Rutherfordium

Rutherfordium
Periodiske system
Generelt
Atomtegn	Rf
Atomnummer	104
Elektronkonfiguration	2, 8, 18, 32, 32, 10, 2
Gruppe	4 (Overgangsmetal)
Periode	7
Blok	d
CAS-nummer	53850-36-5
Atomare egenskaber
Atommasse	[267]
Elektronkonfiguration	Måske [Rn] 5f14 6d² 7s²
Elektroner i hver skal	2, 8, 18, 32, 32, 10, 2
Kemiske egenskaber
Oxidationstrin	4
Fysiske egenskaber
Tilstandsform	Formodentlig Fast

Rutherfordium (opkaldt efter Ernest Rutherford) er det 104. grundstof i det periodiske system, og har det kemiske symbol Rf: Dette radioaktive overgangsmetal findes ikke i naturen, men kan kun fremstilles i mikroskopiske mængder i laboratorier.

Egenskaber

Skalstruktur af 104 rutherfordium efter Bohrs model

Forskellige eksperimenter har bekræftet at rutherfordium kemisk set "opfører" sig som et typisk gruppe 4-grundstof, som kan danne tetravalent klorid (RfCl₄) og bromid (RfBr₄) samt et oxyklorid (RfOCl₂).

Om end det ikke er helt fastslået endnu, gætter man på at rutherfordiums elektronkonfiguration er [Rn] 5f¹⁴ 6d² 7s², hvilket understøtter billedet af et grundstof med egenskaber som hafnium, blot tungere; blandt andet forventes det at stoffet let danner Rf⁴⁺-ioner i en stærkt sur opløsning, og danne komplekser i forbindelse med salt-, brom- og flussyre.

Fremstilling af rutherfordium

Det tyske Gesellschaft für Schwerionenforschung har de sidste 2 årtier forsket i fremstillingen af forskellige rutherfordium-isotoper ved at "beskyde" bly af forskellige isotoper med ⁵⁰Ti. På Lawrence Berkeley National Laboratory har man gjort noget lignende med ⁴⁸Ti, og opdaget at titan-"projektilets" isospin har en indflydelse på "udbyttet" af rutherfordium-atomer; præcist hvorfor ved man ikke, men der forskes aktuelt i fænomenet.

Andre isotop-kombinationer af "mål" og "projektil" er blevet brugt i forsøget på at skabe rutherfordium-kerner med flere neutroner: Specielt har ²⁴⁸Cm beskudt med ¹⁸O samt ²⁴⁴Pu beskudt med ²²Ne vist sig brugbare til dette formål. I 2006 formåede man at skabe flere forskellige rutherfordium-isotoper ved kollisioner mellem ²³⁸U og ²⁶Mg.

Rutherfordium er også opstået som en slags "sidegevinst" i jagten på endnu tungere atomkerner, som efter typisk meget korte halveringstider henfalder til lidt lettere kerner, herunder rutherfordium.

Historie

Det 104. grundstof blev første gang syntetiseret i 1964 ved det Forenede institut for kerneforskning ved Dubna i det daværende Sovjetunionen: Her havde forskere "beskudt" isotopen ²⁴²Pu med kerner af ²²Ne med energier mellem 113 og 115 MeV, og ved hjælp af et mikroskop og en speciel type glas konstateret at resultatet undergik fission og dannede det nye grundstof. Nærmere undersøgelser af måleresultaterne tydede på at der var tale om isotopen ²⁵⁹Rf.

For at underbygge deres opdagelse gik forskerne straks i gang med at undersøge det nye grundstofs egenskaber, blandt andet med forsøg hvori man hurtigt fik de nydannede rutherfordium-atomer til at gå i kemisk forbindelse med klor, så man kunne undersøge stoffets reaktivitet med klor og med kaliumklorid. Resultaterne af dette arbejde slog endegyldigt fast at der var tale om grundstof nr. 104.

I 1969 arbejdede man også i University of California, Berkeley med at skabe rutherfordium, men her beskød man ²⁴⁹Cf med forskellige isotoper af kulstof, og ²⁴⁸Cm med ¹⁶O, og skabte derved ikke blot ²⁵⁹Rf som de sovjetiske forskere, men også ²⁵⁷Rf og ²⁵⁸Rf: Undersøgelser af disse isotopers henfaldsprodukter underbyggede teorien om at der var dannet kerner af det 104. grundstof. Berkeley-forskerne bemærkede i øvrigt at de ikke var i stand til at gentage den sovjetiske fremgangsmåde.

IUPACs arbejdsgruppe for særlig tunge grundstoffer, "Transfermium Working Group", undersøgte i 1992 begge forskergruppers "bidrag" til opdagelsen af det nye grundstof, og endte med at konkludere at æren for opdagelsen bør deles ligeligt mellem de to grupper. Berkeley-gruppen protesterede skarpt imod denne afgørelse, men arbejdsgruppen tilbageviste Berkeley-forskernes protest punkt for punkt. At de siden har valgt det amerikanske navneforslag kan måske ses som et tegn på at transfermium-arbejdsgruppen siden har skiftet synspunkt.

Navnestrid om det nye grundstof

Dmitrij Mendelejevs periodiske system havde en "tom plads" for grundstof nummer 104, og det hypotetiske grundstof kom til at gå under navnet eka-hafnium, men de to konkurrerende forskerhold som havde syntetiseret dette grundstof havde hver deres forslag til et navn for stoffet: Sovjetunionen hævdede at være det første til at syntetisere det, og foreslog kurchatovium (symbol: Ku) til ære for Igor Vasilevitj Kurtjatov; den tidligere chef for Sovjetunionens kerneforskning. Amerikanerne foreslog Rutherfordium, til ære for Ernest Rutherford, bredt anerkendt som "kernefysikkens far". IUPAC løste i første omgang navnestriden med det midlertidige navn unnilquadium – først i 1997 blev alle involverede parter enige om en løsning på denne og andre navnestridigheder, så grundstofferne fra nummer 104 til 107 kunne få "rigtige" navne.

Isotoper af rutherfordium

Man kender 16 isotoper af rutherfordium; som alle er radioaktive. De mest "sejlivede" isotoper er ²⁶⁵Rf med en halveringstid på ca. 13 timer. Alle fundne isotoper tungere end ²⁶³Rf har halveringstider på en time eller mere, mens de øvrige isotopers halveringstider måles i minutter eller mindre.

Wikimedia Commons har medier relateret til: Rutherfordium