رادرفوردیم

دوبنیم → رادرفوردیم ← لارنسیم Hf ↑ Rf ↓ (Upo) ۱۰۴Rf جدول تناوبی
ظاهر
نامشخص
ویژگی‌های کلی
نام، نماد، عدد	رادرفوردیم، Rf،‏ ۱۰۴
تلفظ به انگلیسی	‎i‎/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)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت	جامد (پیش بینی شده)
چگالی (نزدیک به دمای اتاق)	۲۳ گرم بر سانتی‌متر معکب (تخمین زده شده) g·cm−۳
نقطه ذوب	۲۴۰۰ (تخمین زده شده) K،‎ ۲۱۰۰ °C،‎ ۳۸۰۰ °F
نقطه جوش	۵۸۰۰ (تخمین زده شده) K،‎ ۵۵۰۰ °C،‎ ۹۹۹۰ °F
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن	۴+
انرژی‌های یونش	نخستین: ۵۷۸٫۹۱۲ (تخمین زده شده) کیلوژول بر مول
	دومین: ۱۱۴۸٫۱۷۵ (تخمین زده شده) کیلوژول بر مول
	سومین: ۱۹۲۹٫۷۰۵ (تخمین زده شده) کیلوژول بر مول
شعاع کووالانسی	۱۵۷ پیکومتر(تخمین زده شده) pm
متفرقه
ساختار کریستالی	دستگاه بلوری هگزاگونال (پیش بینی شده)
عدد کاس	۵۳۸۵۰-۳۶-۵
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های رادرفوردیم
ایزوتوپ NA نیمه‌عمر DM DE (MeV) DP ۲۶۱Rf syn ۷۰ ثانیه >۸۰٪ α ۸٫۲۸ ۲۵۷No <۱۵٪ ε ۲۶۱Lr <۱۰٪ SF ۲۶۳Rf syn ۱۵ دقیقه <۱۰۰٪ SF ~۳۰٪ α ۷٫۹۰؟ ۲۵۹No ۲۶۵Rf syn ۲٫۵ دقیقه SF ۲۶۶Rf؟ syn SF؟ /α؟ ۲۶۷Rf syn ۱٫۳ ساعت 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

کشف عنصری جدید

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 را با یون‌های نئون بمباران کردند سپس آن را در معرض کلرید همچون زیرکونیم تترا کلرید 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:

$\mathrm {^{242}_{94}{Pu}+_{10}^{22}Ne\rightarrow _{104}^{257}Rf^{*}} {\begin{matrix}\nearrow \mathrm {^{253}_{104}Rf+4_{0}^{1}n} \\\searrow \mathrm {^{252}_{104}Rf+5_{0}^{1}n} \end{matrix}}$

در سال ۱۹۶۹، پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا در برکلی این عنصر را با ترکیب کالیفرنیم 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.

$\mathrm {^{249}_{98}{Cf}+_{6}^{12}C\rightarrow _{104}^{258}Rf^{*}+4_{0}^{1}n}$

راه‌های ساخت

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 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 RfCl_۴ مطابقت نداشت، این فرضیه رد شد. این آزمایش بارها تکرار شد تا این که در سال ۱۹۷۱ نیمه‌عمر آن ۴٫۵ ثانیه اندازه‌گیری شد.

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 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.

$\mathrm {^{248}_{96}Cm+_{8}^{16}O\rightarrow _{104}^{266}Rf^{*}\rightarrow _{104}^{261}Rf+5_{0}^{1}n}$

در سال ۱۹۷۷ دانشمندان روسی در مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای واقع در دوبنا، برکلیم-۲۴۹ 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.

$\mathrm {^{249}_{97}{Bk}+_{7}^{14}N\rightarrow _{104}^{260}Rf^{*}+3_{0}^{1}n}$

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.

$\mathrm {^{244}_{94}Pu+_{10}^{22}Ne\rightarrow _{104}^{266}Rf^{*}} \rightarrow {\begin{cases}\mathrm {^{261}_{104}Rf+5_{0}^{1}n} \\\mathrm {^{262}_{104}Rf+4_{0}^{1}n} \end{cases}}$

گروه مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای در سال ۲۰۰۰ اعلام کردند که از یک واکنش همجوشی هسته‌ای برای ساخت رادرفوردیم استفاده کردند. آن‌ها ^۲۵۶No 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.

$\mathrm {^{238}_{92}U+_{12}^{26}Mg\rightarrow _{104}^{264}Rf^{*}} \rightarrow {\begin{cases}\mathrm {^{261}_{104}Rf+3_{0}^{1}n} \\\mathrm {^{260}_{104}Rf+4_{0}^{1}n} \\\mathrm {^{259}_{104}Rf+5_{0}^{1}n} \\\mathrm {^{258}_{104}Rf+6_{0}^{1}n} \end{cases}}$

همجوشی سرد

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 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.

${\displaystyle \mathrm {^{208}_{82}Pb+_{22}^{50}Ti\rightarrow _{104}^{258}Rf^{*}} {\begin{matrix}\nearrow \mathrm {^{255}_{104}Rf+3_{0}^{1}n} \\\rightarrow \mathrm {^{256}_{104}Rf+2_{0}^{1}n} \\\searrow \mathrm {^{257}_{104}Rf+_{0}^{1}n} \end{matrix}}}$

تجزیه

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:

$\mathrm {^{279}_{110}Ds\rightarrow _{108}^{275}Hs+\alpha \rightarrow _{106}^{271}Sg+\alpha \rightarrow _{104}^{267}Rf^{*}+\alpha }$

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

تحقیقات در سنتز دوبنیم-۲۶۳ 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. گزارش‌های فروپاشی زنجیره‌ای فلروویم-۲۸۵ 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.

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 که ایزوتوپ ^۲۶۸Rf در زنجیرهٔ فروپاشی آن مشاهده شد:

$\mathrm {^{288}_{115}Mc\rightarrow _{113}^{284}Nh+\alpha \rightarrow _{111}^{280}Rg+\alpha \rightarrow _{109}^{276}Mt+\alpha } \rightarrow \mathrm {^{272}_{107}Bh} +\alpha \rightarrow \mathrm {^{268}_{105}Db} +\alpha \rightarrow \mathrm {^{268}_{104}Rf} ^{*}+\nu _{e}$

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. 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. 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:

$\mathrm {^{294}_{117}Ts+_{115}^{290}Mc+\alpha \rightarrow _{113}^{286}Nh+\alpha \rightarrow _{111}^{282}Rg+\alpha \rightarrow _{109}^{278}Mt+\alpha } \rightarrow \mathrm {^{274}_{107}Bh} +\alpha \rightarrow \mathrm {^{270}_{105}Db} +\alpha \rightarrow \mathrm {^{270}_{104}Rf} ^{*}+\nu _{e}$

به‌گفتهٔ گزارشی که در سال ۲۰۰۷ در مورد سنتز نیهونیم 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.

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

اختلاف نظرها در نام‌گذاری

نوشتار اصلی: جنگ‌های پسافرمیمی

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 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.

ایگور کورچاتوف

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،‏ بوهریم،‏ هاسیم و در نهایت مایتنریم؛ این اختلاف نظرها از عنصر مندلیفیم (عنصر بعد از فرمیم _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 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.

ایزوتوپ‌ها

نوشتار اصلی: فهرست ایزوتوپ‌های رادرفوردیم

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.

ایزومر و ایزوتوپ‌های رادرفوردیم

راهنمای نشانه‌ها

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)؟	۱۳(۵) میلی ثانیه	(SF (۵۱٪	(نامشخص)	(۷٫۲)(+؟)	۱۹۹۴	(۲۰۶Pb(۵۰Ti، ۲n
					(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
۲۵۴Rf	۱۰۴	۱۵۰	۲۵۴٫۱۰۰۰۵(۳۰)؟	۲۳(۳) نانو ثانیه	(SF (۹۹٫۷٪	(نامشخص)	۰+	۱۹۹۴	(۲۰۸Pb(۵۰Ti،‏ ۲n
					(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
					(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
					(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
					(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
۲۵۸Rf	۱۰۴	۱۵۴	۲۵۸٫۱۰۳۴۳(۳)	۱۲(۲) میلی ثانیه	(SF (۸۷٪	(نامشخص)	۰+	۱۹۶۹	(۲۴۹Cf(۱۳C،‏ ۳n
					(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
					(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
					(α (۲٪	۲۵۶No			(۲۴۴Pu(۲۲Ne،‏ ۵n
۲۶۱Rf	۱۰۴	۱۵۷	۲۶۱٫۱۰۸۷۷(۵)	۶۸ ثانیه	(α (۷۶٪	۲۵۷No	۹٫۲+؟	۱۹۷۰	(۲۴۴Pu(۲۲Ne،‏ ۴n
					(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	—
					(α (۲۷٪	۲۵۷No
۲۶۲Rf	۱۰۴	۱۵۸	۲۶۲٫۱۰۹۹۳(۲۴)؟	۲٫۳(۴) ثانیه	(SF (۹۹٫۲٪	(نامشخص)	۰+	۱۹۹۶	(۲۶۳Db(e−، νe
					(α (۰٫۸٪	۲۵۸No			(۲۶۳Db(e−، νe
۲۶۲mRf	۶۰۰(۴۰۰)؟ keV		۲۶۲٫۱۰۹۹۳(۲۴)؟	۴۷(۵) میلی ثانیه	SF	(نامشخص)	بسیار زیاد	—	—
۲۶۳Rf	۱۰۴	۱۵۹	۲۶۳٫۱۱۲۵(۲)؟	۱۱(۳) دقیقه	(SF (۷۰٪	(نامشخص)	۳٫۲+؟	۱۹۹۹	(۲۶۳Db(e−، νe
					(α (۳۰٪	۲۵۹No			(۲۶۳Db(e−، νe
۲۶۵Rf	۱۰۴	۱۶۱	۲۶۵٫۱۱۶۶۸(۳۹)؟	۱٫۰ دقیقه	SF	(نامشخص)		۲۰۱۰	(۲۶۹Sg(—، α
۲۶۶Rf	۱۰۴	۱۶۲	۲۶۶٫۱۱۸۱۷(۵۰)؟	۲۳ ثانیه؟	SF	(نامشخص)	۰+	۲۰۰۷	(۲۶۶Db(e−، νe)؟
۲۶۷Rf	۱۰۴	۱۶۳	۲۶۷٫۱۲۱۷۹(۶۲)؟	۱٫۳ ساعت	SF	(نامشخص)	۱۳٫۲−؟	۲۰۰۴	(۲۷۱Sg(—، α)
۲۶۸Rf	۱۰۴	۱۶۴	۲۶۸٫۱۲۳۹۷(۷۷)؟	۱٫۴ ثانیه؟	SF	(نامشخص)	۰+	۲۰۰۴	(۲۶۸Db(e−، νe)؟
۲۷۰Rf	۱۰۴	۱۶۶	۲۶۸٫۱۲۳۹۷(۷۷)؟	۱٫۴ ثانیه؟	SF	(نامشخص)	۰+	۲۰۱۰	(۲۶۸Db(e−، νe)؟

طول عمر ایزوتوپ‌ها

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.

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.

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

کاربردهای احتمالی

نوشتار اصلی: فهرست کاربردهای پیش‌بینی‌شده رادرفوردیم

رادرفوردیم به علت ناپایداری و کمیاب بودن، کاربرد تجاری ندارد؛ 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؛ یا برخی ایزوتوپ‌های آن با نیمه‌عمرهای نسبتاً کمتر همچون ‏^۲۶۳Rf در پزشکی هسته‌ای مورد استفاده قرار بگیرد.

تأثیر بر سلامتی

علایم مسمومیت پرتوی

رادرفوردیم پرتوزا است و قرار گرفتن در معرض پرتوهای آن سبب افزایش احتمال گسترش برخی بیماری‌های عمده مانند سرطان‌ها، تومورها و آسیب‌های ژنتیکی می‌شود؛ 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:

• تشنج
• سرطان ریه
• سرطان تیروئید
• خونریزی داخلی دستگاه گوارش
• کاهش تعداد گلبول‌های سفید خون و در نتیجه افزایش احتمال عفونت

خواص پیش‌بینی‌شده

خواص شیمیایی

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 (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 ۶d^۱، ۷p^۱ و حتی ۷s^۲، ۷p^۲ 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.

هافنیم

در اینجا اوربیتال‌های رادرفوردیم مشاهده می‌شود:

۱s^۲ ۲s^۲ ۲p^۶ ۳s^۲ ۳p^۶ ۳d^۱۰ ۴s^۲ ۴p^۶ ۴d^۱۰ ۴f^۱۴ ۵s^۲ ۵p^۴ ۵d^۱۰ ۵f^۱۴ ۶s^۲ ۶p^۶ ۶d^۲ ۷s^۲

درست مانند زیرکونیم و هافنیم، پیش‌بینی شده که اکسید رادرفوردیم (RfO_۲) دیرگدازی پایدار باشد که با هالوژن‌ها واکنش نشان دهد و Rf${\textstyle X}$_۴ تولید می‌کند (${\textstyle X}$هالوژن مورد نظر است) که در تماس با آب به شکل RfO${\textstyle X}$_۲ 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. در فاز آبی هم،‏ یون⁺Rf^۴ 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 ⁺RfO^۲ می‌شود. رفتار هالیدها با یون‌های هالید تشکیل یون‌های پیچیده را ممکن می‌سازد. استفاده از یون‌های کلرید و برمید؛ تولید هگزاهالیدهایی همچون ${\textstyle \mathrm {RfCl} _{6}^{2-}}$ و ${\textstyle \mathrm {RfBr} _{6}^{2-}}$ 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 ${\textstyle \mathrm {RfF} _{6}^{2-}}$،‏ ${\textstyle \mathrm {RfF} _{7}^{3-}}$ و ${\textstyle \mathrm {RfF} _{8}^{4-}}$ امکان‌پذیر است.

اسمیم

خواص فیزیکی و اتمی

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 (_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. تثبیت نسبیتی مدار ۷s و بی‌ثبات شدن مدار ۶d موجب می‌شود که دو یون ⁺Rf و ⁺Rf^۲ تشکیل شود و الکترون‌های ظرفیت خود را جایگزین الکترون‌های لایهٔ ۷d کند،‏ که برعکس رفتار هافنیم است.

شیمی آزمایشگاهی

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

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. هرچند که عمر طولانی ایزوتوپ ^۲۶۷Rf (تولید شده در فروپاشی زنجیره‌ای از ^۲۹۱Lv، ‏^۲۸۷Fl و ^۲۸۳Cn) ممکن بود 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. مولکولِ کلرید رادرفوردیم (IV) از کلرید هافنیم (HfCl_۴) (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 (RfCl_۴) و برمید (RfBr_۴) و همچنین یک اکسی کلرید (RfOCl_۲) تشکیل می‌دهد. هنگامی که پتاسیم کلرید در فاز جامد به جای گاز با RfCl_۴ ترکیب شد کاهش نوساناتی مشاهده شد که به‌شدت نشان‌دهندهٔ شکل‌گیری K_۲RfCl_۶ است.

فاز مایع

انتظار می‌رود که آرایش الکترونی رادرفوردیم به شکل Rn] ۵f^۱۴ ۶d^۲ ۷s^۲] باشد و در نتیجه رفتاری شبیه به هافنیم با آرایش الکترونیXe] ۴f^۱۴ ۵d^۲ ۶s^۲] در گروه ۴ جدول تناوبی داشته باشد؛ بنابراین باید به‌آسانی هیدرات یون⁺Rf^۴ را در یک محلول اسیدی قوی تولید کند و در اسیدهایی مانند هیدروکلریک اسید،‏ هیدروبرومیک اسید یا اسید هیدروفلوئوریک بتواند کمپلکس شیمیایی تشکیل دهد.

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 و عناصر گروه ۴ یعنی رادرفوردیم،‏ هافنیم،‏ زیرکونیم و تیتانیم ثابت کردند که رادرفوردیم مانند آکتینیدها 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.

$\mathrm {^{261m}{Rf}^{4+}+6{Cl}^{-}\rightarrow [_{104}^{261m}RfCl{}_{6}} ]^{2-}$

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:

$\mathrm {^{261m}{Rf}^{4+}+6{F}^{-}\rightarrow [_{104}^{261m}RfF{}_{6}} ]^{2-}$

هافنیم

زیرکونیم

تیتانیم

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 بوده که در آن ثابت تفکیک (Kd) زیرکونیم و هافنیم یکسان است و مقدار ثابت تفکیک رادرفوردیم از آن دو کمتر بوده‌است.

جستارهای وابسته

• عناصر مصنوعی
• عناصر شیمیایی
• فلزات واسطه
• عناصر فوق سنگین
• عناصر فرااورانیم
• فرااکتینیدها

منابع

• Moody, Ken. "Synthesis of Superheavy Elements". In Schädel, Matthias; Shaughnessy, Dawn. The Chemistry of Superheavy Elements (2nd ed.). Springer Science & Business Media. pp. 24–8. ISBN 978-3-642-37466-1.
• "Chemical data of the element rutherfordium". Royal Chemical Society.
• Sonzogni, Alejandro. "Interactive Chart of Nuclides". National Nuclear Data Center: Brookhaven National Laboratory. Retrieved 2008-06-06.
• Türler, A.; Buklanov, G. V.; Eichler, B.; Gäggeler, H. W.; Grantz, M.; Hübener, S.; Jost, D. T.; Lebedev, V. Ya.; Piguet, D.; Timokhin, S. N.; Yakushev, A. B.; Zvara, I. "Evidence for relativistic effects in the chemistry of element 104". Journal of Alloys and Compounds.
• 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 28 May 2008. Retrieved 11 January 2018.
• Kratz; Nähler, A.; 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.
• Oganessian, Yury Ts; Dmitriev, Sergey N (2009). "Superheavy elements in D I Mendeleev's Periodic Table". Russian Chemical Reviews. 78 (12): 1077–1087. Bibcode:2009RuCRv..78.1077O. doi:10.1070/RC2009v078n12ABEH004096.
• Donnelly EH, Nemhauser JB, Smith JM, et al. (June 2010). "Acute radiation syndrome: assessment and management". South. Med. J. 103 (6): 541–546. doi:10.1097/SMJ.0b013e3181ddd571. PMID 20710137.
• "Acute Radiation Syndrome". Centers for Disease Control and Prevention. 2005-05-20. Archived from the original on 2015-12-04.
• Nagame, Y.; Kratz, J.; Schädel, M. (2016). Chemical properties of Rutherfordium (Rf) and Dubnium (Db) in the aqueous phase (PDF). 131. EPJ Web of Conferences. doi:10.1051/epjconf/201613107007.نگهداری یادکرد:نمایش-نویسندگان (link)
• Kratz, J. V. (2001). "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.
• 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: $^{242}Pu(^{48}Ca,5n)^{285}114$". Physical Review Letters (18): 1–4.
• Oganessian, Yu. Ts.; et al. (2007). "Synthesis of the isotope 282113 in the Np237+Ca48 fusion reaction". Physical Review C. 76 (1). Bibcode:2007PhRvC..76a1601O. doi:10.1103/PhysRevC.76.011601.
• 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): 415–425. Bibcode:1997ZPhyA.359..415A. doi:10.1007/s002180050422.
• Barber, R. C.; Greenwood, N. N.; Hrynkiewicz, A. Z.; Jeannin, Y. P.; Lefort, M.; Sakai, M.; Ulehla, I.; Wapstra, A. P.; et al. (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.
• 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.
• "Six New Isotopes of the Superheavy Elements Discovered " Berkeley Lab News Center". Newscenter.lbl.gov. Retrieved 2011-02-27.
• Ghiorso, A.; Nurmia, M.; Harris, J.; Eskola, K.; Eskola, P. (1969). "Positive Identification of Two Alpha-Particle-Emitting Isotopes of Element 104". Physical Review Letters. 22 (24): 1317–1320. Bibcode:1969PhRvL..22.1317G. doi:10.1103/PhysRevLett.22.1317.
• 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.
• Oganessian, Yu. Ts.; Utyonkov, V.; Lobanov, Yu.; Abdullin, F.; Polyakov, A.; Shirokovsky, I.; Tsyganov, Yu.; Gulbekian, G.; Bogomolov, S. (2004). "Measurements of cross sections and decay properties of the isotopes of elements 112, 114, and 116 produced in the fusion reactions ^233,238U, ²⁴²Pu, and ²⁴⁸Cm+⁴⁸Ca". Physical Review C. 70 (6): 064609. Bibcode:2004PhRvC..70f4609O. doi:10.1103/PhysRevC.70.064609.نگهداری یادکرد:نمایش-نویسندگان (link)
• Oganessian, Yuri (2007). "Heaviest nuclei from ⁴⁸Ca induced reactions". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 34 (4): R165. Bibcode:2007JPhG...34..165O. doi:10.1088/0954-3899/34/4/R01.
• "Rutherfordium: Uses, Facts & History". Study.com.
• Stock, Reinhard (2013-09-13). Encyclopedia of Nuclear Physics and its Applications. John Wiley & Sons. ISBN 9783527649266. Archived from the original on 2018-06-01.
• Krebs, Robert E. (2006). The history and use of our earth's chemical elements: a reference guide. Greenwood Publishing Group. p. 344. ISBN 978-0-313-33438-2. Retrieved 2010-09-19.
• Dmitriev, Sergey N. (2004). "Chemical Identification of Dubnium as a Decay Product of Element 115 Produced in the Reaction" (PDF). Cdsweb.cern.ch. Retrieved 2010-09-19.
• Bemis, C. E.; Silva, R.; Hensley, D.; Keller, O.; Tarrant, J.; Hunt, L.; Dittner, P.; Hahn, R.; et al. (1973). "X-Ray Identification of Element 104". Physical Review Letters. 31 (10): 647–650. Bibcode:1973PhRvL..31..647B. doi:10.1103/PhysRevLett.31.647.
• Gäggeler, Heinz W. "Lecture Course Texas A&M: Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements".
• "Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997)". Pure and Applied Chemistry. 69 (12): 2471–2474. 1997. doi:10.1351/pac199769122471.
• Hofmann, S. (2009). The Euroschool Lectures on Physics with Exotic Beams, Vol. III Lecture Notes in Physics. 764. Springer. p. 229. doi:10.1007/978-3-540-85839-3_6.

پیوند به بیرون

در پروژه‌های خواهر می‌توانید در مورد رادرفوردیم اطلاعات بیشتری بیابید.

---

در میان واژه‌ها از ویکی‌واژه
در میان کتاب‌ها از ویکی‌کتاب
در میان تصویرها و رسانه‌ها از ویکی‌انبار

• مؤسسه انرژی اتمی ژاپن
• دانشنامه بریتانیکا - رادرفوردیم
• مؤسسه مشترک تحقیقات هسته‌ای
• آزمایشگاه ملی لارنس برکلی در کالیفرنیا
• Lenntech.com - رادرفوردیم
• Chemicool.com - رادرفوردیم
• WebElements.com - رادرفوردیم
• ChemicalElements.com - رادرفوردیم

جرم اتمی نسبی
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		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]		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]

برخی از دسته‌بندی عناصر در جدول تناوبی فلزها شبه‌فلزات نافلزها خواص شیمیایی ناشناخته فلزهای قلیایی فلزهای قلیایی خاکی فلزات واسطه داخلی فلزهای واسطه پس واسطه نافلزهای دیگر هالوژنها گازهای نجیب لانتانیدها آکتینیدها
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/ (listen) ​(RUDH-ər-FOR-dee-əm)
Mass number	267 (most stable isotope)
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) lawrencium ← rutherfordium → dubnium
Atomic number (Z)	104
Group	group 4
Period	period 7
Block	d-block
Element category	Transition metal
Electron configuration	[Rn] 5f14 6d2 7s2
Electrons per shell	2, 8, 18, 32, 32, 10, 2
Physical properties
Phase at STP	solid (predicted)
Melting point	2400 K ​(2100 °C, ​3800 °F) (predicted)
Boiling point	5800 K ​(5500 °C, ​9900 °F) (predicted)
Density (near r.t.)	23.2 g/cm3 (predicted)
Atomic properties
Oxidation states	(+2), (+3), +4 (parenthesized: prediction)
Ionization energies	1st: 580 kJ/mol 2nd: 1390 kJ/mol 3rd: 2300 kJ/mol (more) (all but first estimated)
Atomic radius	empirical: 150 pm (estimated)
Covalent radius	157 pm (estimated)
Other properties
Natural occurrence	synthetic
Crystal structure	​hexagonal close-packed (hcp) (predicted)
CAS Number	53850-36-5
History
Naming	after Ernest Rutherford
Discovery	Joint 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 >80% α 257No <15% ε 261Lr <10% SF 263Rf syn 15 min <100% SF ~30% α 259No 265Rf syn 1.1 min SF 266Rf syn 23 s? SF 267Rf syn 1.3 h SF

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. 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):

²⁴²
₉₄Pu
+ ²²
₁₀Ne
→ ^264−x
₁₀₄Rf
→ ^264−x
₁₀₄Rf
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:

²⁴⁹
₉₈Cf
+ ¹²
₆C
→ ²⁵⁷
₁₀₄Rf
+ 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.

Naming controversy

Main article: Transfermium Wars

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. 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.

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. The IUPAC finally used the name suggested by the American team (rutherfordium) which may in some way reflect a change of opinion.

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.

Isotopes

Isotope half-lives and discovery years

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

Main article: Isotopes of rutherfordium

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.

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.

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.

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

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. 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. In addition, rutherfordium is also expected to be able to form a less stable +3 state. The standard reduction potential of the Rf⁴⁺/Rf couple is predicted to be higher than −1.7 V.

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. Later it was shown in ab initio calculations with the high level of accuracy 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.

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.

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. 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. 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.

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, though the long-lived isotope ²⁶⁷Rf (produced in the decay chains of ²⁹¹Lv, ²⁸⁷Fl, and ²⁸³Cn) may be advantageous for future experiments. 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. Rutherfordium(IV) chloride is more volatile than its lighter homologue hafnium(IV) chloride (HfCl₄) because its bonds are more covalent.

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
₂RfCl
₆ mixed salt.

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.

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.

^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:

^261m
Rf⁴⁺
+ 6 F⁻
→ [^261mRfF
₆]²⁻

External links

• Rutherfordium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• WebElements.com – Rutherfordium