Резерфордий

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
104 ЛоуренсийРезерфордийДубний
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
104Rf
Unknown.svg
Electron shell 104 Rutherfordium.svg
Свойства атома
Название, символ, номер

Резерфордий / Rutherfordium (Rf), 104

Атомная масса
(молярная масса)

261 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Rn]5f14 6d2 7s2

Химические свойства
Степени окисления

+4

104
Резерфордий
Rf
261
5f146d27s2

Резерфо́рдий (лат. Rutherfordium (Rf), до 1997 года в СССР и России был известен как Курча́товий (Ku)) — химический элемент номер 104 в периодической системе. Резерфордий — высокорадиоактивный искусственно синтезированный элемент, период полураспада двух наиболее стабильных из известных изотопов составляет около 10 и 13 часов (266Rf и 265Rf соответственно). Этот элемент не может где-либо использоваться и про него мало что известно, поскольку он никогда не был получен в макроскопических количествах. Резерфордий — первый трансактиноидный элемент, его предсказанные химические свойства близки к гафнию.

История[править | править вики-текст]

Впервые сто четвёртый элемент периодической системы с массовым числом 260 был синтезирован в 1964 году учёными Объединённого института ядерных исследований в Дубне под руководством Г. Н. Флёрова. Они обстреливали мишень из плутония-242 ядрами неона-22 энергией около 115 МэВ:

\mathrm{^{242}_{94}{Pu}+^{22}_{10}Ne\rarr ^{264}_{104}Rf^*}\begin{matrix}  \nearrow\mathrm{^{260}_{104}Rf+4^1_0n} \\  \searrow\mathrm{^{259}_{104}Rf+5^1_0n} \end{matrix}

Образовавшиеся атомы 104-го элемента попадали в среду газообразного хлорида циркония, где связывались с хлором и переносились к детекторам спонтанного деления.

Удалось выделить в наблюдаемом, спонтанном делении два периода полураспада — 0,1 и 3,5 с, а также оценить количественно химические свойства элемента — температуру кипения RfСl4, равную 450±50°. Это достижение было признано как научное открытие и занесено в Государственный реестр открытий СССР под № 37 с приоритетом от 9 июля 1964 г.[1] В дальнейшем первый из указанных периодов полураспада не подтвердился (260Rf имеет период полураспада 21 мс), тогда как второй соответствует 259Rf (по современным данным 2,8 с).

В 1969 году элемент был получен группой учёных в университете Беркли, Калифорния, которые утверждали, что не смогли повторить эксперименты советских учёных. Они использовали мишень из калифорния-249, которую облучали ионами углерода-12[2]:

\mathrm{^{249}_{98}{Cf}+^{12}_6C\rarr ^{261}_{104}Rf^*\rarr ^{257}_{104}Rf+4^1_0n}

Синтез по американской методике был независимо подтверждён в 1973 году идентификацией резерфордия как источника наблюдаемых Kα-рентгеновских линий, свидетельствующих об образовании продукта распада резерфордия — нобелия-253[3].

В 1974 году в ОИЯИ получили резерфордий в реакции холодного слияния атомов свинца-208 и титана-50[4]:

\mathrm{^{208}_{82}Pb+^{50}_{22}Ti\rarr ^{258}_{104}Rf^*}\begin{matrix} \nearrow\mathrm{^{255}_{104}Rf+3^1_0n} \\ \rarr\mathrm{^{256}_{104}Rf+2^1_0n}\\  \searrow\mathrm{^{257}_{104}Rf+^1_0n} \end{matrix}

В 1970 исследователи из Калифорнийского университета под руководством Альберта Гиорсо получила резерфордий-261 в реакции слияния ядер кюрия-248 и кислорода-18[5]:

\mathrm{^{248}_{96}Cm + ^{18}_8O\rarr ^{266}_{104}Rf^*\rarr ^{261}_{104}Rf+5^1_0n}

В 1996 году в Беркли был получен изотоп резерфордия-262 при облучении плутония-244 ионами неона-22[6]:

\mathrm{^{244}_{94}Pu + ^{22}_{10}Ne\rarr ^{266}_{104}Rf^*}\rarr \begin{cases} \mathrm{^{261}_{104}Rf+5^1_0n} \\ \mathrm{^{262}_{104}Rf+4^1_0n} \end{cases}

В 1999 году был открыт изотоп резерфордий-263 при электронном захвате дубния-263[7].

В 2000 году физикам из Дубны удалось получить резерфордий при облучении мишени из урана-238 ионами магния-26[8]:

\mathrm{^{238}_{92}U+^{26}_{12}Mg\rarr ^{264}_{104}Rf^*}\rarr\begin{cases} \mathrm{^{261}_{104}Rf+3^1_0n} \\ \mathrm{^{260}_{104}Rf+4^1_0n}\\  \mathrm{^{259}_{104}Rf+5^1_0n} \\  \mathrm{^{258}_{104}Rf+6^1_0n} \end{cases}

Происхождение названия[править | править вики-текст]

Советские учёные, опередив своих американских коллег на 4 года, предложили название курчатовий (Kurchatovium, Ku) в честь выдающегося советского учёного-физика И. В. Курчатова[9].

В 1992 году совместная рабочая группа ИЮПАК и ИЮПАП по трансфермиевым элементам (англ. Transfermium Working Group) оценила заявки об открытии элемента 104 и сделала вывод, что обе группы привели достаточные доказательства его синтеза и честь открытия должна быть разделена между ними[10].

Американцы ответили на выводы комиссии, заявив, что она придаёт слишком большое значение результатам группы ОИЯИ. В частности они указали, что за 20 лет русские несколько раз изменяли детали их заявлений о свойствах резерфордия, что русские и не отрицали. Они также обвинили TWG в том, что та чересчур доверяет химическим опытам, проведённым русскими и что в комиссии нет квалифицированных специалистов. TWG ответила, что это не имеет значения и что они учли все возражения, приведённые американской группой, и заявили, что не находят причин для пересмотра их заключения о приоритете открытия[11]. В конце концов ИЮПАК использовал название, предложенное американцами[12], что может некоторым образом указывать на то, что они изменили своё решение.

В 1994 году ИЮПАК предложила название дубний, поскольку резерфордий было предложено для 106-го элемента и ИЮПАК считал, что группа ОИЯИ должна быть достойно почтена за их вклад. Однако, на этом спор по поводу названий для элементов 104—107 не закончился. Только в 1997 спор был разрешён, и для 104-го элемента было принято текущее название резерфордий, а для элемента 105 — название дубний.

Название «резерфордий» в честь выдающегося английского физика Эрнеста Резерфорда было принято ИЮПАК в 1997 году (одно время резерфордием назывался 106-й элемент — сиборгий). До принятия этого названия элемент назывался уннильквадием, обозначение Unq (в соответствии с общим соглашением о наименовании элементов, названия которых пока не утверждены, от латинских названий цифр 1, 0 и 4).

Химические свойства[править | править вики-текст]

Структура хлорида резерфордия

Расчёты показали, что релятивисткие эффекты в электронных оболочках резерфордия могут быть достаточно сильными, чтобы p-орбитали имели меньший уровень энергии, нежели d-орбитали, что делает его химические свойства похожими на свинец. Но более точные расчёты и изучение полученных соединений показали, что он ведёт себя как и остальные элементы IV группы.

Химические свойства резерфордия были определены с использованием ультрамалых количеств вещества чешским химиком Иво Звара. Было установлено, что 104 элемент химически является аналогом гафния. В степени окисления +4 он образует летучие при температурах 250—300 °C галогениды RfCl4 и RfBr4[13]. При экстракционных процессах с участием сложных комплексных ионов поведение резерфордия значительно отличается от поведения ионов трёхвалентных актиноидов и свидетельствует о существовании в этих системах иона Rf4+, что доказывает его сходство с гафнием[7].

Изотопы[править | править вики-текст]

На начало 2008 года известно 16 изотопов резерфордия (а также 5 изомеров) с массовыми числами от 253 до 268 и периодом полураспада от долей микросекунд до 13 часов (265Rf).

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Научные открытия России.
  2. A. Ghiorso, M. Nurmia, J. Harris, K. Eskola, P. Eskola Positive Identification of Two Alpha-Particle-Emitting Isotopes of Element 104 // Physical Review Letters. — 1969. — Т. 22. — № 24. — С. 1317–1320. — DOI:10.1103/PhysRevLett.22.1317
  3. C. E. Bemis, et al. X-Ray Identification of Element 104 // Physical Review Letters. — 1973. — Т. 31. — № 10. — С. 647–650. — DOI:10.1103/PhysRevLett.31.647
  4. Yu. Ts. Oganessian Experiments on the synthesis of neutron-deficient kurchatovium isotopes in reactions induced by 50Ti Ions // Nuclear Physics A. — 1975. — Т. 38. — № 6. — С. 492–501. — DOI:10.1016/0375-9474(75)91140-9
  5. A. Ghiorso, M. Nurmia, K. Eskola, P. Eskola 261Rf; new isotope of element 104 // Physics Letters B. — 1970. — Т. 32. — № 2. — С. 95–98. — DOI:10.1016/0370-2693(70)90595-2
  6. M. R. Lane, et al. Spontaneous fission properties of 104262Rf // Physics Letters C. — 1996. — Т. 53. — № 6. — С. 2893–2899. — DOI:10.1103/PhysRevC.53.2893
  7. 1 2 J. V. Kratz Critical evaluation of the chemical properties of the transactinide elements (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied Chemistry. — 2003. — Т. 75. — № 1. — С. 103. — DOI:10.1351/pac200375010103
  8. Yu. Lazarev, et al. Decay properties of 257No, 261Rf, and 262Rf // Physical Review C. — 2000. — Т. 62. — № 6. — DOI:10.1103/PhysRevC.62.064307
  9. Г. Н. Флеров «Синтез и поиск трансурановых элементов». Журнал «Природа» № 9. 1972 г.
  10. Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements // Pure and Applied Chemistry. — 1993. — Т. 65. — № 8. — С. 1757–1814. — DOI:10.1351/pac199365081757
  11. A. Ghiorso, G. T. Seaborg, Yu. Ts. Organessian, I. Zvara, P. Armbruster, F. P. Hessberger, S. Hofmann, M. Leino, G. Munzenberg, W. Reisdorf, K.-H. Schmidt 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. — 1993. — Т. 65. — № 8. — С. 1815–1824. — DOI:10.1351/pac199365081815
  12. Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997) // Pure and Applied Chemistry. — 1997. — Т. 69. — № 12. — С. 2471–2474. — DOI:10.1351/pac199769122471
  13. Gäggeler, Heinz W. Lecture Course Texas A&M: Gas Phase Chemistry of Superheavy Elements (PDF) (5 ноября 2007). Проверено 30 марта 2010. Архивировано из первоисточника 22 июня 2012.

Ссылки[править | править вики-текст]