Радерфордијум

С Википедије, слободне енциклопедије
Радерфордијум
Општа својства
Име, симболрадерфордијум, Rf
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон
Hf

Rf

(Upo)
лоренцијумрадерфордијумдубнијум
Атомски број (Z)104
Група, периодагрупа 4, периода 7
Блокd-блок
Масени број267 (најстабилнији изотоп)
Ел. конфигурација
по љускама
2, 8, 18, 32, 32, 10, 2
Физичка својства
Агрегатно стањеsolid (предвиђено)[1][2]
Тачка топљења2400 K ​(2100 °‍C, ​3800 °F) (предвиђено)[1][2]
Тачка кључања5800 K ​(5500 °‍C, ​9900 °F) (предвиђено)[1][2]
Густина при с.т.23,2 g/cm3 (предвиђено)[1][2][3]
Атомска својства
Енергије јонизације1: 580 kJ/mol
2: 1390 kJ/mol
3: 2300 kJ/mol
(остале) (све осим прве процене)[2]
Атомски радијус150 pm (процењено)[2]
Ковалентни радијус157 pm (процењено)[1]
Остало
Кристална структуразбијена хексагонална (HCP)
Hexagonal close-packed кристална структура за радерфордијум

(предвиђено)[4]
CAS број53850-36-5
Историја
Именовањепо Ернест Радерфорд
ОткрићеЗаједнички институт за нуклеарна истраживања и Национална лабораторија Ловренс Беркли (1964, 1969)
Главни изотопи
изо РА полуживот (t1/2) ТР ПР
261Rf syn 70 s[5] >80% α 257No
<15% ε 261Lr
<10% СФ
263Rf syn 15 min[5] <100% СФ
~30% α 259No
265Rf syn 1,1 min[6] SF
266Rf syn 23 s? СФ
267Rf syn 1,3 h[5] SF
референцеВикиподаци

Радерфордијум (Rf, лат. rutherfordium), раније унилквадијум (Unq), прелазни је метал.[7] Назив је добио по имену физичара Ернеста Радерфорда. Радерфордијум поседује изотопе чије се атомске масе налазе између 257—262.

Изотоп 260 је добијен (неки то оспоравају) 1964. године од Ивана Курчатова у Руском граду Дубна бомбардовањем изотопа 249 Cf једрима изотопа 12-угљеника. Слианим експериментом који је извршио група научника 1969. године на универзитету у Берклију у Калифорнији, добијен је изотоп 257. Добијени резултати се разликују од Курчатових и зато се Совјетима оспорава да су први добили овај елемент. У СССР је овај елемент ’70-их година, након Курчатовљеве смрти, назван курчатовијум (Ku) и тај назив се користио у свим земљама чланицама некадашњег Варшавског пакта, као и у СФРЈ. У САД је коришћен назив радерфордијум, по имену Ернеста Радерфорда. IUPAC је 1989. године одлучио да елемент носи име унилквадијум (име је добио по својој атомској маси), али следећи, актуелан назив који је IUPAC дао 1997. године је радерфордијум.

Овај елемент се не јавља у природи. До сада је добијено само неколико његових атома. Претпоставља се да се радерфордијум налази на Сунцу и на још неким звездама средње величине.[8] Његове физичке и хемијске особине нису познате, али претпоставља се да је он метал сличних особина као и титанијум. Његова електронска конфигурација такође није позната јер је добијен у облику плазме. По правилима она би требало да буде: радон + 5f146d27s2

Историја[уреди | уреди извор]

Откриће[уреди | уреди извор]

Према појединим наводима радерфордијум су први открили 1964. године научници при Заједничком институту за нуклеарна истраживања (JINR) у Дубни (тада у Совјетском савезу). Они су у свом истраживању бомбардовали мету сачињену из плутонијума-242 јонима неона-22 те затим производе реакције одвојили помоћу термохроматографије након што су их претходно превели у хлориде путем интеракције са ZrCl4. Научници су запазили активности спонтане фисије која се јавила у испарљивом хлориду, наликујући особинама ека-хафнијума. Иако време полураспада није тачно одређено, каснији прорачуни су показали да је производ реакције највероватније радерфордијум-259 (према стандардној нотацији скраћено 259Rf):[9]

242
94
Pu + 22
10
Ne → 264-x
104
Rf → 264-x
104
RfCl4

Године 1969, истраживачи на Универзитету Калифорније, Беркли коначно су синтетисали елемент бомбардујући мету од калифорнијума-249 са јонима угљеника-12 те измерили алфа распад 257Rf у складу са распадом „кћерке” изотопа нобелијумa-253:[10]

249
98
Cf + 12
6
C → 257
104
Rf + 4 n

Америчка синтеза је потврђена 1973. чиме је осигурана идентификација радерфордијума као „мајке” изотопа нобелијума-253 опсервацијом К-алфа x-зрака у елементарном потпису производа распада 257Rf.[11]

Контроверза око имена[уреди | уреди извор]

Руски научници су за нови елемент предложили име курчатовијум док су амерички научници сугерирали да се новом елементу додели име радерфордијум.[12] Године 1992. радна група IUPAC/IUPAP-a (Transfermium Working Group, TWG) проучила је оба навода о открићу и донела закључак да су оба тима научника истовремено пружили доказе о синтези елемента 104, те би се част за откриће требала дати обема групама.[9] Међутим, америчка група је упутила оштар одговор на закључке TWG-а наводећи да су исувише нагласили доприносе и резултате групе из Дубне. Нарочито су истакнули да су Руси неколико пута у току 20 година изменили детаље о свом открићу, што руски тим није оповргао. Американци су такође наглашавали да је TWG исувише придао пажње хемијским експериментима које су извели руски научници те су оптужили TWG да немају довољно квалифицирано особље у комисији. TWG је на оптужбе одговорио да се не ради о томе и да су сваку тачку оптужбе америчког тима размотрили те нису нашли нити један разлог да измене своје закључке у вези части за откриће.[13] IUPAC је касније ипак елементу дао име које је амерички тим предложио, што би се у неком погледу могло протумачити да су донекле променили мишљење.[14]

Као консеквенцу првобитних навода о открићу, дошло је до контроверзе око давања имена елементу. Пошто су совјетски научници тврдили да су први открили нови елемент, предлагали су му се дадне име курчатовиј (Ku) у част Игора Курчатова (1903–1960), бившег шефа совјетског нуклеарног истраживања. Овај назив елемента кориштен је у књигама и литератури у државама бившег совјетског блока као званично име. Међутим, Американци су предлагали име радерфордијум (Rf) у част Ернеста Радерфорда, који је познат као „отац” нуклеарне физике. IUPAC је привремено усвојио назив унилквадијум (Unq) што је представљало систематско име елемента, изведено из латинским назива за цифре 1, 0 и 4. Године 1994. IUPAC је предложио да се елементу додели назив дубнијум (Db), јер је назив радерфордијум био предложен за елемент 106. IUPAC сматрао да се тиму из Дубне требало указати част за њихов допринос истраживањима. Ипак, и даље су постојале контроверзе око давања имена елементима од 104 до 107. Године 1997. тимови научника који су учествовали у давању имена усагласили су своје ставове те елементу 104 напокон дали име радерфордијум. У исто време име дубнијум дато је елементу 105.[14]

Особине[уреди | уреди извор]

Физичке и атомске[уреди | уреди извор]

За радерфордијум се очекује да буде у чврстом стању при стандардним условима температуре и притиска и при томе да има хексагоналну густо паковану кристалну структуру (c/a = 1,61), сличну оној као код његовог лакшег конгенера хафнијума.[4] Требао би бити веома тешки метал густине од око 23,2 g/cm3. Поређења ради, најгушћи познати елемент чија је густина поуздано измерена је осмијум, а износи 22,61 g/cm3. Овакви подаци су претпостављени према веома великој атомској тежини радерфордијума, ефекту контракције лантаноида и актиноида, као и релативистичким ефектима, мада је производња довољних количина радерфордијума, како би се ови подаци потврдили, непрактична јер би се узорак врло распао. За атомски радијус радерфордијума се очекује да има вредност око 150 pm. Због ефекта релативистичке стабилизације 7s орбитале и дестабилизације 6d орбитале, претпоставља се да би јони Rf+ и Rf2+ требали да отпуштају 6d електроне уместо 7s електрона, што је потпуно супротно понашање од његових лакших хомолога.[15]

Хемијске[уреди | уреди извор]

Радерфордијум је први трансактиноидни елемент и други члан 6d серије прелазних метала. Прорачуни о његовом потенцијалу јонизације, атомском радијусу као и радијусима, енергијама орбитала и основним нивоима његових јонизираних стања показали су да је сличан хафнијуму, али се изразито разликује од олова. Стога, донети су закључци о основним особинама овог елемента који наводе да он доста наликује на друге елементе 4. групе, испод титанијума, цирконијума и хафнијума.[16][17] Неке од његових особина одређене су експериментима у гасовитој фази као и хемији раствора. Оксидационо стање +4 је једино стабилно стање за последња два елемента па би стога и радерфордијум требао такође да показује стабилно +4 стање.[17] Осим тога, за радерфордијум се такође очекује да гради и нестабилније +3 стање.[15] Стандардни редукциони потенцијал пара Rf4+/Rf се предвиђа да би могао бити виши од −1,7 V.[3]

Прва предвиђања хемијских особина радерфордијума била су заснована на израчунима који су показивали да би релативистички ефекти на електронске љуске требали бити довољно снажни да би 7p орбитале могле имати ниже енергетске нивое од 6d орбитала што би дало конфигурацију валентних електрона 6d1 7s2 7p1 или чак 7s2 7p2, чиме би се елемент требао понашати више као олово него као хафнијум. Након бољих метода израчуна и експерименталних студија хемијских особина једињења овог елемента дошло се до закључка да су претходне процене биле погрешне те да би се радерфордијум требао понашати као остали елементи из 4. групе.[15][17]

Аналогно као и за цирконијум и хафнијум, за радерфордијум се предвиђа да гради веома стабилни, ватростални оксид, RfO2. Могао би и да реагује са халогеним елементима градећи тетрахалиде, RfX4, који би се хидролизовали у контакту с водом дајући оксихалиде RfOX2. Тетрахалиди би могли бити волатилне чврсте материје у виду мономерних тетраедарских молекула у гасовитој фази.[17]

У течној фази, Rf4+ јон би се хидролизовао мање од јона титанијума(IV) а у приближном обиму као и цирконијум и хафнијум, што би дало јон RfO2+. Третирање таквих халида са јонима халидних елемената даје јоне одређених комплекса. Кориштење јона хлорида и бромида даје комплексе хексахалида RfCl2−
6
i RfBr2−
6
. За комплексе флуорида, цирконијум и хафнијум граде хепта- и октакомплексе. Према томе, за већи радерфордијумов јон могући су и комплекси RfF2−
6
, RfF3−
7
и RfF4−
8
.[17]

Изотопи[уреди | уреди извор]

Радерфордијум нема ни један стабилни нити природни изотоп. До данас је у лабораторију синтетисано неколико радиоактивних изотопа, било фузијом два атома било распадом неког тежег елемента. Укупно је откривено 16 различитих изотопа овог елемента са атомским масама између 253 и 270 (са изузетком 264 и 269). Већина ових изотопа се распада путем спонтане фисије.[5][18]

Осим изотопа чија времена полураспада су позната, лакши изотопи обично имају краћа времена полураспада. Измерено је време полураспада за 253Rf и 254Rf које износи краће од 50 μs. Изотопи 256Rf, 258Rf, 260Rf су нешто стабилнији од око 10 ms, док се 255Rf, 257Rf, 259Rf и 262Rf распада између једне и пет секунди. Изотопи 261Rf, 265Rf и 263Rf су још стабилнији од наведених, а њихова времена полураспада износе једну, 1,5 и десет минута, респективно. Најтежи изотопи су уједно и најстабилнији, где је код 267Rf измерено време полураспада од око 1,3 сата.[5] Времена полураспада изотопа 269Rf, 271Rf и тежих још нису позната нити су израчуната.

Најлакши изотопи су синтетизовани директном фузијом два лакша језгра и као производ распада. Најтежи изотоп добијен директном фузијом јесте 262Rf; док су тежи изотопи од њега опажени само као производи распада елемената са већим атомским бројевима, од којих је потврђено постојање само 267Rf. Тешки изотопи 266Rf и 268Rf су опажени као захват електрона „кћерке” изотопа дубнијума 266Db и 268Db, али имају кратка времена полураспада пре спонтане фисије. Чини се да исто вреди и за 270Rf, као могуће „кћерке” изотопа 270Db.[19] Иако изотоп 264Rf још није доказан, превиђа се да би његово кратко време полураспада износило 5 секунди.[20]

Године 1999. амерички научници на Универзитету Калифорније у Берклију објавили су да су успели да синтетишу три атома 293Og.[21] Овај „родитељски” изотоп према наводима научника се распао емитујући седам алфа честица дајући језгро 265Rf. Касније 2001. године објава овог открића је поништена.[22]

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ а б в г д „Rutherfordium”. Royal Chemical Society. Приступљено 2019-09-21. 
  2. ^ а б в г д ђ Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria (2006). „Transactinides and the future elements”. Ур.: Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd изд.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5. 
  3. ^ а б 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. ISBN 978-3-540-07109-9. doi:10.1007/BFb0116498. Приступљено 4. 10. 2013. 
  4. ^ а б 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. ^ а б в г д Sonzogni, Alejandro. „Interactive Chart of Nuclides”. National Nuclear Data Center: Brookhaven National Laboratory. Архивирано из оригинала на датум 20. 12. 2018. Приступљено 2008-06-06. 
  6. ^ 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. 1. 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. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  8. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  9. ^ а б Barber R. C.; 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. 
  10. ^ Ghiorso A.; et al. (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. 
  11. ^ Bemis, C. E.; 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. 
  12. ^ „Rutherfordium”. Rsc.org. Приступљено 23. 10. 2017. 
  13. ^ Ghiorso A.; et al. (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. 
  14. ^ а б „Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997)”. Pure and Applied Chemistry. 69 (12): 2471—2474. 1997. doi:10.1351/pac199769122471. 
  15. ^ а б в Haire, Richard G. (2006). „Transactinides and the future elements”. Ур.: Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3 изд.). Dordrecht, Holandija: Springer Science+Business Media. ISBN 1-4020-3555-1. 
  16. ^ Kratz, J. V.; 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. Архивирано из оригинала (PDF) на датум 25. 2. 2009. Приступљено 24. 10. 2017. 
  17. ^ а б в г д 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. Архивирано из оригинала (PDF) на датум 26. 7. 2011. 
  18. ^ „Six New Isotopes of the Superheavy Elements Discovered " Berkeley Lab News Center”. Newscenter.lbl.gov. Приступљено 27. 2. 2011. 
  19. ^ Reinhard Stock (2013). Encyclopedia of Nuclear Physics and its Applications. John Wiley & Sons. стр. 305. ISBN 9783527649266. 
  20. ^ Krzysztof P. Rykaczewski (1. 3. 2014). „Search for 283,284,285-Fl decay chains” (PDF). Приступљено 23. 10. 2017. 
  21. ^ Ninov Viktor; et al. (1999). „Observation of Superheavy Nuclei Produced in the Reaction of Krypton-86 with Lead-208”. Physical Review Letters. 83 (6): 1104—1107. Bibcode:1999PhRvL..83.1104N. doi:10.1103/PhysRevLett.83.1104. 
  22. ^ Public Affairs Department (21. 7. 2001). „Results of element 118 experiment retracted”. Berkeley Lab. Архивирано из оригинала на датум 29. 1. 2008. Приступљено 23. 10. 2017. 

Спољашње везе[уреди | уреди извор]