Резерфордий

104 Лоуренсий ← Резерфордий → Дубний 104Rf
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 курчато́вий (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-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. 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:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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.

Американцы ответили на выводы комиссии, заявив, что она придаёт слишком большое значение результатам группы ОИЯИ. В частности, они указали, что за 20 лет советские учёные несколько раз изменяли детали их заявлений о свойствах резерфордия, что советские учёные и не отрицали. Они также обвинили TWG в том, что та чересчур доверяет химическим опытам, проведённым советскими учёными, 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. В конце концов, ИЮПАК использовал название, предложенное американцами, что может некоторым образом указывать на то, что они изменили своё решение.

В 1994 году ИЮПАК предложила название дубний, поскольку название 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

Структура хлорида резерфордия

Расчёты показали^{[когда?]}, что релятивистские эффекты в электронных оболочках резерфордия могут быть достаточно сильными, чтобы p-орбитали имели меньший уровень энергии, нежели d-орбитали, что делало бы его химические свойства похожими на свойства свинца. 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. 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.

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).

Ссылки

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