Rutherfordium (Rf) — sünteesitud radioaktiivne element, aatomiarv 104

Rutherfordium (Rf) — sünteesitud, radioaktiivne element (aatomiarv 104). Tutvu selle omaduste, isotoopide ja piiratud uurimis- ning kasutusvõimalustega.

Rutherfordium on keemiline element (sümbol Rf) ja selle aatomiarv on 104. Seda on nimetatud ka eka-hafniumiks ning ajalooliselt ka unnilkaadiumiks. Rutherfordium on esimene transactiniidne element ning väga radioaktiivne — looduses seda ei esine ja seda tuleb valmistada laboris. Üks varasemalt kirjeldatud isotoopidest on ²⁶⁵Rf; selle kohta on teatatud poolväärtusajast ligikaudu 13 tundi, kuid rutherfordiumi isotopide uurimine on keeruline ja tulemusi on ettevaatlikult täpsustatud.

Avastamine ja nimi

Rutherfordiumi avastamise ja esmast sünteesi tõid kaasa katsed tuumareaktsioonide ja raskete ioonide kiiritamisega 1960.–1970. aastatel. Ajalooliselt oli avastajate vahel vaidlus (peamiselt Nõukogude Liidu JINR Dubna ja USA Berkeley labori rühmade vahel) — lõpuks kinnitas Rahvusvaheline Puhtate ja Rakenduslike Keemia Liit (IUPAC) elemendi nimeks rutherfordium, pühendatuna füüsikule Ernest Rutherfordile.

Süntees ja isotoopide tootmine

Rutherfordiumi sünteesitakse tupekiirendites, liites raskeid sihtmaterjale (tuumasid) kiirendatud ioonidega (näiteks kergete või keskmiste aatomite süstimise teel), mis tekitavad streptiidseid tuumareaktsioone ja harvaesinevaid rutherfordiumi tuumajaamu. Toodetud ained on äärmiselt väikeses koguses (paar kuni mõnikümmend tuumatuumet). Isotoopide massiarvud, mis on saadud, jäävad ligikaudu vahemikku ~253–270; poolväärtusajad on väga lühikesed (tavaliselt sekunditest tundideni) ja sõltuvad isotoopist.

Keemilised ja füüsikalised omadused

Kõik keemilised ja füüsikalised andmed rutherfordiumi kohta põhinevad peamiselt teoreetilistel arvutustel ja äärmiselt piiratud eksperimentaalsel ainevahetusel. Oodatakse, et Rutherfordium käitub sarnaselt hafniumi-rühma elementidele, eelkõige neljaväärtusliku metalli keemias: tavapärane oksüdatsiooniseisund on +4. Elektronkonfiguratsioonina ennustatakse suurtähtsustava tuumaga elementide puhul ligikaudu [Rn]5f14 6d2 7s2, kuid relativistlikud efektid võivad selle käitumist muuta.

Pindmiselt oodatakse rutherfordiumi olevat raske, läikiva metalli sarnane aine (kui üldse suudetaks makroskoopiline kogus valmistada). Täpsed väärtused sulamistemperatuuri, tiheduse ja elektrijuhtivuse kohta puuduvad või on ainult teoreetilised hinnangud.

Keemia ja eksperimentaalsed uuringud

Rutherfordiumi keemiat uuritakse peamiselt gaasilistes ja lahuslahenduse eksperimentides, kus eraldatud aatomid või tuumad viiakse kiiresti keemiliste reaktsioonide ja kromatograafiliste meetodite abil kokku. Need katsed on näidanud rutherfordiumi võrdleva käitumist hafniumiga, kuid andmed on piiratud ja mõnikord vastuolulised.

Kasutus ja ohutus

• Praegusel ajal rutherfordiumil ei ole praktilisi tööstuslikke rakendusi — seda valmistatakse ainult teadusuuringuteks väga väikestes kogustes.
• Töötamine rutherfordiumiga nõuab ranget radioloogilist ohutust, sest isotoopide kiirgus (alfa-, beeta- ja gammastrahlumine ning tuumareaktsioonide saadused) on ohtlik.

Oluline kokkuvõte

• Sümbol: Rf
• Aatomiarv: 104
• Laadi: sünteesitud, radioaktiivne, looduses ei esine
• Keemia: oletatavalt sarnane hafniumile, peamine oksüdatsiooniseisund +4
• Kasutus: puuduvad praktilised rakendused; kasutatakse ainult teadusuuringutes

Rutherfordium on näide tuumafüüsika ja keemia piiriülestest uuringutest: kuigi selle tuumad ja keemilised omadused on uuritud ainult piiratud ulatuses, aitavad need katsed laiendada teadmisi raskete tuumade käitumisest ja elementide keemilistest omadustest tugevalt relativistlikes tingimustes.

Otsing