อ่าน 22 นาที
รัทเทอร์ฟอร์เดียม
รัทเทอร์ฟอร์เดียมเป็นธาตุเคมีสังเคราะห์มีสัญลักษณ์Rfและเลขอะตอม 104 ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ดเนื่องจากเป็นธาตุสังเคราะห์...
รัทเทอร์ฟอร์เดียม
| รัทเทอร์ฟอร์เดียม | |||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| การออกเสียง | / ˌ r ʌ ð ər ˈ f ɔːr d ฉันə m /ⓘ ( RUDH -ər- FOR -dee-əm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| เลขมวล | [267] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| รัทเทอร์ฟอร์เดียมในตารางธาตุ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| เลขอะตอม( Z ) | 104 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| กลุ่ม | กลุ่ม 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ระยะเวลา | คาบเรียนที่ 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ปิดกั้น | ดีบล็อก | ||||||||||||||||||||||||||||||
| การจัดเรียงอิเล็กตรอน | [ Rn ] 5f 14 6d 2 7s 2 [ 1 ] [ 2 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| อิเล็กตรอนต่อเปลือก | 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| คุณสมบัติทางกายภาพ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| เฟสที่ STP | ของแข็ง(ที่คาดการณ์) [ 1 ] [ 2 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| จุดหลอมเหลว | 2400 K (2100 °C, 3800 °F) (คาดการณ์) [ 1 ] [ 2 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| จุดเดือด | 5800 K (5500 °C, 9900 °F) (คาดการณ์) [ 1 ] [ 2 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ความหนาแน่น(ใกล้ อุณหภูมิห้อง ) | 17 กรัม/ซม. 3 (คาดการณ์) [ 3 ] [ 4 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| คุณสมบัติของอะตอม | |||||||||||||||||||||||||||||||
| สถานะออกซิเดชัน | ทั่วไป: +4 (+3), (+4) [ 2 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| พลังงานไอออนไนเซชัน | |||||||||||||||||||||||||||||||
| รัศมีอะตอม | เชิงประจักษ์: 150 pm (โดยประมาณ) [ 2 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| รัศมีโควาเลนต์ | 157 น. (โดยประมาณ) [ 1 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| คุณสมบัติอื่นๆ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ | สังเคราะห์ | ||||||||||||||||||||||||||||||
| โครงสร้างผลึก | โครงสร้างผลึก แบบหกเหลี่ยม(hcp)(คาดการณ์) [ 5 ] | ||||||||||||||||||||||||||||||
| หมายเลข CAS | 53850-36-5 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ประวัติศาสตร์ | |||||||||||||||||||||||||||||||
| การตั้งชื่อ | หลังจากเออร์เนสต์ รัทเธอร์ฟอร์ด | ||||||||||||||||||||||||||||||
| การค้นพบ | สถาบันวิจัยนิวเคลียร์ร่วมและห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์(1969) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| ไอโซโทปของรัทเทอร์ฟอร์เดียม | |||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||
รัทเทอร์ฟอร์เดียมเป็นธาตุเคมีสังเคราะห์มีสัญลักษณ์Rfและเลขอะตอม 104 ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ดเนื่องจากเป็นธาตุสังเคราะห์ จึงไม่พบในธรรมชาติและสามารถสร้างขึ้นได้ในเครื่องเร่งอนุภาค เท่านั้น รัทเทอร์ฟอร์เดียมเป็นธาตุกัมมันตรังสีไอโซโทปที่เสถียรที่สุดที่รู้จักคือ267 Rf มีครึ่งชีวิตประมาณ 48 นาที
ในตารางธาตุ รูเทอร์ฟ อร์เดียม เป็น ธาตุ ในหมู่ d และเป็น ธาตุทรานซิชันลำดับที่สองในแถวที่สี่อยู่ในคาบที่ 7และเป็นธาตุในหมู่ 4การทดลองทางเคมีได้ยืนยันแล้วว่ารูเทอร์ฟอร์เดียมมีพฤติกรรมคล้ายกับแฮฟเนียมซึ่งเป็นธาตุที่มีมวลมากกว่าในหมู่4คุณสมบัติทางเคมีของรูเทอร์ฟอร์เดียมได้รับการศึกษาเพียงบางส่วนเท่านั้น คุณสมบัติของพวกมันเปรียบเทียบได้ดีกับธาตุอื่นๆ ในหมู่ 4 แม้ว่าการคำนวณบางอย่างจะบ่งชี้ว่าธาตุนี้อาจมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันอย่างมากเนื่องจากผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพก็ตาม
ในช่วงทศวรรษ 1960 มีการผลิตรูเธอร์ฟอร์เดียมในปริมาณเล็กน้อยที่สถาบันวิจัยนิวเคลียร์ร่วมในสหภาพโซเวียตและที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอว์เรนซ์เบิร์กลีย์ในแคลิฟอร์เนีย[ 9 ]ลำดับความสำคัญของการค้นพบและชื่อของธาตุนี้จึงเป็นที่ถกเถียงกันระหว่างนักวิทยาศาสตร์โซเวียตและอเมริกัน และจนกระทั่งปี 1997 สหภาพเคมีบริสุทธิ์และประยุกต์ระหว่างประเทศ (IUPAC) จึงได้กำหนดให้รูเธอร์ฟอร์เดียมเป็นชื่ออย่างเป็นทางการของธาตุนี้
การแนะนำ
การสังเคราะห์นิวเคลียสหนักยิ่งยวด

นิวเคลียสอะตอมหนักยิ่งยวด[ a ] ถูกสร้างขึ้นในปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่รวมนิวเคลียสอื่นอีกสองนิวเคลียสที่มีขนาดไม่เท่ากัน[ b ]เข้าด้วยกัน โดยคร่าวๆ ยิ่งนิวเคลียสทั้งสองมีมวลไม่เท่ากันมากเท่าใดโอกาสที่ทั้งสองจะทำปฏิกิริยากันก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น[ 16 ]วัสดุที่ทำจากนิวเคลียสที่หนักกว่าจะถูกสร้างเป็นเป้าหมาย จากนั้นจึงถูกยิงด้วยลำแสงของนิวเคลียสที่เบากว่า นิวเคลียสสองนิวเคลียสจะรวมกันเป็นหนึ่งเดียวได้ก็ต่อเมื่ออยู่ใกล้กันมากพอ โดยปกติแล้ว นิวเคลียส (ทั้งหมดมีประจุบวก) จะผลักกันเนื่องจากแรงผลักทางไฟฟ้าสถิตปฏิกิริยาแรงสามารถเอาชนะแรงผลักนี้ได้ แต่เฉพาะในระยะทางที่สั้นมากจากนิวเคลียสเท่านั้น ดังนั้นนิวเคลียสของลำแสงจึงถูกเร่งความเร็ว อย่างมาก เพื่อให้แรงผลักดังกล่าวไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับความเร็วของนิวเคลียสของลำแสง[ 17 ]พลังงานที่ใช้กับนิวเคลียสของลำแสงเพื่อเร่งความเร็วสามารถทำให้พวกมันมีความเร็วสูงถึงหนึ่งในสิบของความเร็วแสงอย่างไรก็ตาม หากใช้พลังงานมากเกินไป นิวเคลียสของลำแสงอาจแตกสลายได้[ 17 ]
การเข้าใกล้กันเพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอที่จะทำให้นิวเคลียสสองตัวหลอมรวมกันได้: เมื่อนิวเคลียสสองตัวเข้าใกล้กัน พวกมันมักจะอยู่ด้วยกันประมาณ 10 −20 วินาที แล้วจึงแยกจากกัน (ไม่จำเป็นต้องมีองค์ประกอบเหมือนเดิมก่อนเกิดปฏิกิริยา) แทนที่จะก่อตัวเป็นนิวเคลียสเดียว[ 17 ] [ 18 ]สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะในระหว่างการพยายามก่อตัวเป็นนิวเคลียสเดียว แรงผลักทางไฟฟ้าสถิตจะฉีกนิวเคลียสที่กำลังก่อตัวออก[ 17 ]แต่ละคู่ของเป้าหมายและลำแสงมีลักษณะเฉพาะด้วยพื้นที่หน้าตัด — ความน่าจะเป็นที่การหลอมรวมจะเกิดขึ้นหากนิวเคลียสสองตัวเข้าใกล้กัน โดยแสดงในรูปของพื้นที่ตามขวางที่อนุภาคตกกระทบต้องกระทบเพื่อให้เกิดการหลอมรวม[ c ]การหลอมรวมนี้อาจเกิดขึ้นเป็นผลมาจากปรากฏการณ์ควอนตัมที่นิวเคลียสสามารถทะลุผ่านแรงผลักทางไฟฟ้าสถิตได้ หากนิวเคลียสทั้งสองสามารถอยู่ใกล้กันได้หลังจากผ่านช่วงนั้นไปแล้ว ปฏิสัมพันธ์ของนิวเคลียสหลายครั้งจะส่งผลให้เกิดการกระจายพลังงานใหม่และสมดุลพลังงาน[ 17 ]
| วิดีโอภายนอก | |
|---|---|
การรวมตัวกันที่เกิดขึ้นเป็นสถานะกระตุ้น[ 21 ] —เรียกว่านิวเคลียสแบบผสม —และด้วยเหตุนี้จึงไม่เสถียรมาก[ 17 ]เพื่อให้ได้สถานะที่เสถียรมากขึ้น การรวมตัวกันชั่วคราวอาจแตกตัวโดยไม่ก่อให้เกิดนิวเคลียสที่เสถียรมากขึ้น[ 22 ] หรืออีกทางหนึ่ง นิวเคลียสแบบผสมอาจปล่อย นิวตรอนออกมาเล็กน้อยซึ่งจะนำพลังงานกระตุ้นออกไป หากพลังงานกระตุ้นไม่เพียงพอสำหรับการขับไล่นิวตรอน การรวมตัวกันจะผลิตรังสีแกมมาเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นประมาณ 10 −16 วินาทีหลังจากการชนกันของนิวเคลียสครั้งแรกและส่งผลให้เกิดนิวเคลียสที่เสถียรมากขึ้น[ 22 ]คำจำกัดความโดยคณะทำงานร่วม IUPAC/IUPAP (JWP) ระบุว่าธาตุเคมีจะได้รับการยอมรับว่าเป็นธาตุที่ค้นพบได้ก็ต่อเมื่อนิวเคลียสของธาตุนั้นไม่สลายตัวภายใน 10 −14วินาที ค่านี้ถูกเลือกเป็นค่าประมาณว่านิวเคลียสใช้เวลานานเท่าใดในการรับอิเล็กตรอนและแสดงคุณสมบัติทางเคมี[ 23 ] [ d ]
การเสื่อมสภาพและการตรวจจับ
ลำแสงผ่านเป้าหมายและไปถึงห้องถัดไปคือห้องแยก หากมีการสร้างนิวเคลียสใหม่ นิวเคลียสนั้นจะถูกพาไปพร้อมกับลำแสงนี้[ 25 ]ในห้องแยก นิวเคลียสที่สร้างขึ้นใหม่จะถูกแยกออกจากนิวไคลด์อื่นๆ (ของลำแสงดั้งเดิมและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาอื่นๆ) [ e ]และถูกส่งไปยังตัวตรวจจับพื้นผิวกั้น ซึ่งจะหยุดนิวเคลียส ตำแหน่งที่แน่นอนของการกระทบที่จะเกิดขึ้นกับตัวตรวจจับจะถูกทำเครื่องหมายไว้ นอกจากนี้ยังมีการทำเครื่องหมายพลังงานและเวลาที่มาถึงด้วย[ 25 ]การถ่ายโอนใช้เวลาประมาณ 10 −6 วินาที เพื่อให้ตรวจพบได้ นิวเคลียสต้องอยู่รอดได้นานเท่านี้[ 28 ]นิวเคลียสจะถูกบันทึกอีกครั้งเมื่อมีการบันทึกการสลายตัว และตำแหน่งพลังงานและเวลาของการสลายตัวจะถูกวัด[ 25 ]
ความเสถียรของนิวเคลียสเกิดจากปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่ง อย่างไรก็ตาม ขอบเขตของมันสั้นมาก เมื่อนิวเคลียสมีขนาดใหญ่ขึ้น อิทธิพลของมันต่อนิวคลีออน ที่อยู่นอกสุด ( โปรตอนและนิวตรอน) ก็จะอ่อนลง ในขณะเดียวกัน นิวเคลียสก็ถูกแยกออกจากกันด้วยแรงผลักทางไฟฟ้าสถิตระหว่างโปรตอน และขอบเขตของมันก็ไม่มีขีดจำกัด[ 29 ]พลังงานยึดเหนี่ยวทั้งหมดที่เกิดจากปฏิสัมพันธ์ที่แข็งแกร่งจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงตามจำนวนนิวคลีออน ในขณะที่แรงผลักทางไฟฟ้าสถิตจะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของเลขอะตอม กล่าวคือ แรงผลักทางไฟฟ้าสถิตจะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าและมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับนิวเคลียสหนักและหนักยิ่งยวด[ 30 ] [ 31 ]ดังนั้น นิวเคลียสหนักยิ่งยวดจึงถูกทำนายทางทฤษฎี[ 32 ]และได้รับการสังเกตมาแล้ว[ 33 ]ว่าส่วนใหญ่จะสลายตัวผ่านโหมดการสลายตัวที่เกิดจากแรงผลักดังกล่าว ได้แก่การสลายตัวแบบอัลฟาและ การ แตก ตัวแบบเกิด ขึ้นเอง[ f ]ตัวปล่อยอัลฟาเกือบทั้งหมดมีนิวคลีออนมากกว่า 210 ตัว[ 35 ]และนิวไคลด์ที่เบาที่สุดซึ่งส่วนใหญ่เกิดการแตกตัวแบบสปอนเทเนียสมี 238 ตัว[ 36 ]ในทั้งสองโหมดการสลายตัว นิวเคลียสจะถูกยับยั้งไม่ให้สลายตัวโดยกำแพงพลังงาน ที่สอดคล้องกัน สำหรับแต่ละโหมด แต่สามารถทะลุผ่านได้[ 30 ] [ 31 ]

อนุภาคอัลฟามักเกิดขึ้นในการสลายตัวของกัมมันตรังสี เนื่องจากมวลของอนุภาคอัลฟาต่อหนึ่งนิวคลีออนมีขนาดเล็กพอที่จะเหลือพลังงานบางส่วนให้อนุภาคอัลฟาใช้เป็นพลังงานจลน์เพื่อออกจากนิวเคลียส[ 38 ]การแตกตัวแบบสปอนเทเนียสเกิดจากการผลักกันทางไฟฟ้าสถิตที่ฉีกนิวเคลียสออกจากกันและผลิตนิวเคลียสต่างๆ ในกรณีต่างๆ ของการแตกตัวของนิวเคลียสที่เหมือนกัน[ 31 ]เมื่อเลขอะตอมเพิ่มขึ้น การแตกตัวแบบสปอนเทเนียสจะมีความสำคัญมากขึ้นอย่างรวดเร็ว: ครึ่งชีวิตบางส่วนของการแตกตัวแบบสปอนเทเนียสลดลง 23 อันดับจากยูเรเนียม (ธาตุ 92) ถึงโนเบเลียม (ธาตุ 102) [ 39 ]และลดลง 30 อันดับจากทอเรียม (ธาตุ 90) ถึงเฟอร์เมียม (ธาตุ 100) [ 40 ]แบบจำลองหยดของเหลวก่อนหน้านี้จึงแนะนำว่าการแตกตัวแบบเกิดขึ้นเองจะเกิดขึ้นเกือบจะในทันทีเนื่องจากการหายไปของกำแพงการแตกตัวสำหรับนิวเคลียสที่มีนิวคลีออนประมาณ 280 ตัว[ 31 ] [ 41 ]แบบจำลองเปลือกนิวเคลียสในภายหลังแนะนำว่านิวเคลียสที่มีนิวคลีออนประมาณ 300 ตัวจะก่อตัวเป็นเกาะแห่งความเสถียรซึ่งนิวเคลียสจะต้านทานต่อการแตกตัวแบบเกิดขึ้นเองได้มากขึ้นและจะเกิดการสลายตัวแบบอัลฟาเป็นหลักโดยมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานขึ้น[ 31 ] [ 41 ]การค้นพบในภายหลังแนะนำว่าเกาะที่ทำนายไว้อาจอยู่ไกลกว่าที่คาดการณ์ไว้ในตอนแรก นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่านิวเคลียสที่อยู่ระหว่างแอคติไนด์ที่มีอายุยืนยาวและเกาะที่ทำนายไว้นั้นมีการเสียรูปและได้รับความเสถียรเพิ่มเติมจากผลของเปลือก[ 42 ]การทดลองกับนิวเคลียสซูเปอร์เฮฟวี่ที่เบากว่า[ 43 ]รวมถึงนิวเคลียสที่ใกล้เคียงกับเกาะที่คาดไว้[ 39 ]แสดงให้เห็นถึงความเสถียรที่มากกว่าที่คาดไว้ก่อนหน้านี้ต่อการแตกตัวโดยธรรมชาติ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของผลกระทบของเปลือกต่อนิวเคลียส[ g ]
Alpha decays are registered by the emitted alpha particles, and the decay products are easy to determine before the actual decay; if such a decay or a series of consecutive decays produces a known nucleus, the original product of a reaction can be easily determined.[h] (That all decays within a decay chain were indeed related to each other is established by the location of these decays, which must be in the same place.)[25] The known nucleus can be recognized by the specific characteristics of decay it undergoes such as decay energy (or more specifically, the kinetic energy of the emitted particle).[i] Spontaneous fission, however, produces various nuclei as products, so the original nuclide cannot be determined from its daughters.[j]
The information available to physicists aiming to synthesize a superheavy element is thus the information collected at the detectors: location, energy, and time of arrival of a particle to the detector, and those of its decay. The physicists analyze this data and seek to conclude that it was indeed caused by a new element and could not have been caused by a different nuclide than the one claimed. Often, provided data is insufficient for a conclusion that a new element was definitely created and there is no other explanation for the observed effects; errors in interpreting data have been made.[k]
History
Discovery
Rutherfordium was reportedly first detected in 1964 at the Joint Institute for Nuclear Research at Dubna (Soviet Union at the time). Researchers there bombarded a 242Pu target with 22Neions; a spontaneous fission activity with half-life 0.3 ± 0.1 seconds was detected and assigned to 260Rf. Later work found no isotope of element 104 with this half-life, so that this assignment must be considered incorrect.[54]
In 1966–1969, the experiment was repeated. This time, the reaction products by gradient thermochromatography after conversion to chlorides by interaction with ZrCl4. The team identified spontaneous fission activity contained within a volatile chloride portraying eka-hafnium properties.[54]
- 24294Pu + 2210Ne → 264−x104Rf → 264−x104RfCl4
นักวิจัยพิจารณาว่าผลลัพธ์สนับสนุนครึ่งชีวิต 0.3 วินาที แม้ว่าปัจจุบันเป็นที่ทราบกันดีว่าไม่มีไอโซโทปของธาตุ 104 ที่มีครึ่งชีวิตดังกล่าว แต่เคมีก็สอดคล้องกับธาตุ 104 เนื่องจากความระเหยของคลอไรด์นั้นมากกว่าในหมู่ 4 มากกว่าในหมู่ 3 (หรือแอคติไนด์) [ 54 ]
ในปี พ.ศ. 2512 นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ได้สังเคราะห์ธาตุนี้ขึ้นมาได้สำเร็จโดยการยิง เป้าหมาย 249 Cfด้วย ไอออน 12 Cและวัดการสลายตัวแบบอัลฟาของ257 Rf ซึ่งสัมพันธ์กับการสลายตัวของธาตุลูก253 No : [ 55 ]
- 249 98ซีเอฟ +12 6C →261 104Rf * →257 104อาร์เอฟ + 41 0n
พวกเขาไม่สามารถยืนยันครึ่งชีวิต 0.3 วินาทีสำหรับ260 Rf ได้ และพบว่าครึ่งชีวิตของไอโซโทปนี้อยู่ที่ 10–30 มิลลิวินาที ซึ่งสอดคล้องกับค่าปัจจุบันที่ 21 มิลลิวินาที ในปี พ.ศ. 2513 ทีมงานชาวอเมริกันได้ระบุธาตุ 104 ทางเคมีโดยใช้วิธีการแยกด้วยการแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งพิสูจน์ได้ว่าเป็นธาตุหมู่ 4 และเป็นธาตุที่มีมวลมากกว่าของแฮฟเนียม[ 56 ]
การสังเคราะห์ของอเมริกาได้รับการยืนยันโดยอิสระในปี พ.ศ. 2516 และยืนยันการระบุรูเธอร์ฟอร์เดียมเป็นสารตั้งต้นโดยการสังเกตรังสี เอกซ์ K-อัลฟา ในลายเซ็นธาตุของ ผลิตภัณฑ์การสลายตัวของ 257 Rf, 253หมายเลข[ 57 ]
ประเด็นถกเถียงเรื่องการตั้งชื่อ


ผลสืบเนื่องมาจากการอ้างสิทธิ์การค้นพบที่แข่งขันกันในเบื้องต้น ทำให้เกิด ข้อโต้แย้งเกี่ยวกับการตั้ง ชื่อธาตุ ขึ้น เนื่องจากโซเวียตอ้างว่าตรวจพบธาตุใหม่เป็นครั้งแรก พวกเขาจึงเสนอชื่อว่าคูร์ชาโตเวียม (Ku) เพื่อเป็นเกียรติแก่อิกอร์ คูร์ชาตอฟ (1903–1960) อดีตหัวหน้าฝ่ายวิจัยนิวเคลียร์ของโซเวียตชื่อนี้ถูกใช้ในหนังสือของกลุ่มประเทศโซเวียตในฐานะชื่ออย่างเป็นทางการของธาตุ อย่างไรก็ตาม ชาวอเมริกันเสนอชื่อ รัทเทอร์ฟอร์เดียม (Rf) สำหรับธาตุใหม่นี้ เพื่อเป็นเกียรติแก่เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ดนักฟิสิกส์ชาวนิวซีแลนด์ซึ่งเป็นที่รู้จักในฐานะ "บิดา" ของฟิสิกส์นิวเคลียร์ [ 58 ] ในปี 1992 กลุ่มทำงานทรานสเฟอร์เมียม (TWG) ของ IUPAC / IUPAPได้ประเมินการอ้างสิทธิ์การค้นพบและสรุปว่าทั้งสองทีมได้ให้หลักฐานร่วมสมัยเกี่ยวกับการสังเคราะห์ธาตุที่ 104 ในปี 1969 และควรแบ่งปันเครดิตระหว่างทั้งสองกลุ่ม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับการที่ TWG ทำการวิเคราะห์งานของรัสเซียใหม่ย้อนหลังอีกครั้งเมื่อพบข้อเท็จจริงในภายหลังว่าไม่มีไอโซโทป 0.3 วินาทีของธาตุ 104: พวกเขาตีความผลลัพธ์ของ Dubna ใหม่ว่าเกิดจากสาขาการแตกตัวแบบสปอนเทเนียสของ259 Rf [ 54 ]
กลุ่มอเมริกันได้เขียนคำตอบที่รุนแรงต่อผลการค้นพบของ TWG โดยระบุว่าพวกเขาให้ความสำคัญกับผลลัพธ์จากกลุ่ม Dubna มากเกินไป โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาชี้ให้เห็นว่ากลุ่มรัสเซียได้เปลี่ยนแปลงรายละเอียดของข้ออ้างหลายครั้งในช่วงระยะเวลา 20 ปี ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่ทีมรัสเซียไม่ได้ปฏิเสธ พวกเขายังเน้นย้ำว่า TWG ให้ความเชื่อถือกับการทดลองทางเคมีที่ดำเนินการโดยชาวรัสเซียมากเกินไป พิจารณาว่าการดำเนินการย้อนหลังของ TWG เกี่ยวกับงานของรัสเซียโดยอิงจากเอกสารที่ไม่ได้รับการตีพิมพ์นั้น "ผิดปกติอย่างมาก" ตั้งข้อสังเกตว่าไม่มีหลักฐานว่า259 Rf มีสาขาการแตกตัวแบบสปอนเทเนียสเลย[ 56 ] (ณ ปี 2021 ก็ยังไม่มี) [ 6 ]และกล่าวหาว่า TWG ไม่มีบุคลากรที่มีคุณสมบัติเหมาะสมในคณะกรรมการ TWG ตอบกลับโดยกล่าวว่าไม่ใช่เช่นนั้น และหลังจากประเมินแต่ละประเด็นที่กลุ่มอเมริกันยกขึ้นมาแล้ว พบว่าไม่มีเหตุผลที่จะเปลี่ยนแปลงข้อสรุปเกี่ยวกับลำดับความสำคัญของการค้นพบ[ 56 ]
สหภาพเคมีบริสุทธิ์และประยุกต์ระหว่างประเทศ ( IUPAC ) ได้นำunnilquadium (Unq) มาใช้เป็นชื่อธาตุชั่วคราวในระบบซึ่งได้มาจากชื่อภาษาละตินของตัวเลข 1, 0 และ 4 ในปี 1994 IUPAC ได้เสนอชื่อชุดหนึ่งสำหรับธาตุ 104 ถึง 109 โดยที่dubnium (Db) กลายเป็นธาตุ 104 และrutherfordiumกลายเป็นธาตุ 106 [ 59 ]คำแนะนำนี้ถูกวิพากษ์วิจารณ์โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันด้วยเหตุผลหลายประการ ประการแรก คำแนะนำของพวกเขาสับสน: ชื่อrutherfordiumและhahniumซึ่งเดิมที Berkeley เสนอสำหรับธาตุ 104 และ 105 ถูกกำหนดใหม่ให้กับธาตุ 106 และ 108 ตามลำดับ ประการที่สอง ธาตุ 104 และ 105 ได้รับชื่อที่ JINR ชื่นชอบ แม้ว่าก่อนหน้านี้ LBL จะได้รับการยอมรับว่าเป็นผู้ร่วมค้นพบที่เท่าเทียมกันสำหรับทั้งสองธาตุก็ตาม ประการที่สามและสำคัญที่สุด IUPAC ปฏิเสธชื่อseaborgiumสำหรับธาตุที่ 106 หลังจากเพิ่งอนุมัติกฎที่ว่าธาตุไม่สามารถตั้งชื่อตามบุคคลที่มีชีวิตอยู่ได้ แม้ว่า IUPAC จะให้เครดิตทีม LBNL เพียงผู้เดียวสำหรับการค้นพบก็ตาม[ 60 ]ในปี 1997 IUPAC ได้เปลี่ยนชื่อธาตุที่ 104 เป็น 109 และตั้งชื่อธาตุที่ 104 และ 106 ตามข้อเสนอของ Berkeley ว่าrutherfordiumและseaborgium ในเวลาเดียวกัน ชื่อdubniumถูกตั้งให้กับธาตุที่ 105 ชื่อที่เสนอในปี 1997 ได้รับการยอมรับจากนักวิจัยและกลายเป็นมาตรฐาน[ 61 ]
ไอโซโทป
รัทเทอร์ฟอร์เดียมไม่มีไอโซโทปที่เสถียรหรือเกิดขึ้นตามธรรมชาติ ไอโซโทปกัมมันตรังสีหลายชนิดได้รับการสังเคราะห์ขึ้นในห้องปฏิบัติการ ไม่ว่าจะโดยการหลอมรวมอะตอมสองอะตอมหรือโดยการสังเกตการสลายตัวของธาตุที่หนักกว่า มีการรายงานไอโซโทปที่แตกต่างกัน 17 ชนิดที่มีมวลอะตอมตั้งแต่ 252 ถึง 270 (ยกเว้น 264 และ 269) ไอโซโทปส่วนใหญ่เหล่านี้สลายตัวเป็นหลักผ่านการแตกตัวแบบสปอนเทเนียส โดยเฉพาะไอโซโทปที่มีจำนวนนิวตรอนเป็นเลขคู่ในขณะที่ไอโซโทปที่เบากว่าบางชนิดที่มีจำนวนนิวตรอนเป็นเลขคี่ก็มีสาขาการสลายตัวแบบอัลฟาที่สำคัญเช่นกัน[ 62 ] [ 63 ]
ความเสถียรและครึ่งชีวิต
ในบรรดาไอโซโทปที่ทราบครึ่งชีวิต ไอโซโทปที่เบากว่ามักจะมีครึ่งชีวิตสั้นกว่า ไอโซโทปที่เบาที่สุดที่ทราบ 3 ชนิดมีครึ่งชีวิตต่ำกว่า 50 ไมโครวินาที โดยไอโซโทปที่เบาที่สุดที่รายงานคือ252 Rf มีครึ่งชีวิตสั้นกว่าหนึ่งไมโครวินาที[ 64 ] [ 65 ]ไอโซโทป256 Rf, 258 Rf, 260 Rf มีเสถียรภาพมากกว่าที่ประมาณ 10 มิลลิวินาที; 255 Rf, 257 Rf, 259 Rf และ262 Rf มีอายุระหว่าง 1 ถึง 5 วินาที; และ261 Rf, 265 Rf และ263 Rf มีเสถียรภาพมากกว่าที่ประมาณ 1.1, 1.5 และ 10 นาที ตามลำดับ ไอโซโทปที่มีเสถียรภาพมากที่สุดที่ทราบคือ267 Rf ซึ่งเป็นหนึ่งในไอโซโทปที่หนักที่สุด และมีครึ่งชีวิตประมาณ 48 นาที[ 66 ]ไอโซโทปของรัทเทอร์ฟอร์เดียมที่มีจำนวนนิวตรอนคี่มีแนวโน้มที่จะมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานกว่าไอโซโทปที่มีจำนวนนิวตรอนคู่ เนื่องจากนิวตรอนคี่เป็นอุปสรรคเพิ่มเติมต่อการแตกตัวแบบสปอนเทเนียส
ไอโซโทปที่เบาที่สุดถูกสังเคราะห์โดยการหลอมรวมโดยตรงระหว่างนิวเคลียสที่เบากว่าสองตัวและเป็นผลิตภัณฑ์จากการสลายตัว ไอโซโทปที่หนักที่สุดที่ผลิตโดยหลอมรวมโดยตรงคือ262 Rf ไอโซโทปที่หนักกว่านั้นพบได้เฉพาะในฐานะผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของธาตุที่มีเลขอะตอมมากกว่า ไอโซโทปหนัก266 Rf และ268 Rf ยังได้รับการรายงานว่าเป็นลูกสาวของการจับอิเล็กตรอน ของ ไอโซโทปดูบเนียม266 Db และ268 Db แต่มีครึ่งชีวิตสั้นต่อการแตกตัวโดยธรรมชาติดูเหมือนว่าสิ่งเดียวกันนี้จะเป็นจริงสำหรับ270 Rf ซึ่งอาจเป็นลูกสาวของ270 Db [ 67 ]ไอโซโทปทั้งสามนี้ยังไม่ได้รับการยืนยัน
ในปี พ.ศ. 2542 นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ประกาศว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการสังเคราะห์อะตอม293 Og ได้ 3 อะตอม [ 68 ]มีรายงานว่านิวเคลียสต้นกำเนิดเหล่านี้ได้ปล่อยอนุภาคอัลฟาออกมา 7 อนุภาคอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้าง นิวเคลียส 265 Rf แต่ข้ออ้างของพวกเขาถูกถอนคืนในปี พ.ศ. 2544 [ 69 ]ไอโซโทปนี้ถูกค้นพบในภายหลังในปี พ.ศ. 2553 ว่าเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายในห่วงโซ่การสลายตัวของ285 Fl [ 70 ]
คุณสมบัติที่คาดการณ์ไว้
มีการวัดคุณสมบัติของรูเธอร์ฟอร์เดียมหรือสารประกอบของมันน้อยมาก เนื่องจากมีการผลิตที่จำกัดและมีราคาแพงมาก[ 71 ]และความจริงที่ว่ารูเธอร์ฟอร์เดียม (และสารตั้งต้นของมัน) สลายตัวอย่างรวดเร็ว มีการวัดคุณสมบัติทางเคมีเฉพาะบางอย่าง แต่คุณสมบัติของโลหะรูเธอร์ฟอร์เดียมยังคงไม่เป็นที่รู้จักและมีเพียงการคาดการณ์เท่านั้น
เคมี
รัทเทอร์ฟอร์เดียมเป็นธาตุทรานส์แอคติไนด์ ตัวแรก และเป็นสมาชิกตัวที่สองของอนุกรม 6d ของโลหะทรานซิชัน การคำนวณศักยภาพการแตกตัวเป็นไอออนรัศมีอะตอมรวมถึงรัศมี พลังงานวงโคจร และระดับพื้นฐานของสถานะไอออนไนซ์ของมันคล้ายกับของแฮฟเนียมและแตกต่างจากของตะกั่ว มาก ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าคุณสมบัติพื้นฐานของรัทเทอร์ฟอร์เดียมจะคล้ายกับธาตุหมู่ 4 อื่นๆ ที่ต่ำกว่าไทเทเนียมเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียม[ 72 ] [ 73 ] คุณสมบัติบางอย่างของมันถูกกำหนดโดยการทดลองในเฟสแก๊สและเคมีในน้ำ สถานะออกซิเดชัน +4 เป็นสถานะเสถียรเพียงสถานะเดียวสำหรับธาตุสองชนิดหลัง ดังนั้นรัทเทอร์ฟอร์เดียมจึงควรมีสถานะ +4 ที่เสถียรเช่นกัน[ 73 ]นอกจากนี้ ยังคาดว่ารัทเทอร์ฟอร์เดียมจะสามารถสร้างสถานะ +3 ที่ไม่เสถียรได้[ 2 ]ศักยภาพการลดมาตรฐานของคู่ Rf 4+ /Rf คาดว่าจะสูงกว่า −1.7 V [ 74 ]
การคาดการณ์เบื้องต้นเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของรัทเทอร์ฟอร์เดียมนั้นอิงจากการคำนวณที่บ่งชี้ว่าผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพต่อเปลือกอิเล็กตรอนอาจรุนแรงมากพอที่จะทำให้ออร์บิทัล 7p มีระดับพลังงานต่ำกว่าออร์บิทัล 6d ทำให้มีโครงสร้างอิเล็กตรอนวาเลนซ์เป็น 6d¹7s²7p¹ หรือแม้กระทั่ง 7s²7p² ดังนั้นจึงทำให้ธาตุนี้มีพฤติกรรมคล้ายตะกั่วมากกว่าแฮฟเนียมอย่างไรก็ตามด้วยวิธี การคำนวณที่ดีขึ้นและการศึกษาเชิงทดลองเกี่ยวกับคุณสมบัติทางเคมีของสารประกอบรัทเทอร์ฟอร์เดียม ทำให้ สามารถ แสดงให้เห็นได้ว่าสิ่งนี้ไม่ ได้เกิดขึ้น และรัทเทอร์ฟอร์เดียมกลับมีพฤติกรรมเหมือนธาตุอื่นๆ ในหมู่ 4 [ 2 ] [ 73 ]ต่อมาได้มีการแสดงให้เห็นในการคำนวณแบบ ab initio ด้วยความแม่นยำสูง[ 75 ] [ 76 ] [ 77 ]ว่าอะตอม Rf มีสถานะพื้นฐานที่มีการจัดเรียงวาเลนซ์ 6d 2 7s 2และสถานะกระตุ้นต่ำ 6d 1 7s 2 7p 1ที่มีพลังงานกระตุ้นเพียง 0.3–0.5 eV
ในทำนองเดียวกันกับเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียม รัทเทอร์ฟอร์เดียมคาดว่าจะก่อตัวเป็นออกไซด์ ที่เสถียรและ ทนความร้อนสูงRfO2โดยจะทำปฏิกิริยากับฮาโลเจนเพื่อสร้างเตตระฮาไลด์ RfX4 ซึ่งจะไฮโดรไลซ์เมื่อสัมผัสกับน้ำเพื่อสร้างออกซีฮาไลด์ RfOX2 เตตระฮาไลด์เป็นของแข็งระเหยได้ซึ่งมีอยู่ในรูปโมเลกุลเตตระเฮดรัลโมโนเมอร์ในเฟสไอ[ 73 ]
ในเฟสของเหลว ไอออน Rf 4+เกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสน้อยกว่าไทเทเนียม(IV) และในระดับที่ใกล้เคียงกับเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียม ส่งผลให้เกิดไอออน RfO 2+การบำบัดเฮไลด์ด้วยไอออนเฮไลด์จะส่งเสริมการเกิดไอออนเชิงซ้อน การใช้ไอออนคลอไรด์และโบรไมด์จะสร้างสารประกอบเชิงซ้อนเฮกซาเฮไลด์RfCl2− 6และRfBr2− 6สำหรับสารประกอบฟลูออไรด์นั้น เซอร์โคเนียมและแฮฟเนียมมักจะเกิดเป็นสารประกอบเฮปตาและออกตา ดังนั้น สำหรับไอออนรัทเทอร์ฟอร์เดียมที่มีขนาดใหญ่กว่า สารประกอบRfF2− 6, RfF3− 7และRfF4− 8เป็นไปได้[ 73 ]
ทางกายภาพและอะตอม
คาดว่ารัทเทอร์ฟอร์เดียมจะเป็นของแข็งภายใต้สภาวะปกติและมี โครงสร้างผลึก แบบหกเหลี่ยมอัดแน่น ( c / a = 1.61) คล้ายกับแฮฟเนียม ซึ่ง เป็นธาตุที่มี น้ำหนักเบากว่า [ 5 ]ควรจะเป็นโลหะที่มีความหนาแน่นประมาณ 17 กรัม/ซม³ [ 78 ] [ 4 ] คาดว่ารัศมีอะตอมของรัทเทอร์ฟอร์เดียมจะอยู่ที่ประมาณ 150 pmเนื่องจากเสถียรภาพเชิงสัมพัทธภาพของวงโคจร 7s และความไม่เสถียรของวงโคจร 6d ไอออน Rf⁺ และ Rf²⁺ คาดว่าจะปล่อยอิเล็กตรอน 6d แทนที่จะเป็นอิเล็กตรอน 7s ซึ่งตรงกันข้ามกับพฤติกรรมของธาตุที่มีน้ำหนักเบากว่า[ 2 ]เมื่ออยู่ภายใต้ความดันสูง (คำนวณได้หลายอย่างเป็น 72 หรือประมาณ 50 GPa ) คาดว่ารัทเทอร์ฟอร์เดียมจะเปลี่ยนไปเป็นโครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์ศูนย์กลางตัวแฮฟเนียมเปลี่ยนไปเป็นโครงสร้างนี้ที่ 71±1 GPa แต่มีโครงสร้าง ω ระหว่างกลางที่เปลี่ยนไปที่ 38±8 GPa ซึ่งควรจะไม่มีในรัทเทอร์ฟอร์เดียม[ 79 ]
เคมีเชิงทดลอง
เฟสแก๊ส

งานวิจัยในช่วงแรกเกี่ยวกับการศึกษาเคมีของรูเธอร์ฟอร์เดียมมุ่งเน้นไปที่เทอร์โมโครมาโทกราฟีของแก๊สและการวัดเส้นโค้งการดูดซับอุณหภูมิการตกตะกอนสัมพัทธ์ งานวิจัยเบื้องต้นดำเนินการที่ Dubna เพื่อยืนยันการค้นพบธาตุนี้ งานวิจัยล่าสุดมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นเกี่ยวกับการระบุไอโซโทปรังสีของรูเธอร์ฟอร์เดียม ไอโซโทป261m Rf ถูกนำมาใช้ในการศึกษาเหล่านี้[ 73 ] แม้ว่าไอโซโทป 267 Rf ที่มีอายุยืนยาว(ผลิตในห่วงโซ่การสลายตัวของ291 Lv, 287 Fl และ283 Cn) อาจเป็นประโยชน์สำหรับการทดลองในอนาคต[ 80 ]การทดลองอาศัยความคาดหวังว่ารูเธอร์ฟอร์เดียมจะเป็นธาตุ 6d ในหมู่ 4 และควรจะก่อตัวเป็นเตตระคลอไรด์โมเลกุลระเหยได้ ซึ่งจะมีรูปร่างเป็นทรงสี่หน้า[ 73 ] [ 81 ] [ 82 ]รัทเทอร์ฟอร์เดียม(IV) คลอไรด์มีความระเหยง่ายกว่าแฮฟเนียม(IV) คลอไรด์ (HfCl 4 ) ซึ่งเป็นสารประกอบที่มีน้ำหนักเบากว่า เนื่องจากพันธะของมันเป็น พันธะโควาเลนต์มากกว่า[ 2 ]
ชุดการทดลองหลายชุดยืนยันว่ารัทเทอร์ฟอร์เดียมมีพฤติกรรมเหมือนสมาชิกทั่วไปของหมู่ 4 โดยก่อตัวเป็นคลอไรด์สี่วาเลนต์ (RfCl₄ )และโบรไมด์สี่วาเลนต์ (RfBr₄ )รวมถึงออกซีคลอไรด์ (RfOCl₂ )นอกจากนี้ยังพบว่าRfCl₄ มีความระเหยลดลง4เมื่อโพแทสเซียมคลอไรด์อยู่ในรูปของแข็งแทนที่จะเป็นแก๊ส บ่งชี้อย่างชัดเจนถึงการเกิดK ที่ไม่ระเหย2อาร์เอฟซีแอล6เกลือผสม[ 72 ] [ 73 ] [ 83 ]
เฟสของเหลว
คาดว่ารัทเทอร์ฟอร์เดียมจะมีโครงสร้างอิเล็กตรอนเป็น [Rn]5f 14 6d 2 7s 2และดังนั้นจึงมีพฤติกรรมเหมือนกับธาตุแฮฟเนียมในหมู่ 4 ของตารางธาตุที่มีน้ำหนักมากกว่า ดังนั้นจึงควรจะสร้างไอออน Rf 4+ ที่มีน้ำล้อมรอบได้ง่าย ในสารละลายกรดเข้มข้น และควรจะสร้างสารเชิงซ้อนได้ง่ายในสารละลายกรดไฮโดรคลอริก กรดไฮโดรโบรมิก หรือกรดไฮโดรฟลูออริก[ 73 ]
การศึกษาทางเคมีของรูเธอร์ฟอร์เดียมในน้ำที่สรุปผลได้ดีที่สุดนั้นดำเนินการโดยทีมงานชาวญี่ปุ่นที่สถาบันวิจัยพลังงานปรมาณูแห่งญี่ปุ่นโดยใช้ไอโซโทป261m Rf การทดลองสกัดจากสารละลายกรดไฮโดรคลอริกโดยใช้ไอโซโทปของรูเธอร์ฟอร์เดียม แฮฟเนียม เซอร์โคเนียม รวมถึงธาตุกลุ่มที่ 4 เทียมอย่างธอร์เรียมได้พิสูจน์ให้เห็นถึงพฤติกรรมที่ไม่ใช่แอกทิไนด์ของรูเธอร์ฟอร์เดียม การเปรียบเทียบกับโฮโมล็อกที่เบากว่าทำให้รูเธอร์ฟอร์เดียมอยู่ในกลุ่มที่ 4 อย่างมั่นคง และบ่งชี้ถึงการก่อตัวของสารเชิงซ้อนเฮกซาคลอโรรูเธอร์ฟอร์เดตในสารละลายคลอไรด์ ในลักษณะที่คล้ายกับแฮฟเนียมและเซอร์โคเนียม[ 73 ] [ 84 ]
- 261 ม.อาร์เอฟ4++ 6 Cl−→ [ 261m RfCl6]2−
สังเกตพบผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันมากในสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริก ความแตกต่างในเส้นโค้งการสกัดถูกตีความว่าเป็นความสัมพันธ์ที่อ่อนกว่าสำหรับไอออนฟลูออไรด์และการก่อตัวของไอออนเฮกซาฟลูออโรรูเธอร์ฟอร์เดต ในขณะที่ไอออนแฮฟเนียมและเซอร์โคเนียมสร้างสารเชิงซ้อนกับไอออนฟลูออไรด์เจ็ดหรือแปดไอออนที่ความเข้มข้นที่ใช้: [ 73 ]
- 261 ม.อาร์เอฟ4++ 6 ฟาเรนไฮต์−→ [ 261m RfF6]2−
การทดลองที่ดำเนินการในสารละลายกรดซัลฟิวริกและกรดไนตริกผสมกันแสดงให้เห็นว่ารัทเทอร์ฟอร์เดียมมีความสัมพันธ์ที่อ่อนแอกว่ามากในการสร้างสารประกอบซัลเฟตเมื่อเทียบกับแฮฟเนียม ผลลัพธ์นี้สอดคล้องกับการคาดการณ์ที่คาดว่าสารประกอบรัทเทอร์ฟอร์เดียมจะมีเสถียรภาพน้อยกว่าสารประกอบของเซอร์โคเนียมและแฮฟเนียมเนื่องจากการมีส่วนร่วมของไอออนิกในการสร้างพันธะที่น้อยกว่า ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากรัทเทอร์ฟอร์เดียมมีรัศมีไอออนิกที่ใหญ่กว่า (76 pm) เมื่อเทียบกับเซอร์โคเนียม (71 pm) และแฮฟเนียม (72 pm) และยังเนื่องมาจากการทำให้เสถียรแบบสัมพัทธภาพของวงโคจร 7s และการทำให้ไม่เสถียรและการแยกสปิน-ออร์บิทของวงโคจร 6d [ 85 ]
การทดลองการตกตะกอนร่วมที่ดำเนินการในปี 2021 ศึกษาพฤติกรรมของรูเธอร์ฟอร์เดียมในสารละลายเบสที่มีแอมโมเนียหรือโซเดียมไฮดรอกไซด์โดยใช้เซอร์โคเนียม แฮฟเนียม และธอร์เรียมเป็นตัวเปรียบเทียบ พบว่ารูเธอร์ฟอร์เดียมไม่ได้ประสานงานกับแอมโมเนียอย่างแน่นหนา แต่กลับตกตะกอนร่วมออกมาเป็นไฮดรอกไซด์ ซึ่งน่าจะเป็น Rf(OH ) 4 [ 86 ]
หมายเหตุ
- ^ในฟิสิกส์นิวเคลียร์ธาตุจะถูกเรียกว่าหนักหากเลขอะตอมของมันสูงตะกั่ว (ธาตุที่ 82) เป็นตัวอย่างหนึ่งของธาตุหนักดังกล่าว คำว่า "ธาตุหนักยิ่งยวด" โดยทั่วไปหมายถึงธาตุที่มีเลขอะตอมมากกว่า 103 (แม้ว่าจะมีคำจำกัดความอื่น ๆ เช่น เลขอะตอมมากกว่า 100 [ 11 ]หรือ 112 [ 12 ]บางครั้ง คำนี้ถูกนำเสนอเป็นคำที่เทียบเท่ากับคำว่า "ทรานส์แอคติไนด์" ซึ่งกำหนดขีดจำกัดบนก่อนจุดเริ่มต้นของอนุกรมซูเปอร์แอคติไนด์สมมุติ ) [ 13 ]คำว่า " ไอโซโทปหนัก " (ของธาตุที่กำหนด) และ "นิวเคลียสหนัก" หมายถึงสิ่งที่สามารถเข้าใจได้ในภาษาทั่วไป นั่นคือ ไอโซโทปที่มีมวลสูง (สำหรับธาตุที่กำหนด) และนิวเคลียสที่มีมวลสูง ตามลำดับ
- ^ในปี 2552 ทีมงานที่ JINR นำโดย Oganessian ได้เผยแพร่ผลลัพธ์ของความพยายามในการสร้างฮัสเซียมในปฏิกิริยาสมมาตร 136 Xe + 136 Xe พวกเขาไม่สามารถสังเกตเห็นอะตอมแม้แต่อะตอมเดียวในปฏิกิริยาดังกล่าว ทำให้ขีดจำกัดบนของภาคตัดขวาง ซึ่งเป็นการวัดความน่าจะเป็นของปฏิกิริยานิวเคลียร์ อยู่ที่ 2.5 pb [ 14 ]เมื่อเปรียบเทียบกัน ปฏิกิริยาที่นำไปสู่การค้นพบฮัสเซียม 208 Pb + 58 Fe มีภาคตัดขวางประมาณ 20 pb (โดยเฉพาะ 19+19 -11 pb) ตามที่ผู้ค้นพบประเมินไว้[ 15 ]
- ปริมาณพลังงานที่ใช้กับอนุภาคของลำแสงเพื่อเร่งความเร็วก็สามารถส่งผลต่อค่าของพื้นที่หน้าตัดได้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น ในกรณี28 14ซี +1 0n →28 13อัล +1 1ปฏิกิริยา pพื้นที่หน้าตัดเปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่นจาก 370 mb ที่ 12.3 MeV เป็น 160 mb ที่ 18.3 MeV โดยมีจุดสูงสุดกว้างที่ 13.5 MeV ด้วยค่าสูงสุด 380 mb [ 19 ]
- ^ตัวเลขนี้ยังแสดงถึงขีดจำกัดบนที่ยอมรับกันโดยทั่วไปสำหรับอายุการใช้งานของนิวเคลียสแบบผสม [ 24 ]
- ^การแยกนี้ขึ้นอยู่กับว่านิวเคลียสที่เกิดขึ้นจะเคลื่อนที่ผ่านเป้าหมายช้ากว่านิวเคลียสของลำแสงที่ไม่เกิดปฏิกิริยา ตัวแยกประกอบด้วยสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กซึ่งผลกระทบต่ออนุภาคที่เคลื่อนที่จะหักล้างกันสำหรับความเร็วเฉพาะของอนุภาค [ 26 ]การแยกดังกล่าวอาจได้รับความช่วยเหลือจากการวัดเวลาบินและการวัดพลังงานการกระดอน การรวมกันของทั้งสองอาจช่วยให้สามารถประมาณมวลของนิวเคลียสได้ [ 27 ]
- ^ไม่ใช่โหมดการสลายตัวทั้งหมดที่เกิดจากแรงผลักทางไฟฟ้าสถิต ตัวอย่างเช่นการสลายตัวแบบเบตาเกิดจากปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอ [ 34 ]
- ^เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วในช่วงทศวรรษที่ 1960 ว่าสถานะพื้นฐานของนิวเคลียสแตกต่างกันทั้งในด้านพลังงานและรูปร่าง รวมถึงจำนวนนิวคลีออนวิเศษบางจำนวนสอดคล้องกับความเสถียรที่มากขึ้นของนิวเคลียส อย่างไรก็ตาม มีการสันนิษฐานว่าไม่มีโครงสร้างนิวเคลียร์ในนิวเคลียสหนักยิ่งยวด เนื่องจากมีรูปร่างผิดปกติเกินกว่าจะก่อตัวเป็นโครงสร้างได้ [ 39 ]
- เนื่องจากมวลของนิวเคลียสไม่ได้วัดโดยตรง แต่คำนวณจากมวลของนิวเคลียสอื่น การวัดดังกล่าวจึงเรียกว่าการวัดทางอ้อม การวัดโดยตรงก็เป็นไปได้เช่นกัน แต่ส่วนใหญ่ยังไม่สามารถทำได้สำหรับนิวเคลียสหนักยิ่งยวด [ 44 ]การวัดมวลโดยตรงครั้งแรกของนิวเคลียสหนักยิ่งยวดได้รับการรายงานในปี 2018 ที่ LBNL [ 45 ]มวลถูกกำหนดจากตำแหน่งของนิวเคลียสหลังจากการถ่ายโอน (ตำแหน่งช่วยกำหนดวิถีการเคลื่อนที่ ซึ่งเชื่อมโยงกับอัตราส่วนมวลต่อประจุของนิวเคลียส เนื่องจากการถ่ายโอนทำในขณะที่มีแม่เหล็กอยู่) [ 46 ]
- ^หากการสลายตัวเกิดขึ้นในสุญญากาศ เนื่องจากโมเมนตัมรวมของระบบที่แยกตัวก่อนและหลังการสลายตัวจะต้องคงอยู่นิวเคลียสลูกสาวก็จะได้รับความเร็วเล็กน้อยเช่นกัน อัตราส่วนของความเร็วทั้งสอง และด้วยเหตุนี้ อัตราส่วนของพลังงานจลน์ จึงจะเป็นผกผันกับอัตราส่วนของมวลทั้งสอง พลังงานการสลายตัวเท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์ที่ทราบของอนุภาคอัลฟาและของนิวเคลียสลูกสาว (เศษส่วนที่แน่นอนของอนุภาคอัลฟา) [ 35 ]การคำนวณนี้ใช้ได้กับการทดลองเช่นกัน แต่ความแตกต่างคือ นิวเคลียสจะไม่เคลื่อนที่หลังจากการสลายตัวเนื่องจากมันถูกผูกไว้กับเครื่องตรวจจับ
- ^การแตกตัวแบบเกิดขึ้นเองถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวโซเวียตGeorgy Flerov [ 47 ]ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์ชั้นนำที่ JINR และด้วยเหตุนี้จึงเป็น "งานอดิเรก" สำหรับสถานที่ดัง กล่าว [ 48 ]ในทางตรงกันข้าม นักวิทยาศาสตร์ของ LBL เชื่อว่าข้อมูลการแตกตัวไม่เพียงพอสำหรับการอ้างว่ามีการสังเคราะห์ธาตุ พวกเขาเชื่อว่าการแตกตัวแบบเกิดขึ้นเองยังไม่ได้รับการศึกษาอย่างเพียงพอที่จะใช้ในการระบุธาตุใหม่ เนื่องจากมีความยากลำบากในการพิสูจน์ว่านิวเคลียสของสารประกอบได้ปล่อยนิวตรอนออกมาเท่านั้น ไม่ใช่อนุภาคที่มีประจุ เช่น โปรตอนหรืออนุภาคอัลฟา [ 24 ]ดังนั้นพวกเขาจึงเลือกที่จะเชื่อมโยงไอโซโทปใหม่กับไอโซโทปที่รู้จักอยู่แล้วโดยการสลายตัวของอัลฟาอย่างต่อเนื่อง [ 47 ]
- ^ตัวอย่างเช่น ธาตุที่ 102 ถูกระบุผิดพลาดในปี พ.ศ. 2490 ที่สถาบันฟิสิกส์โนเบลในสตอกโฮล์มเขตสตอกโฮล์มประเทศสวีเดน[ 49 ]ไม่มีการอ้างสิทธิ์ที่แน่ชัดก่อนหน้านี้เกี่ยวกับการสร้างธาตุนี้ และธาตุนี้ได้รับการตั้งชื่อโดยผู้ค้นพบชาวสวีเดน อเมริกัน และอังกฤษว่าโนเบเลียมต่อมาได้มีการแสดงให้เห็นว่าการระบุนั้นไม่ถูกต้อง [ 50 ]ในปีต่อมา RL ไม่สามารถทำซ้ำผลลัพธ์ของชาวสวีเดนได้ และประกาศการสังเคราะห์ธาตุนี้แทน ซึ่งการอ้างสิทธิ์นั้นก็ถูกหักล้างในภายหลังเช่นกัน [ 50 ] JINR ยืนยันว่าพวกเขาเป็นคนแรกที่สร้างธาตุนี้ และเสนอชื่อของตนเองสำหรับธาตุใหม่นี้ว่าโจลิโอเทียม [ 51 ] ชื่อของโซเวียตก็ไม่ได้รับการยอมรับเช่นกัน (ต่อมา JINR กล่าวถึงการตั้งชื่อธาตุที่ 102 ว่า "รีบร้อน") [ 52 ]ชื่อนี้ได้รับการเสนอต่อ IUPAC ในการตอบกลับเป็นลายลักษณ์อักษรต่อคำตัดสินของพวกเขาเกี่ยวกับลำดับความสำคัญของการอ้างสิทธิ์การค้นพบธาตุ ซึ่งลงนามเมื่อวันที่ 29 กันยายน พ.ศ. 2535 [ 52 ]ชื่อ "โนเบเลียม" ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากการใช้งานอย่างแพร่หลาย [ 53 ]
บรรณานุกรม
- Audi, G.; Kondev, FG; Wang, M.; และคณะ (2017). "การประเมินคุณสมบัตินิวเคลียร์ NUBASE2016". Chinese Physics C. 41 ( 3) 030001. Bibcode : 2017ChPhC..41c0001A . doi : 10.1088/1674-1137/41/3/030001 .
- ไบเซอร์, เอ. (2003). แนวคิดของฟิสิกส์สมัยใหม่ (ฉบับที่ 6). แมคกรอว์-ฮิลล์. ISBN 978-0-07-244848-1. OCLC 48965418 .
- Hoffman, DC ; Ghiorso, A. ; Seaborg, GT (2000). The Transuranium People: The Inside Story . World Scientific . ISBN 978-1-78-326244-1.
- Kragh, H. (2018). จากธาตุทรานส์ยูเรเนียมถึงธาตุหนักยิ่งยวด: เรื่องราวของข้อพิพาทและการสร้างสรรค์ . Springer . ISBN 978-3-319-75813-8.
- Zagrebaev, V.; Karpov, A.; Greiner, W. (2013). "อนาคตของการวิจัยธาตุหนักยิ่งยวด: นิวเคลียสใดบ้างที่สามารถสังเคราะห์ได้ภายในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า?" Journal of Physics: Conference Series . 420 (1) 012001. arXiv : 1207.5700 . Bibcode : 2013JPhCS.420a2001Z . doi : 10.1088/1742-6596/420/1/012001 . ISSN 1742-6588 . S2CID 55434734 .
ลิงก์ภายนอก
สื่อที่เกี่ยวข้องกับRutherfordiumใน Wikimedia Commons- รัทเทอร์ฟอร์เดียมในตารางธาตุในรูปแบบวิดีโอ (มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม)
- WebElements.com – รัทเทอร์ฟอร์ดียม
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ รัทเทอร์ฟอร์เดียม
รัทเทอร์ฟอร์เดียมเป็นธาตุเคมีสังเคราะห์มีสัญลักษณ์Rfและเลขอะตอม 104 ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ดเนื่องจากเป็นธาตุสังเคราะห์...
การสังเคราะห์นิวเคลียสหนักยิ่งยวด
นิวเคลียสอะตอม หนักยิ่งยวด [ a ] ถูกสร้างขึ้นในปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่รวมนิวเคลียสอื่นอีกสองนิวเคลียสที่มีขนาดไม่เท่ากัน [ b ] เข้าด้วยกัน โดยคร่าวๆ ยิ่งนิวเคลียสทั้งสองมีมวลไม่เท่ากันมาก เท่าใด โอกาสที่ทั้งสองจะทำปฏิกิริยากันก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น [ 16 ]...
การเสื่อมสภาพและการตรวจจับ
ลำแสงผ่านเป้าหมายและไปถึงห้องถัดไปคือห้องแยก หากมีการสร้างนิวเคลียสใหม่ นิวเคลียสนั้นจะถูกพาไปพร้อมกับลำแสงนี้ [ 25 ] ในห้องแยก นิวเคลียสที่สร้างขึ้นใหม่จะถูกแยกออกจากนิวไคลด์อื่นๆ (ของลำแสงดั้งเดิมและผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาอื่นๆ) [ e ] และถูกส่งไปยัง...
Discovery
Rutherfordium was reportedly first detected in 1964 at the Joint Institute for Nuclear Research at Dubna ( Soviet Union at the time). Researchers there bombarded a 242 Pu target with 22 Ne ions ; a spontaneous fission activity with half-life 0.3 ± 0.