Резерфордий

104 Лоуренсий ← Резерфордий → Дубний 104Rf
Свойства атома
Имя, 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 также 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

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-ого 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 КuСl₄, 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 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]:

$\mathrm{^{249}_{99}{Cf}+^{12}_6C\rarr ^{261}_{104}Rf^*\rarr ^{257}_{104}Rf+4^1_0n}$

Синтез по американской методике был независимо подтверждён в 1973 году идентификацией резерфордия как источника наблюдаемых K_α-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 универитета 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]:

$\mathrm{^{244}_{94}Pu + ^{22}_10Ne\rarr ^{266}_{104}Rf^*}\rarr \begin{cases} \mathrm{^{261}_{104}Rf+5^1_0n} \\ \mathrm{^{262}_{104}Rf+4^1_0n} \end{cases}$

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

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 надавили на TWG, тем, что та чересчур доверяет химическим опытам, проведённым русскими и тем, 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 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-ого 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. В 1997 спор был разрешён, и для 104-ого 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

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

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

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). Архивировано из первоисточника 22 июня 2012. Проверено 30 марта 2010.

Ссылки

	Резерфордий на Викискладе?

• Резерфордий на Webelements
• Резерфордий в Популярной библиотеке химических элементов
• О синтезе элемента на сайте ОИЯИ