Википедија

Raderfordijum

Raderfordijum (Rf, lat. rutherfordium), ranije unilkvadijum (Unq), prelazni je metal.[8] Naziv je dobio po imenu fizičara Ernesta Raderforda. Raderfordijum poseduje izotope čije se atomske mase nalaze između 257—262.

Raderfordijum
Opšta svojstva
Ime, simbolraderfordijum, Rf
U periodnom sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Hf
↑
Rf
↓
(Upo)
lorencijum ← raderfordijum → dubnijum ‍
Atomski broj (Z)104
Grupa, periodagrupa 4, perioda 7
Blokd-blok
Kategorija  prelazni metal
Rel. at. masa (Ar)267,12179[1]
Maseni broj267 (najstabilniji izotop)
El. konfiguracija
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 32, 10, 2
Fizička svojstva
Agregatno stanječvrsto (predviđeno)[2][3]
Tačka topljenja2400 K ​(2100 °‍C, ​3800 °F) (predviđeno)[2][3]
Tačka ključanja5800 K ​(5500 °‍C, ​9900 °F) (predviđeno)[2][3]
Gustina pri s.t.23,2 g/cm3 (predviđeno)[2][3][4]
Atomska svojstva
Energije jonizacije1: 580 kJ/mol
2: 1390 kJ/mol
3: 2300 kJ/mol
(ostale) (sve osim prvog je procenjeno)[3]
Atomski radijus150 pm (procenjeno)[3]
Kovalentni radijus157 pm (procenjeno)[2]
Ostalo
Kristalna struktura ​zbijena heksagonalna (HCP)
Zbijena heksagonalna (HCP) kristalna struktura za raderfordijum

(predviđeno)[5]
CAS broj53850-36-5
Istorija
Imenovanjepo Ernestu Raderfordu
OtkrićeZajednički institut za nuklearna istraživanja i Nacionalna laboratorija Lorens Berkli (1964, 1969)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
261Rf syn 70 s[6] >80% α 257No
<15% ε 261Lr
<10% SF
263Rf syn 15 min[6] <100% SF
~30% α 259No
265Rf syn 1,1 min[7] SF
266Rf syn 23 s? SF
267Rf syn 1,3 h[6] SF
reference • Vikipodaci

Izotop 260 je dobijen (neki to osporavaju) 1964. godine od Ivana Kurčatova u Ruskom gradu Dubna bombardovanjem izotopa 249 Cf jedrima izotopa 12-ugljenika. Slavnim eksperimentom koji je izvršila grupa naučnika 1969. godine na univerzitetu u Berkliju u Kaliforniji, dobijen je izotop 257. Dobijeni rezultati se razlikuju od Kurčatovih i zato se Sovjetima osporava da su prvi dobili ovaj element. U SSSR je ovaj element ’70-ih godina, nakon Kurčatovljeve smrti, nazvan kurčatovijum (Ku) i taj naziv se koristio u svim zemljama članicama nekadašnjeg Varšavskog pakta, kao i u SFRJ. U SAD je korišćen naziv raderfordijum, po imenu Ernesta Raderforda. IUPAC je 1989. godine odlučio da element nosi ime unilkvadijum (ime je dobio po svojoj atomskoj masi), ali sledeći, aktuelan naziv koji je IUPAC dao 1997. godine je raderfordijum.

Ovaj element se ne javlja u prirodi. Do sada je dobijeno samo nekoliko njegovih atoma. Pretpostavlja se da se raderfordijum nalazi na Suncu i na još nekim zvezdama srednje veličine.[9] Njegove fizičke i hemijske osobine nisu poznate, ali pretpostavlja se da je on metal sličnih osobina kao i titanijum. Njegova elektronska konfiguracija takođe nije poznata jer je dobijen u obliku plazme. Po pravilima ona bi trebalo da bude: radon + 5f146d27s2

Istorija uredi

Otkriće uredi

Prema pojedinim navodima raderfordijum su prvi otkrili 1964. godine naučnici pri Zajedničkom institutu za nuklearna istraživanja (JINR) u Dubni (tada u Sovjetskom savezu). Oni su u svom istraživanju bombardovali metu sačinjenu iz plutonijuma-242 jonima neona-22 te zatim proizvode reakcije odvojili pomoću termohromatografije nakon što su ih prethodno preveli u hloride putem interakcije sa ZrCl4. Naučnici su zapazili aktivnosti spontane fisije koja se javila u isparljivom hloridu, nalikujući osobinama eka-hafnijuma. Iako vreme poluraspada nije tačno određeno, kasniji proračuni su pokazali da je proizvod reakcije najverovatnije raderfordijum-259 (prema standardnoj notaciji skraćeno 259Rf):[10]

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

Godine 1969, istraživači na Univerzitetu Kalifornije, Berkli konačno su sintetisali element bombardujući metu od kalifornijuma-249 sa jonima ugljenika-12 te izmerili alfa raspad 257Rf u skladu sa raspadom „kćerke” izotopa nobelijuma-253:[11]

249
98Cf + 12
6C → 257
104Rf + 4 n

Američka sinteza je potvrđena 1973. čime je osigurana identifikacija raderfordijuma kao „majke” izotopa nobelijuma-253 opservacijom K-alfa x-zraka u elementarnom potpisu proizvoda raspada 257Rf.[12]

Kontroverza oko imena uredi

Ruski naučnici su za novi element predložili ime kurčatovijum dok su američki naučnici sugerirali da se novom elementu dodeli ime raderfordijum.[13] Godine 1992. radna grupa IUPAC/IUPAP-a (Transfermium Working Group, TWG) proučila je oba navoda o otkriću i donela zaključak da su oba tima naučnika istovremeno pružili dokaze o sintezi elementa 104, te bi se čast za otkriće trebala dati obema grupama.[10] Međutim, američka grupa je uputila oštar odgovor na zaključke TWG-a navodeći da su isuviše naglasili doprinose i rezultate grupe iz Dubne. Naročito su istaknuli da su Rusi nekoliko puta u toku 20 godina izmenili detalje o svom otkriću, što ruski tim nije opovrgao. Amerikanci su takođe naglašavali da je TWG isuviše pridao pažnje hemijskim eksperimentima koje su izveli ruski naučnici te su optužili TWG da nemaju dovoljno kvalificirano osoblje u komisiji. TWG je na optužbe odgovorio da se ne radi o tome i da su svaku tačku optužbe američkog tima razmotrili te nisu našli niti jedan razlog da izmene svoje zaključke u vezi časti za otkriće.[14] IUPAC je kasnije ipak elementu dao ime koje je američki tim predložio, što bi se u nekom pogledu moglo protumačiti da su donekle promenili mišljenje.[15]

Kao konsekvencu prvobitnih navoda o otkriću, došlo je do kontroverze oko davanja imena elementu. Pošto su sovjetski naučnici tvrdili da su prvi otkrili novi element, predlagali su mu se dadne ime kurčatovij (Ku) u čast Igora Kurčatova (1903–1960), bivšeg šefa sovjetskog nuklearnog istraživanja. Ovaj naziv elementa korišten je u knjigama i literaturi u državama bivšeg sovjetskog bloka kao zvanično ime. Međutim, Amerikanci su predlagali ime raderfordijum (Rf) u čast Ernesta Raderforda, koji je poznat kao „otac” nuklearne fizike. IUPAC je privremeno usvojio naziv unilkvadijum (Unq) što je predstavljalo sistematsko ime elementa, izvedeno iz latinskim naziva za cifre 1, 0 i 4. Godine 1994. IUPAC je predložio da se elementu dodeli naziv dubnijum (Db), jer je naziv raderfordijum bio predložen za element 106. IUPAC smatrao da se timu iz Dubne trebalo ukazati čast za njihov doprinos istraživanjima. Ipak, i dalje su postojale kontroverze oko davanja imena elementima od 104 do 107. Godine 1997. timovi naučnika koji su učestvovali u davanju imena usaglasili su svoje stavove te elementu 104 napokon dali ime raderfordijum. U isto vreme ime dubnijum dato je elementu 105.[15]

Osobine uredi

Fizičke i atomske uredi

Za raderfordijum se očekuje da bude u čvrstom stanju pri standardnim uslovima temperature i pritiska i pri tome da ima heksagonalnu gusto pakovanu kristalnu strukturu (c/a = 1,61), sličnu onoj kao kod njegovog lakšeg kongenera hafnijuma.[5] Trebao bi biti veoma teški metal gustine od oko 23,2 g/cm3. Poređenja radi, najgušći poznati element čija je gustina pouzdano izmerena je osmijum, a iznosi 22,61 g/cm3. Ovakvi podaci su pretpostavljeni prema veoma velikoj atomskoj težini raderfordijuma, efektu kontrakcije lantanoida i aktinoida, kao i relativističkim efektima, mada je proizvodnja dovoljnih količina raderfordijuma, kako bi se ovi podaci potvrdili, nepraktična jer bi se uzorak vrlo raspao. Za atomski radijus raderfordijuma se očekuje da ima vrednost oko 150 pm. Zbog efekta relativističke stabilizacije 7s orbitale i destabilizacije 6d orbitale, pretpostavlja se da bi joni Rf+ i Rf2+ trebali da otpuštaju 6d elektrone umesto 7s elektrona, što je potpuno suprotno ponašanje od njegovih lakših homologa.[16]

Hemijske uredi

Raderfordijum je prvi transaktinoidni element i drugi član 6d serije prelaznih metala. Proračuni o njegovom potencijalu jonizacije, atomskom radijusu kao i radijusima, energijama orbitala i osnovnim nivoima njegovih joniziranih stanja pokazali su da je sličan hafnijumu, ali se izrazito razlikuje od olova. Stoga, doneti su zaključci o osnovnim osobinama ovog elementa koji navode da on dosta nalikuje na druge elemente 4. grupe, ispod titanijuma, cirkonijuma i hafnijuma.[17][18] Neke od njegovih osobina određene su eksperimentima u gasovitoj fazi kao i hemiji rastvora. Oksidaciono stanje +4 je jedino stabilno stanje za poslednja dva elementa pa bi stoga i raderfordijum trebao takođe da pokazuje stabilno +4 stanje.[18] Osim toga, za raderfordijum se takođe očekuje da gradi i nestabilnije +3 stanje.[16] Standardni redukcioni potencijal para Rf4+/Rf se predviđa da bi mogao biti viši od −1,7 V.[4]

Prva predviđanja hemijskih osobina raderfordijuma bila su zasnovana na izračunima koji su pokazivali da bi relativistički efekti na elektronske ljuske trebali biti dovoljno snažni da bi 7p orbitale mogle imati niže energetske nivoe od 6d orbitala što bi dalo konfiguraciju valentnih elektrona 6d1 7s2 7p1 ili čak 7s2 7p2, čime bi se element trebao ponašati više kao olovo nego kao hafnijum. Nakon boljih metoda izračuna i eksperimentalnih studija hemijskih osobina jedinjenja ovog elementa došlo se do zaključka da su prethodne procene bile pogrešne te da bi se raderfordijum trebao ponašati kao ostali elementi iz 4. grupe.[16][18]

Analogno kao i za cirkonijum i hafnijum, za raderfordijum se predviđa da gradi veoma stabilni, vatrostalni oksid, RfO2. Mogao bi i da reaguje sa halogenim elementima gradeći tetrahalide, RfX4, koji bi se hidrolizovali u kontaktu s vodom dajući oksihalide RfOX2. Tetrahalidi bi mogli biti volatilne čvrste materije u vidu monomernih tetraedarskih molekula u gasovitoj fazi.[18]

U tečnoj fazi, Rf4+ jon bi se hidrolizovao manje od jona titanijuma(IV) a u približnom obimu kao i cirkonijum i hafnijum, što bi dalo jon RfO2+. Tretiranje takvih halida sa jonima halidnih elemenata daje jone određenih kompleksa. Korištenje jona hlorida i bromida daje komplekse heksahalida RfCl2−
6 i RfBr2−
6. Za komplekse fluorida, cirkonijum i hafnijum grade hepta- i oktakomplekse. Prema tome, za veći raderfordijumov jon mogući su i kompleksi RfF2−
6, RfF3−
7 i RfF4−
8.[18]

Izotopi uredi

Raderfordijum nema ni jedan stabilni niti prirodni izotop. Do danas je u laboratoriju sintetisano nekoliko radioaktivnih izotopa, bilo fuzijom dva atoma bilo raspadom nekog težeg elementa. Ukupno je otkriveno 16 različitih izotopa ovog elementa sa atomskim masama između 253 i 270 (sa izuzetkom 264 i 269). Većina ovih izotopa se raspada putem spontane fisije.[6][19]

Osim izotopa čija vremena poluraspada su poznata, lakši izotopi obično imaju kraća vremena poluraspada. Izmereno je vreme poluraspada za 253Rf i 254Rf koje iznosi kraće od 50 μs. Izotopi 256Rf, 258Rf, 260Rf su nešto stabilniji od oko 10 ms, dok se 255Rf, 257Rf, 259Rf i 262Rf raspada između jedne i pet sekundi. Izotopi 261Rf, 265Rf i 263Rf su još stabilniji od navedenih, a njihova vremena poluraspada iznose jednu, 1,5 i deset minuta, respektivno. Najteži izotopi su ujedno i najstabilniji, gde je kod 267Rf izmereno vreme poluraspada od oko 1,3 sata.[6] Vremena poluraspada izotopa 269Rf, 271Rf i težih još nisu poznata niti su izračunata.

Najlakši izotopi su sintetizovani direktnom fuzijom dva lakša jezgra i kao proizvod raspada. Najteži izotop dobijen direktnom fuzijom jeste 262Rf; dok su teži izotopi od njega opaženi samo kao proizvodi raspada elemenata sa većim atomskim brojevima, od kojih je potvrđeno postojanje samo 267Rf. Teški izotopi 266Rf i 268Rf su opaženi kao zahvat elektrona „kćerke” izotopa dubnijuma 266Db i 268Db, ali imaju kratka vremena poluraspada pre spontane fisije. Čini se da isto vredi i za 270Rf, kao moguće „kćerke” izotopa 270Db.[20] Iako izotop 264Rf još nije dokazan, previđa se da bi njegovo kratko vreme poluraspada iznosilo 5 sekundi.[21]

Godine 1999. američki naučnici na Univerzitetu Kalifornije u Berkliju objavili su da su uspeli da sintetišu tri atoma 293Og.[22] Ovaj „roditeljski” izotop prema navodima naučnika se raspao emitujući sedam alfa čestica dajući jezgro 265Rf. Kasnije 2001. godine objava ovog otkrića je poništena.[23]

Reference uredi

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ a b v g d „Rutherfordium”. Royal Chemical Society. Pristupljeno 2019-09-21. 
  3. ^ a b v g d đ Hoffman, Darleane C.; Lee, Diana M.; Pershina, Valeria (2006). „Transactinides and the future elements”. Ur.: Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd izd.). Dordrecht, The Netherlands: Springer Science+Business Media. ISBN 978-1-4020-3555-5. 
  4. ^ a b 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. Pristupljeno 4. 10. 2013. 
  5. ^ a b 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. 
  6. ^ a b v g d Sonzogni, Alejandro. „Interactive Chart of Nuclides”. National Nuclear Data Center: Brookhaven National Laboratory. Arhivirano iz originala 20. 12. 2018. g. Pristupljeno 2008-06-06. 
  7. ^ 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. 
  8. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  9. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  10. ^ a b 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. 
  11. ^ 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. 
  12. ^ 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. 
  13. ^ „Rutherfordium”. Rsc.org. Arhivirano iz originala 08. 04. 2011. g. Pristupljeno 23. 10. 2017. 
  14. ^ 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. 
  15. ^ a b „Names and symbols of transfermium elements (IUPAC Recommendations 1997)”. Pure and Applied Chemistry. 69 (12): 2471—2474. 1997. doi:10.1351/pac199769122471. 
  16. ^ a b v Haire, Richard G. (2006). „Transactinides and the future elements”. Ur.: Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3 izd.). Dordrecht, Holandija: Springer Science+Business Media. ISBN 1-4020-3555-1. 
  17. ^ 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. Arhivirano iz originala (PDF) 25. 2. 2009. g. Pristupljeno 24. 10. 2017. 
  18. ^ a b v g d 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. Arhivirano iz originala (PDF) 26. 7. 2011. g. 
  19. ^ „Six New Isotopes of the Superheavy Elements Discovered " Berkeley Lab News Center”. Newscenter.lbl.gov. Pristupljeno 27. 2. 2011. 
  20. ^ Reinhard Stock (2013). Encyclopedia of Nuclear Physics and its Applications. John Wiley & Sons. str. 305. ISBN 9783527649266. 
  21. ^ Krzysztof P. Rykaczewski (1. 3. 2014). „Search for 283,284,285-Fl decay chains” (PDF). Pristupljeno 23. 10. 2017. 
  22. ^ 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. 
  23. ^ Public Affairs Department (21. 7. 2001). „Results of element 118 experiment retracted”. Berkeley Lab. Arhivirano iz originala 29. 1. 2008. g. Pristupljeno 23. 10. 2017. 

Spoljašnje veze uredi

 
Raderfordijum na Vikimedijinoj ostavi.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Радерфордијум&oldid=26039012”