Резерфордий (Rf)
Переходный металлТвердое вещество
Стандартная относительная атомная масса
263 uЭлектронная конфигурация
[Rn] 7s2 5f14 6d2Температура плавления
2126,85 °CТемпература кипения
5526,85 °CПлотность
2,33e+4 kg/m³Степени окисления
+3, +4Электроотрицательность (по Полингу)
Нет данныхЭнергия ионизации (1-я)
6,02 eVГод открытия
1964Атомный радиус
150 pmПодробные сведения
Резерфордий — синтетический трансактиноидный элемент и первый член 6d-ряда переходных металлов. Все подтверждённые изотопы радиоактивны и короткоживущи, поэтому его химию изучают по одному атому. Химические эксперименты показывают поведение, в целом согласующееся с элементом группы 4, аналогичным гафнию и цирконию, при доминировании степени окисления +4 в водных и галогенидных системах. Релятивистские эффекты и ядерная нестабильность затрудняют прямые измерения.
Резерфордий не встречается в природе в земной коре. Заслуга в первом синтезе этого элемента приписывается совместно Альберту Гиорсо и его группе в Калифорнийском университете в Беркли и Георгию Флерову и его группе в Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) в Дубне, Россия. Элемент назван в честь Эрнеста Резерфорда (Fig. IUPAC.104.1), который получил Нобелевскую премию за разработку теории радиоактивных превращений [645].
Резерфордий представляет интерес для исследований в физике частиц, но не имеет коммерческих применений. 261Rf был одним из продуктов распада, использованных для подтверждения синтеза коперниция в эксперименте на ускорителе частиц [634].
Резерфордий назван в честь Эрнеста Резерфорда.
Учёные, работавшие в Объединённом институте ядерных исследований в Дубне, Россия, впервые сообщили о получении резерфордия в 1964 году. Они бомбардировали атомы плутония-242 ионами неона-22, образуя, как они полагали, атомы резерфордия-260 и четыре свободных нейтрона. В 1969 году группа учёных, работавших в Lawrence Radiation Laboratory, ныне известной как Lawrence Berkeley Laboratory, в Беркли, Калифорния, попыталась подтвердить открытие дубненской группы. Не имея оборудования, необходимого для ускорения ионов неона, берклиевская группа под руководством Альберта Гиорсо бомбардировала атомы калифорния-248 и калифорния-249 ионами углерода-12 и углерода-13, получив атомы резерфордия-257, резерфордия-258, резерфордия-259 и резерфордия-261. Однако им не удалось получить тот же изотоп, что и дубненской группе. Авторство открытия резерфордия по-прежнему остаётся предметом споров. Наиболее стабильный изотоп резерфордия, резерфордий-263, имеет период полураспада около 10 минут и распадается путём спонтанного деления.
В 1964 году сотрудники Объединённого института ядерных исследований в Дубне (СССР) бомбардировали плутоний ускоренными ионами неона с энергией 113–115 МэВ. Измеряя следы деления в специальном стекле под микроскопом, они обнаружили изотоп, распадающийся путём спонтанного деления. Они предположили, что этот изотоп с периодом полураспада 0,3 +/- 0,1 с может быть 260-104, образующимся по следующей реакции: 242Pu + 22Ne >260Rf +4n.
Элемент 104, первый трансактиноидный элемент, как ожидается, будет обладать химическими свойствами, сходными со свойствами гафния. Он, например, должен образовывать относительно летучее соединение с хлором (тетрахлорид).
Советские учёные провели эксперименты, направленные на химическую идентификацию, и пытались показать, что активность с периодом полураспада 0,3 с более летуча, чем относительно нелетучие трихлориды актинидов. Этот эксперимент не удовлетворяет критерию химического отделения нового элемента от всех остальных, но предоставляет важные данные для оценки. Данные, опубликованные советскими учёными, уменьшили период полураспада изучаемого ими изотопа с 0,3 до 0,15 с.
Макроскопический образец рутерфордия не был получен, и его внешний вид неизвестен. В расчётах его обычно рассматривают как очень тяжёлое металлическое твёрдое вещество при обычных условиях, но это остаётся предсказанием, а не наблюдаемым объемным свойством.
Резерфордий не имеет практического применения вне научных исследований. Его получают в экспериментах на ускорителях для изучения пределов периодической таблицы, ядерной стабильности трансурановых элементов и химии отдельных атомов. Отдельные изотопы использовались для идентификации цепочек распада и в быстрых методах химического разделения, предназначенных для сравнения поведения элемента группы 4 с цирконием и гафнием. У элемента нет медицинского, промышленного, конструкционного или потребительского применения.
Из-за малых количеств, в которых он производится, и его короткого периода полураспада, в настоящее время резерфордий не имеет применений за пределами фундаментальных научных исследований.
Применение изотопов элемента Rutherfordium (Rf) будет здесь.
Химия рутерфоррдия была выведена по очень малому числу атомов в быстрых газофазных и водных экспериментах. Наиболее важной степенью окисления является +4, что соответствует его положению под гафнием. Для тетрахлорида рутерфоррдия RfCl₄ изучалось поведение летучего тетрахлорида в сравнении с тетрахлоридом циркония ZrCl₄ и тетрахлоридом гафния HfCl₄. В водном растворе гидролиз, комплексообразование с фторидом и комплексообразование с хлоридом указывают на жёсткий, высокозарядный катион с характером элемента группы 4, хотя релятивистские эффекты могут изменять детальную устойчивость комплексов.
See more information at the Rutherfordium compound page.
Опасность связана с радиацией, а не с химической токсичностью при обычном обращении, поскольку образуются лишь атомные количества. Опасности зависят от изотопа и его продуктов распада; многие известные изотопы распадаются путем альфа-излучения, самопроизвольного деления или обоими путями. Мишени ускорителя, системы сбора и загрязненное оборудование требуют радиационного контроля, однако рутерфордий не встречается у населения или в коммерческом обороте.
Резерфордий не имеет подтвержденного природного происхождения в окружающей среде. Любые атомы, полученные в лабораториях, быстро распадаются и образуются в количествах, слишком малых, чтобы сформировать экологический резервуар или химический цикл. Его экологическое поведение как массового вещества поэтому не наблюдалось; можно сопоставлять лишь его предсказанные или покубовые химические взаимодействия с таковыми у других металлов группы 4.
Резерфордий не имеет товарного рынка, запасов на складах и экономического спроса. Его производство требует тяжёлоионных ускорителей, специализированных мишеней и систем быстрого детектирования, давая атомы или очень небольшое число атомов для немедленного исследования. Изотопы получают в ядерных реакциях, таких как бомбардировка актинидных мишеней более лёгкими ионами, а практическое ограничение связано с доступом к эксперименту, а не со стоимостью сырья. Рециркуляция и замещение несущественны, за исключением общего смысла, что при необходимости стабильного материала используются другие элементы.
Получают бомбардировкой калифорния-249 пучками углерода-12 и 13, что привело к образованию изотопа с периодами полураспада 4+ и 3 с.
Резерфордий не ожидается как устойчивый космический элемент. Известные его изотопы имеют периоды полураспада, слишком короткие для выживания с момента нуклеосинтеза, и любые атомы, образующиеся в экстремальном астрофизическом нуклеосинтезе, быстро распадутся на более лёгкие ядра. Известных внеземных резервуаров не существует, и его значение во Вселенной в основном состоит в том, что он служит лабораторным зондом очень тяжёлых ядер.
- Резерфордий был ключевым в ранних спорах о названии первых трансурановых элементов.
- Его химию часто приходится завершать до распада атома.
- Исследования в газовой фазе сравнивали RfCl₄ с тетрахлоридами циркония и гафния.
- Некоторые изотопы резерфордия идентифицируют по связным цепочкам альфа-распада.
- Элемент назван в честь Эрнеста Резерфорда.
Изображения
Свойства
Физические свойства
- Атомный радиус (эмпирический)
- 150 pm Сравнить Атомный радиус (эмпирический) у всех элементов →
- Плотность
- 2,33 × 104 kg/m³ Сравнить Плотность у всех элементов →
- Фаза при стандартных температуре и давлении
- Твёрдое вещество Сравнить Фаза при стандартных температуре и давлении у всех элементов →
- Температура плавления
- 2126,85 °C Сравнить Температура плавления у всех элементов →
- Температура кипения
- 5526,85 °C Сравнить Температура кипения у всех элементов →
Химические свойства
- Сродство к электрону
- 0,65 eV
- Энергия ионизации (1-я)
- 6,02 eV Сравнить Энергия ионизации (1-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (2-я)
- 14,350049 eV Сравнить Энергия ионизации (2-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (3-я)
- 23,840082 eV Сравнить Энергия ионизации (3-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (4-я)
- 31,87011 eV Сравнить Энергия ионизации (4-я) у всех элементов →
- Энергия ионизации (5-я)
- 64,00022 eV Сравнить Энергия ионизации (5-я) у всех элементов →
- Степени окисления
- +3, +4 Сравнить Степени окисления у всех элементов →
- Валентные электроны
- 4 Сравнить Валентные электроны у всех элементов →
- Электронная конфигурация
- [Rn] 7s2 5f14 6d2
Термодинамические свойства
Нет данных
Ядерные свойства
- Протоны
- 104 Сравнить Протоны у всех элементов →
- Нейтроны
- 162 Сравнить Нейтроны у всех элементов →
- Известные изотопы
- 16 Сравнить Известные изотопы у всех элементов →
- Стабильные изотопы
- 0 Сравнить Стабильные изотопы у всех элементов →
- Массовое число (наиболее стабильный изотоп)
- 267
- Наиболее стабильный изотоп
- Rf-266
- Год открытия
- 1964
Распространённость
Нет данных
Кристаллическая структура
Нет данных
Электронная структура
- Электроны по оболочкам
- 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2 Сравнить Электроны по оболочкам у всех элементов →
Идентификаторы
- Номер CAS
- 53850-36-5 Сравнить Номер CAS у всех элементов →
- Символ терма
- 3F2
- InChI
- InChI=1S/Rf
- Ключ InChI
- YGPLJIIQQIDVFJ-UHFFFAOYSA-N
Электронная конфигурация Предсказанные
Rf: 5f¹⁴ 6d² 7s²[Rn] 5f¹⁴ 6d² 7s²1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ 5f¹⁴ 6d² 7s²Модель атома
Изотопы различаются числом нейтронов, массой и стабильностью, но не электронной конфигурацией нейтрального атома.
Схематическая модель атома, без соблюдения масштаба.
Атомный отпечаток
Спектр излучения / поглощения
Распределение изотопов
Стабильных изотопов нет.
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада |
|---|---|---|---|
| 262 Радиоактивный | 262,10992 ± 0,00024 | Нет данных | 250 мс |
| 254 Радиоактивный | 254,10005 ± 0,0003 | Нет данных | 22.9 us |
| 260 Радиоактивный | 260,10644 ± 0,00022 | Нет данных | 21 мс |
| 253 Радиоактивный | 253,10044 ± 0,00044 | Нет данных | 13 мс |
| 258 Радиоактивный | 258,103428 ± 0,000034 | Нет данных | 12.5 мс |
Фаза / агрегатное состояние
Причина: на 2101,8 °C ниже температуры плавления (2126,85 °C)
Схематично, без соблюдения масштаба
Температуры фазовых переходов
Плотность
При стандартных условиях
При стандартных условиях
Атомные спектры
Показано 10 из 93. Сортировка по заряду иона (по возрастанию).
Данные об энергетических уровнях ?
| Ион | Заряд | Уровни |
|---|---|---|
| Rf I | 0 | 2 |
| Rf II | +1 | 2 |
| Rf III | +2 | 2 |
| Rf IV | +3 | 2 |
| Rf V | +4 | 2 |
| Rf VI | +5 | 2 |
| Rf VII | +6 | 2 |
| Rf VIII | +7 | 2 |
| Rf IX | +8 | 2 |
| Rf X | +9 | 2 |
Данные о кристаллической структуре отсутствуют
Соединения
Изотопы (5)
In 1969 Ghiorso, Nurmia, Harris, K.A.Y. Eskola, and P.L. Eskola of the University of California at Berkeley reported that they had positively identified two, and possibly three isotopes of Element 104. The group indicated that, after repeated attempts, they produced isotope 260104 reported by the Dubna groups in 1964.
| Массовое число | Атомная масса (а. е. м.) | Содержание в природе | Период полураспада | Тип распада | |
|---|---|---|---|---|---|
| 262 Радиоактивный | 262,10992 ± 0,00024 | Нет данных | 250 мс | SF ≈100% | |
| 254 Радиоактивный | 254,10005 ± 0,0003 | Нет данных | 22.9 us | SF ≈100%α<1.5% | |
| 260 Радиоактивный | 260,10644 ± 0,00022 | Нет данных | 21 мс | SF ≈100%α ?β+ ? | |
| 253 Радиоактивный | 253,10044 ± 0,00044 | Нет данных | 13 мс | SF ≈100%α ? | |
| 258 Радиоактивный | 258,103428 ± 0,000034 | Нет данных | 12.5 мс | SF =95.1±1.6%α =4.9±1.6% |
Расширенные данные о свойствах
Ковалентные радиусы (расширенные данные)
- Ковалентный радиус (по Пююккё)
- 157 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, двойная связь)
- 140 pm
- Ковалентный радиус (по Пююккё, тройная связь)
- 131 pm
Шкалы нумерации
- Mendeleev
- 46
Поляризуемость и дисперсия
- Дипольная поляризуемость
- 112 a.u.
- Дипольная поляризуемость (неопределённость)
- 10 a.u.
Категории степеней окисления
Расширенные справочные данные
Типы распада изотопов (33)
| Изотоп | Режим | Интенсивность |
|---|---|---|
| 253 | SF | 100% |
| 253 | A | — |
| 254 | SF | 100% |
| 254 | A | 1,5% |
| 255 | A | 52,8% |
| 255 | SF | 47,2% |
| 255 | B+ | 6% |
| 256 | SF | 99,7% |
| 256 | A | 0,3% |
| 257 | A | 89,3% |
Дополнительные данные
Оценочная распространённость в земной коре
The estimated element abundance in the earth's crust.
Оценочная распространённость в земной коре
Not Applicable
Источники (1)
- [5] Rutherfordium https://education.jlab.org/itselemental/ele104.html
Оценочная распространённость в океане
The estimated element abundance in the earth's oceans.
Оценочная распространённость в океане
Not Applicable
Источники (1)
- [5] Rutherfordium https://education.jlab.org/itselemental/ele104.html
Источники
(8)
Data deposited in or computed by PubChem
The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.
Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.
The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.
Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/
The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.
The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database
This section provides all form of data related to element Rutherfordium.