، νe [۶۲]

طول عمر ایزوتوپ‌ها[ویرایش]

روند تجزیه رادرفوردیم - ۲۵۷
روند تجزیه رادرفوردیم-۲۵۷

در بین تمامی ایزوتوپ‌ها،‏ ایزوتوپ‌های سبک‌تر نیمه‌عمر‌های نسبتاً کوتاه‌تری دارند، برای مثال ۲۵۳Rf و ۲۵۴Rf نیمه‌عمری کمتر از ۵۰ میکروثانیه دارند. ۲۵۶Rf،‏ ۲۵۸Rf, ۲۶۰Rf پایدارتر و نیمه‌عمری حدود ۱۰٬۰۰۰ میکروثانیه یا ۱۰ میلی ثانیه دارند. ۲۵۵Rf،‏ ۲۵۷Rf، ‏۲۵۹Rf, ۲۶۲Rf به‌نسبت عمرهای بیشتر و نیمه‌عمر آنها از یک تا پنج ثانیه متغیر دارند. ۲۶۱Rf،‏ ۲۶۵Rf ,۲۶۳Rf در بهترین شرایط،‏ از دو تا سه دقیقه عمر دارند و این رقم گاهی به ۱۰ دقیقه هم می‌رسد. طولانی‌ترین نیمه‌عمر بین ایزوتوپ‌های رادرفوردیم متعلق است به یکی از سنگین‌ترین این ایزوتوپ‌ها؛ این ایزوتوپ ۲۶۷Rf است که نیمه‌عمری حدود ۱٫۳ ساعت دارد. نیمه‌عمر ۲۶۹Rf و ۲۷۱Rf ناشناخته است و از آن‌ها اطلاعاتی در دست نیست.[۶۳][۶۴]

تنها ایزوتوپی از رادرفوردیم که از طریق همجوشی هسته‌ای تشکیل شده،‏ ۲۶۲Rf است. ایزوتوپ‌های سنگین‌تری هم وجود دارند ولی به‌سرعت تجزیه می‌شوند. به‌جز ۲۶۲Rf تنها موردی که تأیید شده ۲۶۷Rf است، ولی در مورد آن ابهاماتی وجود دارد. دو ایزوتوپ ۲۶۶Rf و ۲۶۸Rf به‌عنوان محصول واپاشی دوبنیم (دو ایزوتوپ ۲۶۶Db و ۲۶۸Db) در حال گیراندازی الکترون دیده شده‌اند که نیمه‌عمر آن‌ها نسبت به شکافت خود به خود را اندکی بیشتر می‌سازد. به‌نظر می‌رسد که ۲۷۰Rf محصول واپاشی دوبنیم ۲۷۰Db است. هرچند که ۲۶۴Rf دیده نشده ولی نیمه‌عمر آن حدود ۵ ثانیه پیش‌بینی شده‌است.[۶۵]

در سال ۱۹۹۹ دانشمندان آمریکایی در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا اعلام کردند که موفق به دستیابی به ۳ اتم ۲۹۳Og[ع] شده‌اند ولی بعدها در سال ۲۰۰۱ مشخص شد که این ۳ اتم ۲۶۵Rf بوده، زیرا نیمه‌عمر آن‌ها با ۲۹۳Og مطابقت نداشته‌است.[۶۶]

کاربردهای احتمالی[ویرایش]

رادرفوردیم به علت ناپایداری و کمیاب بودن،[۶۷][۶۸] کاربرد تجاری ندارد؛[۶۹] هرچند که نسبت به دیگر عناصر سنگین بسیار پایدارتر است. در واقع در بین عناصر پسافرمیمی، تنها عنصری که از رادرفوردیم پایدارتر است دوبنیم می‌باشد. از رادرفوردیم می‌توان به‌دلیل پایداری ۲۶۷Rf در نیروگاه‌های هسته‌ای و سیکلوترون‌ها به‌عنوان هدف برای بمباران نوترونی برای کشف عناصر جدید استفاده کرد؛[۷۰] یا برخی ایزوتوپ‌های آن با نیمه‌عمرهای نسبتاً کمتر همچون ‏۲۶۳Rf در پزشکی هسته‌ای مورد استفاده قرار بگیرد.[۷۱]

تأثیر بر سلامتی[ویرایش]

رادرفوردیم پرتوزا است و قرار گرفتن در معرض پرتوهای آن سبب افزایش احتمال گسترش برخی بیماری‌های عمده مانند سرطان‌ها، تومورها و آسیب‌های ژنتیکی می‌شود؛[۷۲] با اینکه نیمه‌عمر رادرفوردیم بسیار کوتاه است و به عنصری دیگر تبدیل می‌شود ولی محصولات واپاشی آن که عمدتاً نوبلیم و لارنسیم است نیز پرتوزایند.

مسمومیت با رادرفوردیم می‌تواند به موارد زیر منجر شود:

خواص پیش‌بینی‌شده[ویرایش]

لایه‌های الکترونی رادرفوردیم

خواص شیمیایی[ویرایش]

رادرفوردیم اولین فلز واسطه و دومین عضو ۶d در بین فلزات واسطه است. محاسبات انرژی یونشی، شعاع اتمی،‏ اوربیتال اتمی و حالت پایه آن شبیه هافنیم است و شباهت چندانی به سرب ندارد. علت مقایسهٔ خواص رادرفوردیم با این دو فلز آن است که رادرفوردیم در زیر هافنیم و دیگر عناصر گروه ۴ یعنی تیتانیم (Ti) و زیرکونیم[غ] (Zr) جای دارد؛ و سرب هم که در سمت راست رادرفوردیم در جدول تناوبی قرار دارد فلزی پایه با خواص شیمیایی ثابت و عادی است. پیش‌بینی‌های ابتدایی در مورد خواص شیمیایی رادرفوردیم، محاسباتی بودند که نشان می‌دادند لایه‌های الکترونی آن می‌توانند به‌قدری قوی باشند که اوربیتال ۷p را نیز داشته باشد. این در حالی است که رادرفوردیم در واقع تا لایهٔ الکترونی ۶d را دارد. این محاسبات نشان می‌دادند که رادرفوردیم الکترون‌های ظرفیت ۶d۱، ۷p۱ و حتی ۷s۲، ۷p۲ را نیز داشته باشد. این نشان می‌داد که رادرفوردیم بیشتر مانند سرب رفتار می‌کند تا هافنیم. بعدها با محاسباتی دقیق‌تر ثابت شد که این ادعا مردود است و رادرفوردیم مانند سایر اعضای گروه ۴ رفتار می‌کند. ازاین‌رو می‌توان گفت که خصوصیات رادرفوردیم با عناصر گروه ۴ جدول تناوبی یعنی تیتانیم، زیرکونیم و هافنیم مطابقت دارد. برخی از خواص رادرفوردیم تنها در حالت گازی و محلول‌های آبی آن مشخص می‌شود مانند عدد اکسایش آن که برابر با ۴+ بوده و پیش‌بینی می‌شود که پتانسیل اکسید و احیا آن که بیش از ۱٫۷ ولت باشد.[۷۴]

در اینجا اوربیتال‌های رادرفوردیم مشاهده می‌شود:

۱s۲ ۲s۲ ۲p۶ ۳s۲ ۳p۶ ۳d۱۰ ۴s۲ ۴p۶ ۴d۱۰ ۴f۱۴ ۵s۲ ۵p۴ ۵d۱۰ ۵f۱۴ ۶s۲ ۶p۶ ۶d۲ ۷s۲

درست مانند زیرکونیم و هافنیم، پیش‌بینی شده که اکسید رادرفوردیم (RfO۲) دیرگدازی پایدار باشد که با هالوژن‌ها واکنش نشان دهد و Rf۴ تولید می‌کند (هالوژن مورد نظر است) که در تماس با آب به شکل RfO۲ به‌دست می‌آید. (یعنی با اکسیژن موجود در آب واکنش می‌دهد و ترکیب می‌شود) این مسئله پیشنهاد می‌دهد که رادرفوردیم،‏ جامدی فرّار است و مونومر رادرفوردیم در فاز گازی آن موجود است.[۷۵] در فاز آبی هم،‏ یون+Rf۴ از تیتانیم (IV) به‌مقدار کمتر هیدرولیز می‌شود هرچند که مقادیر آن تا حدودی به زیرکونیم و هافنیم شبیه است؛ در نتیجه این منجر به تولید یون +RfO۲ می‌شود. رفتار هالیدها با یون‌های هالید تشکیل یون‌های پیچیده را ممکن می‌سازد. استفاده از یون‌های کلرید و برمید؛ تولید هگزاهالیدهایی همچون و را ممکن می‌سازد. زیرکونیم و هافنیم برای تشکیل کمپلکس‌های فلوئور، تمایل دارند که به شکل -هپتا و -اکتا کمپلکس تشکیل دهند؛ بنابراین تولید یون رادرفوردیم در مقیاس‌های بزرگ‌تر با کمپلکس‌های ،‏ و امکان‌پذیر است.[۷۶]

خواص فیزیکی و اتمی[ویرایش]

پیش‌بینی می‌شود رادرفوردیم در شرایط عادی جامد بوده و فلزی بسیار سنگین با چگالی ۲۳٫۲ گرم بر سانتی‌متر مکعب باشد. این رقم در مقابل اُسمیم[ف] (۷۶Os،‏ سنگین‌ترین عنصری که چگالی آن اندازه‌گیری شده و چگالی‌اش برابر با ۲۲٫۶۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب است) اندکی بیشتر است. شعاع اتمی رادرفوردیم نزدیک ۱۵۰ پیکومتر تخمین زده شده‌است. در بین ایزوتوپ‌هایش ایزوتوپ‌های سنگین‌تر نیمه‌عمرهایی به‌نسبت کمتر نیز دارند به غیر از ۲۶۷Rf که به دلیل اثرات نسبیتی پایدارترین ایزوتوپ است.[۷۷] تثبیت نسبیتی مدار ۷s و بی‌ثبات شدن مدار ۶d موجب می‌شود که دو یون +Rf و +Rf۲ تشکیل شود و الکترون‌های ظرفیت خود را جایگزین الکترون‌های لایهٔ ۷d کند،‏ که برعکس رفتار هافنیم است.[۷۸]

شیمی آزمایشگاهی[ویرایش]

خلاصه‌ای از ترکیبات پیچیده و یون‌های رادرفوردیم
فرمول نام
RfCl۴ رادرفوردیم تتراکلرید،‏ کلرید رادرفوردیم (IV)
RfBr۴ رادرفوردیم تترابرمید،‏ برمید رادرفوردیم (IV)
RfOCl۲ رادرفوردیم اکسی کلرید،‏ رادرفوردیل (IV) کلرید
رادرفوردیم (IV) دی کلرید اکسید
RfCl۶]۲] هگزاکلرید رادرفوردات (IV)
RfF۶]۲] هگزافلوئورید رادرفوردات (IV)
[K۲[RfCl۶ پتاسیم هگزاکلرید رادرفوردات (IV)

فاز گازی[ویرایش]

مطالعات اولیه در خصوص خواص شیمیایی رادرفوردیم بر روی کروماتوگرافی گازی متمرکز شده بود که در تلاش برای تأکید مجدد بر کشف این عنصر در دوبنا صورت گرفت. اکتشافات اخیر نسبت به اکتشافات قدیمی در مورد شناسایی ترکیبات اصلی رادرفوردیم قابل اعتمادتر هستند و از ایزوتوپ پرتوزای ۲۶۱mRf برای این مطالعات استفاده شده‌است.[۷۹] هرچند که عمر طولانی ایزوتوپ ۲۶۷Rf (تولید شده در فروپاشی زنجیره‌ای از ۲۹۱Lv، ‏۲۸۷Fl و ۲۸۳Cn) ممکن بود[۸۰] برای آزمایش مفیدتر باشد. آزمایش‌ها متکی بر این انتظار بود که رادرفوردیم آغازگر سری ۶d خواهد شد و باید به شکل‌گیری یک مولکول که با توجه به طبیعت چهاروجهی مولکول،‏ یک تتراکلرید فرار باشد،‏ کمک کند.[۸۱][۸۲][۸۳] مولکولِ کلرید رادرفوردیم (IV) از کلرید هافنیم (HfCl۴) (IV) فرارتر است زیرا پیوندهای آن کووالانسی‌تر هستند. یک سری از آزمایش‌ها تأیید کردند که رادرفوردیم به‌عنوان یک عضو معمولی از گروه ۴ رفتار می‌کند و یک کلرید (RfCl۴) و برمید (RfBr۴) و همچنین یک اکسی کلرید (RfOCl۲) تشکیل می‌دهد. هنگامی که پتاسیم کلرید[ق] در فاز جامد به جای گاز با RfCl۴ ترکیب شد کاهش نوساناتی مشاهده شد که به‌شدت نشان‌دهندهٔ شکل‌گیری K۲RfCl۶ است.[۸۴]

فاز مایع[ویرایش]

انتظار می‌رود که آرایش الکترونی رادرفوردیم به شکل Rn] ۵f۱۴ ۶d۲ ۷s۲] باشد و در نتیجه رفتاری شبیه به هافنیم با آرایش الکترونیXe] ۴f۱۴ ۵d۲ ۶s۲] در گروه ۴ جدول تناوبی داشته باشد؛ بنابراین باید به‌آسانی هیدرات یون+Rf۴ را در یک محلول اسیدی قوی تولید کند و در اسیدهایی مانند هیدروکلریک اسید[ک]،‏ هیدروبرومیک اسید[گ] یا اسید هیدروفلوئوریک[ل] بتواند کمپلکس شیمیایی تشکیل دهد.[۸۵]

قطعی‌ترین مطالعات شیمیایی در خصوص رادرفوردیم توسط تیمی ژاپنی در مؤسسه انرژی اتمی ژاپن با استفاده از ایزوتوپ ۲۶۱mRf صورت گرفته‌است. آزمایش‌هایی مبنی بر استخراج رادرفوردیم از محلول‌های هیدروکلریک اسید حاوی توریم[م] و عناصر گروه ۴ یعنی رادرفوردیم،‏ هافنیم،‏ زیرکونیم و تیتانیم ثابت کردند که رادرفوردیم مانند آکتینیدها[ن] رفتار نمی‌کند. یک مقایسه با عناصر سبک‌تر گروه ۴،‏ آن را دقیقاً در همین گروه قرار داد و تشکیل کمپلکس هگزاکلرید رادرفوردات در محلول‌های کلریدی را نیز اثبات کرد که خود نیز شبیه هافنیم و زیرکونیم رفتار می‌کرد.[۸۶]

زمانی که آزمایش با اسید هیدروفلوئوریک انجام شد نتایجی بسیار مشابه به‌دست آمد. تفاوت‌ها در استخراج به‌عنوان ضعفِ میلِ ترکیب شدن برای یون فلوئور تفسیر شد که تولید یون هگزافلوئورید رادرفوردات را توضیح می‌دهد:[۸۷]

در اینجا انرژی تغییرات پیچیدهٔ شکل‌گیری واکنش‌های مشخص‌شده،‏ به اثرات نسبیتی تابع محاسبات چگالی هیدرات و هیدرولیز کمپلکس‌های فلوئور زیرکونیم،‏ هافنیم و رادرفوردیم بستگی دارد. آنیون فلوئور بررسی‌شده مخلوط هافنیم و اسید نیتریک[و] بوده که در آن ثابت تفکیک (Kd) زیرکونیم و هافنیم یکسان است و مقدار ثابت تفکیک رادرفوردیم از آن دو کمتر بوده‌است.[۸۸]

واژه‌نامه[ویرایش]

  1. Plutonium
  2. Zirconium tetrachloride
  3. Californium
  4. Hafnium
  5. Curium
  6. Berkelium
  7. Nobelium
  8. Titanium
  9. Dubnium
  10. Flerovium
  11. Moscovium
  12. Nihonium
  13. Kurchatovium
  14. Seaborgium
  15. Bohrium
  16. Hassium
  17. Meitnerium
  18. Mendelevium
  19. Fermium
  20. Lawrencium
  21. Oganesson
  22. Zirconium
  23. Osmium
  24. Potassium chloride
  25. Hydrochloric acid
  26. Hydrobromic acid
  27. Hydrofluoric acid
  28. Thorium
  29. Actinides
  30. Nitric acid

جستارهای وابسته[ویرایش]

یادداشت‌ها[ویرایش]

  1. «؟» نشانگر این است که چندین رقم برای موضوع مطرح شده و ارقام با یکدیگر اختلاف دارند. در اینجا رقمی که دفعات بیشتری تکرار شده یا دقیق تر بوده قرار داده شده‌است.
  2. اعداد داخل پرانتز میزان خطای اعداد می‌باشد. برای مثال در «۱۳‎(۵) میلی ثانیه» خطای نیمه‌عمر باعث می‌شود که میزان نیمه‌عمر از ۸ تا ۱۸ متغیر باشد و در «۲٫۸‎(۴)‎ ثانیه» میزان نیمه‌عمر از ۲٫۴ تا ۳٫۲ متغیر می‌باشد.

پانویس[ویرایش]

  1. Royal Chemical Society, Chemical data of the element rutherfordium.
  2. Royal Chemical Society, Chemical data of the element rutherfordium.
  3. Royal Chemical Society, Chemical data of the element rutherfordium.
  4. Royal Chemical Society, Chemical data of the element rutherfordium.
  5. Royal Chemical Society, Chemical data of the element rutherfordium.
  6. Royal Chemical Society, Chemical data of the element rutherfordium.
  7. Royal Chemical Society, Chemical data of the element rutherfordium.
  8. Royal Chemical Society, Chemical data of the element rutherfordium.
  9. Sonzogni, Interactive Chart of Nuclides.
  10. Sonzogni, Interactive Chart of Nuclides.
  11. Ellison, New Superheavy Element Isotopes, 3–2.
  12. Sonzogni, Interactive Chart of Nuclides.
  13. Barber, Discovery profiles of the transfermium elements, 1757–1814.
  14. Ghiorso, Positive Identification of Two Alpha-Particle-Emitting Isotopes of Element 104, 1317–1320.
  15. Bemis, X-Ray Identification of Element 104, 647–650.
  16. Ghiorso, Positive Identification of Two Alpha-Particle-Emitting Isotopes of Element 104, 1317–1320.
  17. Bemis, X-Ray Identification of Element 104, 647–650.
  18. Kratz, Critical evaluation of the chemical properties of the transactinide.
  19. Moody, The Chemistry of Superheavy Elements, 24–8.
  20. Stock, Encyclopedia of Nuclear Physics and its Applications.
  21. Türler, Evidence for relativistic effects in the chemistry of element 104, 272.
  22. Kratz, An EC-branch in the decay of 27-s 263Db: Evidence for the new isotope 263Rf, 61–62.
  23. Hofmann, The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams, 203–252.
  24. Hofmann, The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams, 203–252.
  25. Oganessian, Measurements of cross sections ....
  26. Oganessian, Heaviest nuclei from 48Ca induced reactions.
  27. Kratz, An EC-branch in the decay of 27-s 263Db: Evidence for the new isotope 263Rf, 60.
  28. Ellison, New Superheavy Element Isotopes, 3.
  29. Ellison, New Superheavy Element Isotopes, 1-3.
  30. Oganessian, Superheavy elements in D I Mendeleev's Periodic Table, 1077–1087.
  31. Dmitriev, Chemical Identification of Dubnium as a Decay Product of Element 115.
  32. Krebs, The history and use of our earth's chemical elements, 344.
  33. Oganessian, Synthesis of the isotope Nihonium-282 in the Np237+Ca48 fusion reaction.
  34. Hofmann, The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams, 203–252.
  35. Hofmann, The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams, 203–252.
  36. IUPAC, Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997), 2471–2474.
  37. Barber, Discovery profiles of the transfermium elements, 1757–1814.
  38. Ghiorso, Discovery of the transfermium elements, 1818–1817.
  39. Six New Isotopes of the Superheavy Elements Discovered Center.
  40. Heßberger, Spontaneous fission and alpha-decay properties of neutron deficient isotopes 104257−253 and 106258, 415–425.
  41. Heßberger, Spontaneous fission and alpha-decay properties of neutron deficient isotopes 104257−253 and 106258, 415–425.
  42. Heßberger, Spontaneous fission and alpha-decay properties of neutron deficient isotopes 104257−253 and 106258, 415–425.
  43. Heßberger, Spontaneous fission and alpha-decay properties of neutron deficient isotopes 104257−253 and 106258, 415–425.
  44. Heßberger, Spontaneous fission and alpha-decay properties of neutron deficient isotopes 104257−253 and 106258, 415–425.
  45. Ghiorso, Positive Identification of Two Alpha-Particle-Emitting Isotopes of Element 104, 1317–1320.
  46. Ghiorso, Positive Identification of Two Alpha-Particle-Emitting Isotopes of Element 104, 1317–1320.
  47. Ghiorso, Positive Identification of Two Alpha-Particle-Emitting Isotopes of Element 104, 1317–1320.
  48. Ghiorso, Positive Identification of Two Alpha-Particle-Emitting Isotopes of Element 104, 1317–1320.
  49. Barber, Discovery profiles of the transfermium elements, 1757–1814.
  50. Kratz, An EC-branch in the decay of 27-s 263Db: Evidence for the new isotope 263Rf, 59–62.
  51. Lane, Spontaneous fission properties of rutherfordium, 2893–2899.
  52. Kratz, An EC-branch in the decay of 27-s 263Db: Evidence for the new isotope 263Rf, 59–62.
  53. Lane, Spontaneous fission properties of rutherfordium, 2893–2899.
  54. Lane, Spontaneous fission properties of rutherfordium, 2893–2899.
  55. Lane, Spontaneous fission properties of rutherfordium, 2893–2899.
  56. Hofmann, The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams, 203–252.
  57. Oganessian, Synthesis of the isotope Nihonium-282 in the Np237+Ca48 fusion reaction.
  58. Dmitriev, Chemical Identification of Dubnium as a Decay Product of Element 115.
  59. Oganessian, Synthesis of the isotope Nihonium-282 in the Np237+Ca48 fusion reaction.
  60. Hofmann, The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams, 203–252.
  61. Stock, Encyclopedia of Nuclear Physics and its Applications.
  62. Stock, Encyclopedia of Nuclear Physics and its Applications.
  63. Kratz, Critical evaluation of the chemical properties of the transactinide.
  64. Nagame, Chemical properties of Rutherfordium (Rf) and Dubnium (Db) in the aqueous phase.
  65. Nagame, Chemical properties of Rutherfordium (Rf) and Dubnium (Db) in the aqueous phase.
  66. Kratz, An EC-branch in the decay of 27-s 263Db: Evidence for the new isotope 263Rf, 59.
  67. Kratz, Critical evaluation of the chemical properties of the transactinide.
  68. Nagame, Chemical properties of Rutherfordium (Rf) and Dubnium (Db) in the aqueous phase.
  69. Study.com، Rutherfordium: Uses, Facts & History.
  70. Study.com، Rutherfordium: Uses, Facts & History.
  71. Study.com، Rutherfordium: Uses, Facts & History.
  72. Centers for Disease Control and Prevention, Acute Radiation Syndrome.
  73. Donnelly, Acute radiation syndrome: assessment and management, 541–546.
  74. Kratz, Critical evaluation of the chemical properties of the transactinide.
  75. Nagame, Chemical properties of Rutherfordium (Rf) and Dubnium (Db) in the aqueous phase.
  76. Nagame, Chemical properties of Rutherfordium (Rf) and Dubnium (Db) in the aqueous phase.
  77. Nagame, Chemical studies on Rutherfordium at JAERI.
  78. Hofmann, The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams, 203–252.
  79. Nagame, Chemical studies on Rutherfordium at JAERI.
  80. Moody, The Chemistry of Superheavy Elements, 24–8.
  81. Türler, Evidence for relativistic effects in the chemistry of element 104, 271–273.
  82. Nagame, Chemical studies on Rutherfordium at JAERI.
  83. Oganessian, Superheavy elements in D I Mendeleev's Periodic Table, 1077–1087.
  84. Gäggeler, Lecture Course Texas A&M: Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements.
  85. Nagame, Chemical studies on Rutherfordium at JAERI.
  86. Nagame, Chemical studies on Rutherfordium at JAERI.
  87. Nagame, Chemical properties of Rutherfordium (Rf) and Dubnium (Db) in the aqueous phase.
  88. Nagame, Chemical properties of Rutherfordium (Rf) and Dubnium (Db) in the aqueous phase.

منابع[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]

در پروژه‌های خواهر می‌توانید در مورد رادرفوردیم اطلاعات بیشتری بیابید.


Search Wiktionary در میان واژه‌ها از ویکی‌واژه
Search Wikibooks در میان کتاب‌ها از ویکی‌کتاب
Search Commons در میان تصویرها و رسانه‌ها از ویکی‌انبار
گروه → ۱ ۲ ۳ ۴ ۵ ۶ ۷ ۸ ۹ ۱۰ ۱۱ ۱۲ ۱۳ ۱۴ ‍۱۵ ۱۶ ۱۷ ۱۸
↓ دوره
۱ H
۱٫۰۰۸

He
۴٫۰۰۳
۲ Li
۶٫۹۴۱
Be
۹٫۰۱۲

B
۱۰٫۸۱
C
۱۲٫۰۱
N
۱۴٫۰۱
O
۱۶٫۰۰
F
۱۹٫۰۰
Ne
۲۰٫۱۸
۳ Na
۲۲٫۹۹
Mg
۲۴٫۳۱

Al
۲۶٫۹۸
Si
۲۸٫۰۹
P
۳۰٫۹۷
S
۳۲٫۰۷
Cl
۳۵٫۴۵
Ar
۳۹٫۹۵
۴ K
۳۹٫۱۰
Ca
۴۰٫۰۸
Sc
۴۴٫۹۶
Ti
۴۷٫۸۷
V
۵۰٫۹۴
Cr
۵۲٫۰۰
Mn
۵۴٫۹۴
Fe
۵۵٫۸۴
Co
۵۸٫۹۳
Ni
۵۸٫۶۹
Cu
۶۳٫۵۵
Zn
۶۵٫۳۹
Ga
۶۹٫۷۲
Ge
۷۲٫۶۳
As
۷۴٫۹۲
Se
۷۸٫۹۶
Br
۷۹٫۹۰
Kr
۸۳٫۸۰
۵ Rb
۸۵٫۴۷
Sr
۸۷٫۶۲
Y
۸۸٫۹۱
Zr
۹۱٫۲۲
Nb
۹۲٫۹۱
Mo
۹۵٫۹۴
Tc
[۹۸]
Ru
۱۰۱٫۰۷
Rh
۱۰۲٫۹۱
Pd
۱۰۶٫۴۲
Ag
۱۰۷٫۸۷
Cd
۱۱۲٫۴۱
In
۱۱۴٫۸۲
Sn
۱۱۸٫۷۱
Sb
۱۲۱٫۷۶
Te
۱۲۷٫۶۰
I
۱۲۶٫۹۰
Xe
۱۳۱٫۲۹
۶ Cs
۱۳۲٫۹۱
Ba
۱۳۷٫۳۳
1 asterisk Hf
۱۷۸٫۴۹
Ta
۱۸۰٫۹۵
W
۱۸۳٫۸۴
Re
۱۸۶٫۲۱
Os
۱۹۰٫۲۳
Ir
۱۹۲٫۲۲
Pt
۱۹۵٫۰۸
Au
۱۹۶٫۹۷
Hg
۲۰۰٫۵۹
Tl
۲۰۴٫۳۸
Pb
۲۰۷٫۲
Bi
۲۰۸٫۹۸
Po
[۲۱۰]
At
[۲۱۰]
Rn
[۲۲۲]
۷ Fr
[۲۲۳]
Ra
[۲۲۶]
1 asterisk Rf
[۲۶۷]
Db
[۲۶۸]
Sg
[۲۶۹]
Bh
[۲۷۰]
Hs
[۲۶۹]
Mt
[۲۷۸]
Ds
[۲۸۱]
Rg
[۲۸۱]
Cn
[۲۸۵]
Nh
[۲۸۶]
Fl
[۲۸۹]
Mc
[۲۸۹]
Lv
[۲۹۳]
Ts
[۲۹۴]
Og
[۲۹۴]

لانتانیدها  La
۱۳۸٫۹۱
Ce
۱۴۰٫۱۲
Pr
۱۴۰٫۹۱
Nd
۱۴۴٫۲۴
Pm
[۱۴۵]
Sm
۱۵۰٫۳۶
Eu
۱۵۱٫۹۶
Gd
۱۵۷٫۲۵
Tb
۱۵۸٫۹۳
Dy
۱۶۲٫۵۰
Ho
۱۶۴٫۹۳
Er
۱۶۷٫۲۶
Tm
۱۶۸٫۹۳
Yb
۱۷۳٫۰۴
Lu
۱۷۴٫۹۷
**  آکتینیدها  Ac
[۲۲۷]
Th
۲۳۲٫۰۴
Pa
۲۳۱٫۰۴
U
۲۳۸٫۰۳
Np
[۲۳۷]
Pu
[۲۴۴]
Am
[۲۴۳]
Cm
[۲۴۷]
Bk
[۲۴۷]
Cf
[۲۵۱]
Es
[۲۵۲]
Fm
[۲۵۷]
Md
[۲۵۸]
No
[۲۵۹]
Lr
[۲۶۲]
رنگ عدد اتمی فاز ماده را نشان می‌دهد.
(در شرایط استاندارد دما و فشار: 0 °C و ۱ اتمسفر):
سیاه=جامد سبز=مایع قرمز=گاز خاکستری=ناشناخته
حاشیه خانه‌های جدول فراوانی طبیعی را نشان می‌دهد:
 
دیرینه از واپاشی مصنوعی
Rutherfordium, 104Rf
Rutherfordium
Pronunciation/ˌrʌðərˈfɔːrdiəm/ (About this soundlisten) (RUDH-ər-FOR-dee-əm)
Mass number[267]
Rutherfordium in the periodic table
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Hf

Rf

(Upo)
lawrenciumrutherfordiumdubnium
Atomic number (Z)104
Groupgroup 4
Periodperiod 7
Blockd-block
Element category  Transition metal
Electron configuration[Rn] 5f14 6d2 7s2[1][2]
Electrons per shell2, 8, 18, 32, 32, 10, 2
Physical properties
Phase at STPsolid (predicted)[1][2]
Melting point2400 K ​(2100 °C, ​3800 °F) (predicted)[1][2]
Boiling point5800 K ​(5500 °C, ​9900 °F) (predicted)[1][2]
Density (near r.t.)23.2 g/cm3 (predicted)[1][2][3]
Atomic properties
Oxidation states(+2), (+3), +4[1][2][3] (parenthesized: prediction)
Ionization energies
  • 1st: 580 kJ/mol
  • 2nd: 1390 kJ/mol
  • 3rd: 2300 kJ/mol
  • (more) (all but first estimated)[2]
Atomic radiusempirical: 150 pm (estimated)[2]
Covalent radius157 pm (estimated)[1]
Other properties
Natural occurrencesynthetic
Crystal structurehexagonal close-packed (hcp)
Hexagonal close-packed crystal structure for rutherfordium

(predicted)[4]
CAS Number53850-36-5
History
Namingafter Ernest Rutherford
DiscoveryJoint Institute for Nuclear Research and Lawrence Berkeley National Laboratory (1964, 1969)
Main isotopes of rutherfordium
Iso­tope Abun­dance Half-life (t1/2) Decay mode Pro­duct
261Rf syn 70 s[5] >80% α 257No
<15% ε 261Lr
<10% SF
263Rf syn 15 min[5] <100% SF
~30% α 259No
265Rf syn 1.1 min[6] SF
266Rf syn 23 s? SF
267Rf syn 1.3 h[5] SF
| references

Rutherfordium is a synthetic chemical element with the symbol Rf and atomic number 104, named after New Zealand physicist Ernest Rutherford. As a synthetic element, it is not found in nature and can only be created in a laboratory. It is radioactive; the most stable known isotope, 267Rf, has a half-life of approximately 1.3 hours.

In the periodic table of the elements, it is a d-block element and the second of the fourth-row transition elements. It is a member of the 7th period and belongs to the group 4 elements. Chemistry experiments have confirmed that rutherfordium behaves as the heavier homologue to hafnium in group 4. The chemical properties of rutherfordium are characterized only partly. They compare well with the chemistry of the other group 4 elements, even though some calculations had indicated that the element might show significantly different properties due to relativistic effects.

In the 1960s, small amounts of rutherfordium were produced in the Joint Institute for Nuclear Research in the former Soviet Union and at Lawrence Berkeley National Laboratory in California.[7] The priority of the discovery and therefore the naming of the element was disputed between Soviet and American scientists, and it was not until 1997 that International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) established rutherfordium as the official name for the element.

History

Discovery

Rutherfordium was reportedly first detected in 1964 at the Joint Institute of Nuclear Research at Dubna (then in the Soviet Union). Researchers there bombarded a plutonium-242 target with neon-22 ions and separated the reaction products by gradient thermochromatography after conversion to chlorides by interaction with ZrCl4. The team identified spontaneous fission activity contained within a volatile chloride portraying eka-hafnium properties. Although a half-life was not accurately determined, later calculations indicated that the product was most likely rutherfordium-259 (abbreviated as 259Rf in standard notation):[8]

242
94
Pu
+ 22
10
Ne
264−x
104
Rf
264−x
104
Rf
Cl4

In 1969, researchers at the University of California, Berkeley conclusively synthesized the element by bombarding a californium-249 target with carbon-12 ions and measured the alpha decay of 257Rf, correlated with the daughter decay of nobelium-253:[9]

249
98
Cf
+ 12
6
C
257
104
Rf
+ 4
n

The American synthesis was independently confirmed in 1973 and secured the identification of rutherfordium as the parent by the observation of K-alpha X-rays in the elemental signature of the 257Rf decay product, nobelium-253.[10]

Naming controversy

Element 104 was eventually named after Ernest Rutherford

The Russian scientists proposed the name kurchatovium and the American scientists suggested the name rutherfordium for the new element.[11] In 1992, the IUPAC/IUPAP Transfermium Working Group (TWG) assessed the claims of discovery and concluded that both teams provided contemporaneous evidence to the synthesis of element 104 and that credit should be shared between the two groups.[8]

The American group wrote a scathing response to the findings of the TWG, stating that they had given too much emphasis on the results from the Dubna group. In particular they pointed out that the Russian group had altered the details of their claims several times over a period of 20 years, a fact that the Russian team does not deny. They also stressed that the TWG had given too much credence to the chemistry experiments performed by the Russians and accused the TWG of not having appropriately qualified personnel on the committee. The TWG responded by saying that this was not the case and having assessed each point raised by the American group said that they found no reason to alter their conclusion regarding priority of discovery.[12] The IUPAC finally used the name suggested by the American team (rutherfordium) which may in some way reflect a change of opinion.[13]

As a consequence of the initial competing claims of discovery, an element naming controversy arose. Since the Soviets claimed to have first detected the new element they suggested the name kurchatovium (Ku) in honor of Igor Kurchatov (1903–1960), former head of Soviet nuclear research. This name had been used in books of the Soviet Bloc as the official name of the element. The Americans, however, proposed rutherfordium (Rf) for the new element to honor Ernest Rutherford, who is known as the "father" of nuclear physics. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) adopted unnilquadium (Unq) as a temporary, systematic element name, derived from the Latin names for digits 1, 0, and 4. In 1994, IUPAC suggested the name dubnium (Db) to be used since rutherfordium was suggested for element 106 and IUPAC felt that the Dubna team should be recognized for their contributions. However, there was still a dispute over the names of elements 104–107. In 1997 the teams involved resolved the dispute and adopted the current name rutherfordium. The name dubnium was given to element 105 at the same time.[13]

Isotopes

Isotope half-lives and discovery years
Isotope
Half-life
[5]
Decay
mode[5]
Discovery
year
Reaction
253Rf 48 μs α, SF 1994 204Pb(50Ti,n)[14]
254Rf 23 μs SF 1994 206Pb(50Ti,2n)[14]
255Rf 2.3 s ε?, α, SF 1974 207Pb(50Ti,2n)[15]
256Rf 6.4 ms α, SF 1974 208Pb(50Ti,2n)[15]
257Rf 4.7 s ε, α, SF 1969 249Cf(12C,4n)[9]
257mRf 4.1 s ε, α, SF 1969 249Cf(12C,4n)[9]
258Rf 14.7 ms α, SF 1969 249Cf(13C,4n)[9]
259Rf 3.2 s α, SF 1969 249Cf(13C,3n)[9]
259mRf 2.5 s ε 1969 249Cf(13C,3n)[9]
260Rf 21 ms α, SF 1969 248Cm(16O,4n)[8]
261Rf 78 s α, SF 1970 248Cm(18O,5n)[16]
261mRf 4 s ε, α, SF 2001 244Pu(22Ne,5n)[17]
262Rf 2.3 s α, SF 1996 244Pu(22Ne,4n)[18]
263Rf 15 min α, SF 1999 263Db(
e
,
ν
e
)[19]
263mRf ? 8 s α, SF 1999 263Db(
e
,
ν
e
)[19]
265Rf 1.1 min[6] SF 2010 269Sg(—,α)[20]
266Rf 23 s? SF 2007? 266Db(
e
,
ν
e
)?[21][22]
267Rf 1.3 h SF 2004 271Sg(—,α)[23]
268Rf 1.4 s? SF 2004? 268Db(
e
,
ν
e
)?[22][24]
270Rf 20 ms?[25] SF 2010? 270Db(
e
,
ν
e
)?[26]

Rutherfordium has no stable or naturally occurring isotopes. Several radioactive isotopes have been synthesized in the laboratory, either by fusing two atoms or by observing the decay of heavier elements. Sixteen different isotopes have been reported with atomic masses from 253 to 270 (with the exceptions of 264 and 269). Most of these decay predominantly through spontaneous fission pathways.[5][27]

Stability and half-lives

Out of isotopes whose half-lives are known, the lighter isotopes usually have shorter half-lives; half-lives of under 50 μs for 253Rf and 254Rf were observed. 256Rf, 258Rf, 260Rf are more stable at around 10 ms, 255Rf, 257Rf, 259Rf, and 262Rf live between 1 and 5 seconds, and 261Rf, 265Rf, and 263Rf are more stable, at around 1.1, 1.5, and 10 minutes respectively. The heaviest isotopes are the most stable, with 267Rf having a measured half-life of about 1.3 hours.[5]

The lightest isotopes were synthesized by direct fusion between two lighter nuclei and as decay products. The heaviest isotope produced by direct fusion is 262Rf; heavier isotopes have only been observed as decay products of elements with larger atomic numbers, of which only 267Rf has been confirmed. The heavy isotopes 266Rf and 268Rf have also been observed as electron capture daughters of the dubnium isotopes 266Db and 268Db, but have short half-lives to spontaneous fission. It seems likely that the same is true of 270Rf, a likely daughter of 270Db.[26]

In 1999, American scientists at the University of California, Berkeley, announced that they had succeeded in synthesizing three atoms of 293Og.[28] These parent nuclei were reported to have successively emitted seven alpha particles to form 265Rf nuclei, but their claim was retracted in 2001.[29] This isotope was later discovered in 2010 as the final product in the decay chain of 285Fl.[6][20]

Predicted properties

Chemical

Rutherfordium is the first transactinide element and the second member of the 6d series of transition metals. Calculations on its ionization potentials, atomic radius, as well as radii, orbital energies, and ground levels of its ionized states are similar to that of hafnium and very different from that of lead. Therefore, it was concluded that rutherfordium's basic properties will resemble those of other group 4 elements, below titanium, zirconium, and hafnium.[19][30] Some of its properties were determined by gas-phase experiments and aqueous chemistry. The oxidation state +4 is the only stable state for the latter two elements and therefore rutherfordium should also exhibit a stable +4 state.[30] In addition, rutherfordium is also expected to be able to form a less stable +3 state.[2] The standard reduction potential of the Rf4+/Rf couple is predicted to be higher than −1.7 V.[3]

Initial predictions of the chemical properties of rutherfordium were based on calculations which indicated that the relativistic effects on the electron shell might be strong enough that the 7p orbitals would have a lower energy level than the 6d orbitals, giving it a valence electron configuration of 6d1 7s2 7p1 or even 7s2 7p2, therefore making the element behave more like lead than hafnium. With better calculation methods and experimental studies of the chemical properties of rutherfordium compounds it could be shown that this does not happen and that rutherfordium instead behaves like the rest of the group 4 elements.[2][30] Later it was shown in ab initio calculations with the high level of accuracy[31][32][33] that the Rf atom has the ground state with the 6d2 7s2 valence configuration and the low-lying excited 6d1 7s2 7p1 state with the excitation energy of only 0.3÷0.5 eV.

In an analogous manner to zirconium and hafnium, rutherfordium is projected to form a very stable, refractory oxide, RfO2. It reacts with halogens to form tetrahalides, RfX4, which hydrolyze on contact with water to form oxyhalides RfOX2. The tetrahalides are volatile solids existing as monomeric tetrahedral molecules in the vapor phase.[30]

In the aqueous phase, the Rf4+ ion hydrolyzes less than titanium(IV) and to a similar extent as zirconium and hafnium, thus resulting in the RfO2+ ion. Treatment of the halides with halide ions promotes the formation of complex ions. The use of chloride and bromide ions produces the hexahalide complexes RfCl2−
6
and RfBr2−
6
. For the fluoride complexes, zirconium and hafnium tend to form hepta- and octa- complexes. Thus, for the larger rutherfordium ion, the complexes RfF2−
6
, RfF3−
7
and RfF4−
8
are possible.[30]

Physical and atomic

Rutherfordium is expected to be a solid under normal conditions and assume a hexagonal close-packed crystal structure (c/a = 1.61), similar to its lighter congener hafnium.[4] It should be a very heavy metal with a density of around 23.2 g/cm3; in comparison, the densest known element that has had its density measured, osmium, has a density of 22.61 g/cm3. This results from rutherfordium's high atomic weight, the lanthanide and actinide contractions, and relativistic effects, although production of enough rutherfordium to measure this quantity would be impractical, and the sample would quickly decay. The atomic radius for rutherfordium is expected to be around 150 pm. Due to the relativistic stabilization of the 7s orbital and destabilization of the 6d orbital, the Rf+ and Rf2+ ions are predicted to give up 6d electrons instead of 7s electrons, which is the opposite of the behavior of its lighter homologues.[2] When under high pressure (variously calculated as 72 or ~50 GPa), rutherfordium is expected to transition to a body-centered cubic crystal structure; hafnium transforms to this structure at 71±1 GPa, but has an intermediate ω structure that it transforms to at 38±8 GPa that is lacking for rutherfordium.[34]

Experimental chemistry

Summary of compounds and complex ions
Formula Names
RfCl4 rutherfordium tetrachloride, rutherfordium(IV) chloride
RfBr4 rutherfordium tetrabromide, rutherfordium(IV) bromide
RfOCl2 rutherfordium oxychloride, rutherfordyl(IV) chloride,
rutherfordium(IV) dichloride oxide
[RfCl6]2− hexachlororutherfordate(IV)
[RfF6]2− hexafluororutherfordate(IV)
K2[RfCl6] potassium hexachlororutherfordate(IV)

Gas phase

The tetrahedral structure of the RfCl4 molecule

Early work on the study of the chemistry of rutherfordium focused on gas thermochromatography and measurement of relative deposition temperature adsorption curves. The initial work was carried out at Dubna in an attempt to reaffirm their discovery of the element. Recent work is more reliable regarding the identification of the parent rutherfordium radioisotopes. The isotope 261mRf has been used for these studies,[30] though the long-lived isotope 267Rf (produced in the decay chains of 291Lv, 287Fl, and 283Cn) may be advantageous for future experiments.[35] The experiments relied on the expectation that rutherfordium would begin the new 6d series of elements and should therefore form a volatile tetrachloride due to the tetrahedral nature of the molecule.[30][36][37] Rutherfordium(IV) chloride is more volatile than its lighter homologue hafnium(IV) chloride (HfCl4) because its bonds are more covalent.[2]

A series of experiments confirmed that rutherfordium behaves as a typical member of group 4, forming a tetravalent chloride (RfCl4) and bromide (RfBr4) as well as an oxychloride (RfOCl2). A decreased volatility was observed for RfCl
4
when potassium chloride is provided as the solid phase instead of gas, highly indicative of the formation of nonvolatile K
2
RfCl
6
mixed salt.[19][30][38]

Aqueous phase

Rutherfordium is expected to have the electron configuration [Rn]5f14 6d2 7s2 and therefore behave as the heavier homologue of hafnium in group 4 of the periodic table. It should therefore readily form a hydrated Rf4+ ion in strong acid solution and should readily form complexes in hydrochloric acid, hydrobromic or hydrofluoric acid solutions.[30]

The most conclusive aqueous chemistry studies of rutherfordium have been performed by the Japanese team at Japan Atomic Energy Research Institute using the isotope 261mRf. Extraction experiments from hydrochloric acid solutions using isotopes of rutherfordium, hafnium, zirconium, as well as the pseudo-group 4 element thorium have proved a non-actinide behavior for rutherfordium. A comparison with its lighter homologues placed rutherfordium firmly in group 4 and indicated the formation of a hexachlororutherfordate complex in chloride solutions, in a manner similar to hafnium and zirconium.[30][39]

261m
Rf4+
+ 6 Cl
[261mRfCl
6
]2−

Very similar results were observed in hydrofluoric acid solutions. Differences in the extraction curves were interpreted as a weaker affinity for fluoride ion and the formation of the hexafluororutherfordate ion, whereas hafnium and zirconium ions complex seven or eight fluoride ions at the concentrations used:[30]

261m
Rf4+
+ 6 F
[261mRfF
6
]2−

See also

References

  1. ^ a b c d e f g "Rutherfordium". Royal Chemical Society. Retrieved 2019-09-21.
  2. ^ a b c d e f g h i j k l Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria (2006). "Transactinides and the future elements". In Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd ed.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5.
  3. ^ a b c Fricke, Burkhard (1975). "Superheavy elements: a prediction of their chemical and physical properties". Recent Impact of Physics on Inorganic Chemistry. Structure and Bonding. 21: 89–144. doi:10.1007/BFb0116498. ISBN 978-3-540-07109-9. Retrieved 4 October 2013.
  4. ^ a b Östlin, A.; Vitos, L. (2011). "First-principles calculation of the structural stability of 6d transition metals". Physical Review B. 84 (11): 113104. Bibcode:2011PhRvB..84k3104O. doi:10.1103/PhysRevB.84.113104.
  5. ^ a b c d e f g Sonzogni, Alejandro. "Interactive Chart of Nuclides". National Nuclear Data Center: Brookhaven National Laboratory. Retrieved 2008-06-06.
  6. ^ a b c Utyonkov, V. K.; Brewer, N. T.; Oganessian, Yu. Ts.; Rykaczewski, K. P.; Abdullin, F. Sh.; Dimitriev, S. N.; Grzywacz, R. K.; Itkis, M. G.; Miernik, K.; Polyakov, A. N.; Roberto, J. B.; Sagaidak, R. N.; Shirokovsky, I. V.; Shumeiko, M. V.; Tsyganov, Yu. S.; Voinov, A. A.; Subbotin, V. G.; Sukhov, A. M.; Karpov, A. V.; Popeko, A. G.; Sabel'nikov, A. V.; Svirikhin, A. I.; Vostokin, G. K.; Hamilton, J. H.; Kovrinzhykh, N. D.; Schlattauer, L.; Stoyer, M. A.; Gan, Z.; Huang, W. X.; Ma, L. (30 January 2018). "Neutron-deficient superheavy nuclei obtained in the 240Pu+48Ca reaction". Physical Review C. 97 (14320): 014320. Bibcode:2018PhRvC..97a4320U. doi:10.1103/PhysRevC.97.014320.
  7. ^ "Rutherfordium - Element information, properties and uses | Periodic Table". www.rsc.org. Retrieved 2016-12-09.
  8. ^ a b c Barber, R. C.; Greenwood, N. N.; Hrynkiewicz, A. Z.; Jeannin, Y. P.; Lefort, M.; Sakai, M.; Ulehla, I.; Wapstra, A. P.; Wilkinson, D. H. (1993). "Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements". Pure and Applied Chemistry. 65 (8): 1757–1814. doi:10.1351/pac199365081757.
  9. ^ a b c d e f Ghiorso, A.; Nurmia, M.; Harris, J.; Eskola, K.; Eskola, P. (1969). "Positive Identification of Two Alpha-Particle-Emitting Isotopes of Element 104" (PDF). Physical Review Letters. 22 (24): 1317–1320. Bibcode:1969PhRvL..22.1317G. doi:10.1103/PhysRevLett.22.1317.
  10. ^ Bemis, C. E.; Silva, R.; Hensley, D.; Keller, O.; Tarrant, J.; Hunt, L.; Dittner, P.; Hahn, R.; Goodman, C. (1973). "X-Ray Identification of Element 104". Physical Review Letters. 31 (10): 647–650. Bibcode:1973PhRvL..31..647B. doi:10.1103/PhysRevLett.31.647.
  11. ^ "Rutherfordium". Rsc.org. Retrieved 2010-09-04.
  12. ^ Ghiorso, A.; Seaborg, G. T.; Organessian, Yu. Ts.; Zvara, I.; Armbruster, P.; Hessberger, F. P.; Hofmann, S.; Leino, M.; Munzenberg, G.; Reisdorf, W.; Schmidt, K.-H. (1993). "Responses on 'Discovery of the transfermium elements' by Lawrence Berkeley Laboratory, California; Joint Institute for Nuclear Research, Dubna; and Gesellschaft fur Schwerionenforschung, Darmstadt followed by reply to responses by the Transfermium Working Group". Pure and Applied Chemistry. 65 (8): 1815–1824. doi:10.1351/pac199365081815.
  13. ^ a b "Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997)". Pure and Applied Chemistry. 69 (12): 2471–2474. 1997. doi:10.1351/pac199769122471.
  14. ^ a b Heßberger, F. P.; Hofmann, S.; Ninov, V.; Armbruster, P.; Folger, H.; Münzenberg, G.; Schött, H. J.; Popeko, A. K.; et al. (1997). "Spontaneous fission and alpha-decay properties of neutron deficient isotopes 257−253104 and 258106". Zeitschrift für Physik A. 359 (4): 415. Bibcode:1997ZPhyA.359..415A. doi:10.1007/s002180050422.
  15. ^ a b Heßberger, F. P.; Hofmann, S.; Ackermann, D.; Ninov, V.; Leino, M.; Münzenberg, G.; Saro, S.; Lavrentev, A.; et al. (2001). "Decay properties of neutron-deficient isotopes 256,257Db, 255Rf, 252,253Lr". European Physical Journal A. 12 (1): 57–67. Bibcode:2001EPJA...12...57H. doi:10.1007/s100500170039.
  16. ^ Ghiorso, A.; Nurmia, M.; Eskola, K.; Eskola P. (1970). "261Rf; new isotope of element 104". Physics Letters B. 32 (2): 95–98. Bibcode:1970PhLB...32...95G. doi:10.1016/0370-2693(70)90595-2.
  17. ^ Dressler, R. & Türler, A. "Evidence for isomeric states in 261Rf" (PDF). PSI Annual Report 2001. Archived from the original (PDF) on 2011-07-07. Retrieved 2008-01-29. Cite journal requires |journal= (help)
  18. ^ Lane, M. R.; Gregorich, K.; Lee, D.; Mohar, M.; Hsu, M.; Kacher, C.; Kadkhodayan, B.; Neu, M.; et al. (1996). "Spontaneous fission properties of 104262Rf". Physical Review C. 53 (6): 2893–2899. Bibcode:1996PhRvC..53.2893L. doi:10.1103/PhysRevC.53.2893.
  19. ^ a b c d Kratz, J. V.; Nähler, A.; Rieth, U.; Kronenberg, A.; Kuczewski, B.; Strub, E.; Brüchle, W.; Schädel, M.; et al. (2003). "An EC-branch in the decay of 27-s263Db: Evidence for the new isotope263Rf" (PDF). Radiochim. Acta. 91 (1–2003): 59–62. doi:10.1524/ract.91.1.59.19010. Archived from the original (PDF) on 2009-02-25.
  20. ^ a b Ellison, P.; Gregorich, K.; Berryman, J.; Bleuel, D.; Clark, R.; Dragojević, I.; Dvorak, J.; Fallon, P.; Fineman-Sotomayor, C.; et al. (2010). "New Superheavy Element Isotopes: 242Pu(48Ca,5n)285114". Physical Review Letters. 105 (18): 182701. Bibcode:2010PhRvL.105r2701E. doi:10.1103/PhysRevLett.105.182701. PMID 21231101.
  21. ^ Oganessian, Yu. Ts.; et al. (2007). "Synthesis of the isotope 282113 in the Np237+Ca48 fusion reaction". Physical Review C. 76 (1): 011601. Bibcode:2007PhRvC..76a1601O. doi:10.1103/PhysRevC.76.011601.
  22. ^ a b Oganessian, Yuri (8 February 2012). "Nuclei in the "Island of Stability" of Superheavy Elements". Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing. 337: 012005. doi:10.1088/1742-6596/337/1/012005. ISSN 1742-6596.
  23. ^ Hofmann, S. (2009). "Superheavy Elements". The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams, Vol. III Lecture Notes in Physics. Lecture Notes in Physics. 764. Springer. pp. 203–252. doi:10.1007/978-3-540-85839-3_6. ISBN 978-3-540-85838-6.
  24. ^ Dmitriev, S N; Eichler, R; Bruchertseifer, H; Itkis, M G; Utyonkov, V K; Aggeler, H W; Lobanov, Yu V; Sokol, E A; Oganessian, Yu T; Wild, J F; Aksenov, N V; Vostokin, G K; Shishkin, S V; Tsyganov, Yu S; Stoyer, M A; Kenneally, J M; Shaughnessy, D A; Schumann, D; Eremin, A V; Hussonnois, M; Wilk, P A; Chepigin, V I (15 October 2004). "Chemical Identification of Dubnium as a Decay Product of Element 115 Produced in the Reaction 48Ca+243Am". CERN Document Server. Retrieved 5 April 2019.
  25. ^ Fritz Peter Heßberger. "Exploration of Nuclear Structure and Decay of Heaviest Elements at GSI - SHIP". agenda.infn.it. Retrieved 2016-09-10.
  26. ^ a b Stock, Reinhard (13 September 2013). Encyclopedia of Nuclear Physics and its Applications. John Wiley & Sons. p. 305. ISBN 978-3-527-64926-6. OCLC 867630862.
  27. ^ "Six New Isotopes of the Superheavy Elements Discovered". Berkeley Lab News Center. 26 October 2010. Retrieved 5 April 2019.
  28. ^ Ninov, Viktor; et al. (1999). "Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of 86
    Kr
    with 208
    Pb
    "
    . Physical Review Letters. 83 (6): 1104–1107. Bibcode:1999PhRvL..83.1104N. doi:10.1103/PhysRevLett.83.1104.
  29. ^ "Results of Element 118 Experiment Retracted". Berkeley Lab Research News. 21 July 2001. Archived from the original on 29 January 2008. Retrieved 5 April 2019.
  30. ^ a b c d e f g h i j k Kratz, J. V. (2003). "Critical evaluation of the chemical properties of the transactinide elements (IUPAC Technical Report)" (PDF). Pure and Applied Chemistry. 75 (1): 103. doi:10.1351/pac200375010103. Archived from the original (PDF) on 2011-07-26.
  31. ^ Eliav, E.; Kaldor, U.; Ishikawa, Y. (1995). "Ground State Electron Configuration of Rutherfordium: Role of Dynamic Correlation". Physical Review Letters. 74 (7): 1079–1082. doi:10.1103/PhysRevLett.74.1079.
  32. ^ Mosyagin, N. S.; Tupitsyn, I. I.; Titov, A. V. (2010). "Precision Calculation of the Low-Lying Excited States of the Rf Atom". Radiochemistry. 52 (4): 394–398. doi:10.1134/S1066362210040120.
  33. ^ Dzuba, V. A.; Safronova, M. S.; Safronova, U. I. (2014). "Atomic properties of superheavy elements No, Lr, and Rf". Physical Review A. 90 (1): 012504. arXiv:1406.0262. doi:10.1103/PhysRevA.90.012504.
  34. ^ Gyanchandani, Jyoti; Sikka, S. K. (2011). "Structural Properties of Group IV B Element Rutherfordium by First Principles Theory". arXiv:1106.3146. Cite journal requires |journal= (help)
  35. ^ Moody, Ken (2013-11-30). "Synthesis of Superheavy Elements". In Schädel, Matthias; Shaughnessy, Dawn (eds.). The Chemistry of Superheavy Elements (2nd ed.). Springer Science & Business Media. pp. 24–8. ISBN 9783642374661.
  36. ^ Oganessian, Yury Ts; Dmitriev, Sergey N. (2009). "Superheavy elements in D I Mendeleev's Periodic Table". Russian Chemical Reviews. 78 (12): 1077. Bibcode:2009RuCRv..78.1077O. doi:10.1070/RC2009v078n12ABEH004096.
  37. ^ Türler, A.; Buklanov, G. V.; Eichler, B.; Gäggeler, H. W.; Grantz, M.; Hübener, S.; Jost, D. T.; Lebedev, V. Ya.; et al. (1998). "Evidence for relativistic effects in the chemistry of element 104". Journal of Alloys and Compounds. 271–273: 287. doi:10.1016/S0925-8388(98)00072-3.
  38. ^ Gäggeler, Heinz W. (2007-11-05). "Lecture Course Texas A&M: Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2012-02-20. Retrieved 2010-03-30.
  39. ^ Nagame, Y.; et al. (2005). "Chemical studies on rutherfordium (Rf) at JAERI" (PDF). Radiochimica Acta. 93 (9–10_2005): 519. doi:10.1524/ract.2005.93.9-10.519. Archived from the original (PDF) on 2008-05-28.

External links