Rutherfordium - Rutherfordium

Rutherfordium,  104 Rf
Rutherfordium
Aussprache / ˌ r ʌ ð ər f ɔːr d i ə m / ( hören )Über diesen Ton ( RUDH -ər- FOR -dee-əm )
Massenzahl [267]
Rutherfordium im Periodensystem
Wasserstoff Helium
Lithium Beryllium Bor Kohlenstoff Stickstoff Sauerstoff Fluor Neon
Natrium Magnesium Aluminium Silizium Phosphor Schwefel Chlor Argon
Kalium Kalzium Scandium Titan Vanadium Chrom Mangan Eisen Kobalt Nickel Kupfer Zink Gallium Germanium Arsen Selen Brom Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirkonium Niob Molybdän Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silber Cadmium Indium Zinn Antimon Tellur Jod Xenon
Cäsium Barium Lanthan Cer Praseodym Neodym Promethium Samarium Europa Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platin Gold Quecksilber (Element) Thallium Das Blei Wismut Polonium Astatin Radon
Francium Radium Aktinium Thorium Protactinium Uran Neptunium Plutonium Amerika Kurium Berkelium Kalifornien Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Röntgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moskau Lebermorium Tennessine Oganesson
Hf

Rf

(Upo)
lawrenciumrutherfordiumdubnium
Ordnungszahl ( Z ) 104
Gruppe Gruppe 4
Zeitraum Zeitraum 7
Block   D-Block
Elektronenkonfiguration [ Rn ] 5f 14 6d 2 7s 2
Elektronen pro Schale 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2
Physikalische Eigenschaften
Phase bei  STP solide (vorhergesagt)
Schmelzpunkt 2400  K ​(2100 °C, ​3800 °F) (vorhergesagt)
Siedepunkt 5800 K ​(5500 °C, ​9900 °F) (vorhergesagt)
Dichte (nahe  rt ) 17 g/cm 3 (vorhergesagt)
Atomare Eigenschaften
Oxidationsstufen (+2), ( +3 ), +4 (in Klammern: Vorhersage )
Ionisierungsenergien
Atomradius empirisch: 150  pm (geschätzt)
Kovalenter Radius 157 Uhr (geschätzt)
Andere Eigenschaften
Natürliches Vorkommen Synthetik
Kristallstruktur hexagonal dicht gepackten (hcp)
Hexagonale dichtgepackte Kristallstruktur für Rutherfordium

(vorhergesagt)
CAS-Nummer 53850-36-5
Geschichte
Benennung nach Ernest Rutherford
Entdeckung Gemeinsames Institut für Kernforschung und Lawrence Berkeley National Laboratory (1964, 1969)
Haupt Isotope von rutherfordium
Isotop Fülle Halbwertszeit ( t 1/2 ) Decay-Modus Produkt
261 Rf syn 70 s >80% α 257 Nein
<15% ε 261 Lr
<10% SF
263 Rf syn 15 Minuten <100% SF
~30% α 259 Nein
265 Rf syn 1,1 Minuten SF
266 Rf syn 23 s? SF
267 Rf syn 1,3 Stunden SF
Kategorie Kategorie: Rutherfordium
| Verweise

Rutherfordium ist ein synthetisches chemisches Element mit dem Symbol Rf und der Ordnungszahl 104, benannt nach dem neuseeländischen Physiker Ernest Rutherford . Als synthetisches Element kommt es in der Natur nicht vor und kann nur im Labor hergestellt werden. Es ist radioaktiv ; das stabilste bekannte Isotop , 267 Rf, hat eine Halbwertszeit von ungefähr 1,3 Stunden.

Im Periodensystem der Elemente ist es ein D-Block- Element und das zweite der Übergangselemente der vierten Reihe . Es ist ein Mitglied der 7. Periode und gehört zur Gruppe 4 Elemente . Chemische Experimente haben bestätigt, dass sich Rutherfordium wie das schwerere Homolog zu Hafnium in Gruppe 4 verhält. Die chemischen Eigenschaften von Rutherfordium sind nur teilweise charakterisiert. Sie lassen sich gut mit der Chemie der anderen Elemente der Gruppe 4 vergleichen, obwohl einige Berechnungen darauf hindeuteten, dass das Element aufgrund relativistischer Effekte möglicherweise signifikant unterschiedliche Eigenschaften aufweisen könnte .

In den 1960er Jahren wurden im Joint Institute for Nuclear Research in der Sowjetunion und im Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien geringe Mengen Rutherfordium hergestellt . Die Priorität der Entdeckung und damit die Benennung des Elements war zwischen sowjetischen und amerikanischen Wissenschaftlern umstritten , und erst 1997 etablierte die International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) Rutherfordium als offizielle Bezeichnung für das Element.

Einführung

Eine grafische Darstellung einer Kernfusionsreaktion
Eine grafische Darstellung einer Kernfusionsreaktion . Zwei Kerne verschmelzen zu einem und emittieren ein Neutron . Die Reaktionen, die zu diesem Zeitpunkt neue Elemente erzeugten, waren ähnlich, mit dem einzigen möglichen Unterschied, dass manchmal mehrere singuläre Neutronen oder gar keine freigesetzt wurden.
Externes Video
Videosymbol Visualisierung einer erfolglosen Kernfusion, basierend auf Berechnungen der Australian National University

Die schwersten Atomkerne entstehen in Kernreaktionen, bei denen zwei andere Kerne ungleicher Größe zu einem zusammengefasst werden; grob gesagt, je ungleicher die beiden Kerne in Bezug auf die Masse sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass die beiden reagieren. Das Material aus den schwereren Kernen wird zu einem Target, das dann mit dem Strahl leichterer Kerne beschossen wird . Zwei Kerne können nur dann zu einem verschmelzen, wenn sie sich nahe genug annähern; Normalerweise stoßen sich Kerne (alle positiv geladen) aufgrund elektrostatischer Abstoßung gegenseitig ab . Die starke Wechselwirkung kann diese Abstoßung überwinden, aber nur in sehr kurzer Entfernung von einem Kern; Strahlkerne werden somit stark beschleunigt , um eine solche Abstoßung im Vergleich zur Geschwindigkeit des Strahlkerns unbedeutend zu machen. Die Annäherung zweier Kerne allein reicht nicht aus, um zu verschmelzen: Wenn sich zwei Kerne nähern, bleiben sie normalerweise für etwa 10 −20  Sekunden zusammen und trennen sich dann (nicht unbedingt in der gleichen Zusammensetzung wie vor der Reaktion) anstatt einen einzigen zu bilden Kern. Wenn eine Fusion stattfindet, ist die vorübergehende Verschmelzung – als zusammengesetzter Kern bezeichnet – ein angeregter Zustand . Um seine Anregungsenergie zu verlieren und einen stabileren Zustand zu erreichen, spaltet ein zusammengesetzter Kern entweder oder stößt ein oder mehrere Neutronen aus , die die Energie wegtragen . Dies geschieht etwa 10 –16  Sekunden nach der ersten Kollision.

Der Strahl durchdringt das Target und erreicht die nächste Kammer, den Separator; wenn ein neuer Kern entsteht, wird er mit diesem Strahl getragen. Im Separator wird der neu gebildete Kern von anderen Nukliden (dem des ursprünglichen Strahls und allen anderen Reaktionsprodukten) getrennt und zu einem Oberflächenbarrierendetektor transportiert , der den Kern stoppt. Der genaue Ort des bevorstehenden Aufpralls auf den Detektor ist markiert; ebenfalls gekennzeichnet sind seine Energie und der Zeitpunkt der Ankunft. Die Übertragung dauert ca. 10 -6  Sekunden; um entdeckt zu werden, muss der Kern so lange überleben. Sobald sein Zerfall registriert ist, wird der Kern erneut aufgezeichnet und der Ort, die Energie und der Zeitpunkt des Zerfalls gemessen.

Die Stabilität eines Kerns wird durch die starke Wechselwirkung gewährleistet. Seine Reichweite ist jedoch sehr kurz; wenn die Kerne größer werden, schwächt sich ihr Einfluss auf die äußersten Nukleonen ( Protonen und Neutronen) ab. Gleichzeitig wird der Kern durch elektrostatische Abstoßung zwischen Protonen zerrissen, da er eine unbegrenzte Reichweite hat. Kerne der schwersten Elemente werden daher theoretisch vorhergesagt und es wurde bisher beobachtet, dass sie hauptsächlich über Zerfallsmodi zerfallen, die durch eine solche Abstoßung verursacht werden: Alpha-Zerfall und spontane Spaltung ; diese Moden sind für Kerne superschwerer Elemente vorherrschend . Alpha-Zerfälle werden von den emittierten Alpha-Teilchen registriert , und die Zerfallsprodukte sind vor dem eigentlichen Zerfall leicht zu bestimmen; wenn ein solcher Zerfall oder eine Folge von aufeinanderfolgenden Zerfällen einen bekannten Kern ergibt, kann das ursprüngliche Produkt einer Reaktion rechnerisch bestimmt werden. Bei der spontanen Spaltung entstehen jedoch verschiedene Kerne als Produkte, so dass das ursprüngliche Nuklid nicht aus seinen Töchtern bestimmt werden kann.

Den Physikern, die eines der schwersten Elemente synthetisieren wollen, stehen somit die an den Detektoren gesammelten Informationen zur Verfügung: Ort, Energie und Ankunftszeit eines Teilchens am Detektor und die seines Zerfalls. Die Physiker analysieren diese Daten und wollen daraus schließen, dass sie tatsächlich durch ein neues Element verursacht wurden und nicht durch ein anderes Nuklid als das behauptete entstanden sein können. Oftmals reichen die bereitgestellten Daten nicht aus, um den Schluss zu ziehen, dass definitiv ein neues Element geschaffen wurde, und es gibt keine andere Erklärung für die beobachteten Effekte; Fehler bei der Interpretation der Daten wurden gemacht.

Geschichte

Entdeckung

Rutherfordium wurde Berichten zufolge erstmals 1964 am Joint Institute of Nuclear Research in Dubna (damals in der Sowjetunion ) entdeckt. Dort beschossen die Forscher ein Plutonium- 242-Target mit Neon- 22- Ionen und trennten die Reaktionsprodukte durch Gradienten-Thermochromatographie nach Umwandlung in Chloride durch Wechselwirkung mit ZrCl 4 . Das Team identifizierte eine spontane Spaltungsaktivität , die in einem flüchtigen Chlorid enthalten ist, das die Eigenschaften von Eka-Hafnium darstellt. Obwohl eine Halbwertszeit nicht genau bestimmt wurde, zeigten spätere Berechnungen, dass das Produkt höchstwahrscheinlich Rutherfordium-259 war (abgekürzt als 259 Rf in der Standardnotation ):

242
94
Pu
+ 22
10
Ne
264− x
104
Rf
264− x
104
Rf
Kl 4

Im Jahr 1969 synthetisierten Forscher der University of California in Berkeley das Element schlüssig, indem sie ein Californium- 249-Target mit Kohlenstoff-12- Ionen beschossen und den Alpha-Zerfall von 257 Rf maßen, der mit dem Tochterzerfall von Nobelium- 253 korrelierte :

249
98
Vgl
+ 12
6
C
257
104
Rf
+ 4
n

Die amerikanische Synthese wurde 1973 unabhängig bestätigt und sicherte die Identifizierung von Rutherfordium als Elternteil durch die Beobachtung von K-alpha -Röntgenstrahlen in der elementaren Signatur des 257 Rf-Zerfallsprodukts Nobelium-253.

Namensstreit

Element 104 wurde schließlich nach Ernest Rutherford benannt

Die russischen Wissenschaftler schlugen den Namen Kurchatovium vor und die amerikanischen Wissenschaftler schlugen den Namen Rutherfordium für das neue Element vor. 1992 bewertete die IUPAC / IUPAP Transfermium Working Group (TWG) die Behauptungen der Entdeckung und kam zu dem Schluss, dass beide Teams gleichzeitige Beweise für die Synthese von Element 104 lieferten und dass die Anerkennung zwischen den beiden Gruppen geteilt werden sollte.

Die amerikanische Gruppe schrieb eine vernichtende Antwort auf die Ergebnisse der TWG und erklärte, sie habe den Ergebnissen der Dubna-Gruppe zu viel Bedeutung beigemessen. Sie wiesen insbesondere darauf hin, dass die russische Gruppe ihre Behauptungen in einem Zeitraum von 20 Jahren mehrmals geändert habe, was das russische Team nicht bestreitet. Sie betonten auch, dass die TWG den von den Russen durchgeführten Chemieexperimenten zu viel Glauben geschenkt habe, und warfen der TWG vor, im Ausschuss nicht entsprechend qualifiziertes Personal zu haben. Die TWG antwortete, dass dies nicht der Fall sei, und nach Prüfung jedes von der amerikanischen Gruppe angesprochenen Punktes sagte sie, dass sie keinen Grund sah, ihre Schlussfolgerung bezüglich der Priorität der Entdeckung zu ändern. Die IUPAC verwendete schließlich den vom amerikanischen Team vorgeschlagenen Namen ( Rutherfordium ).

Als Folge der anfänglichen konkurrierenden Entdeckungsansprüche kam es zu einer Kontroverse um die Namensgebung . Da die Sowjets behaupteten, das neue Element erstmals entdeckt zu haben, schlugen sie zu Ehren von Igor Kurchatov (1903–1960), dem ehemaligen Leiter der sowjetischen Nuklearforschung , den Namen Kurchatovium (Ku) vor . Dieser Name wurde in Büchern des Sowjetblocks als offizieller Name des Elements verwendet. Die Amerikaner schlugen jedoch Rutherfordium (Rf) für das neue Element vor, um Ernest Rutherford zu ehren , der als "Vater" der Kernphysik bekannt ist . Die International Union of Pure and Applied Chemistry ( IUPAC ) nahm Unnilquadium (Unq) als temporären, systematischen Elementnamen an , abgeleitet von den lateinischen Namen für die Ziffern 1, 0 und 4. 1994 schlug die IUPAC den Namen Dubnium (Db) vor verwendet werden, da Rutherfordium für Element 106 vorgeschlagen wurde und die IUPAC der Ansicht war, dass das Dubna-Team für seine Beiträge anerkannt werden sollte. Allerdings gab es immer noch Streit um die Namen der Elemente 104–107. 1997 legten die beteiligten Teams den Streit bei und nahmen den heutigen Namen Rutherfordium an . Gleichzeitig wurde dem Element 105 der Name Dubnium gegeben.

Isotope

Isotopenhalbwertszeiten und Entdeckungsjahre
Isotop
Halbes Leben
Decay-
Modus
Discovery -
Jahr
Reaktion
253 Rf 48 μs α, SF 1994 204 Pb( 50 Ti,n)
254 Rf 23 μs SF 1994 206 Pb ( 50 Ti, 2n)
255 Rf 2,3 s ?, α, SF 1974 207 Pb( 50 Ti,2n)
256 Rf 6,4 ms α, SF 1974 208 Pb ( 50 Ti, 2n)
257 Rf 4,7 s , α, SF 1969 249 Vgl.( 12 C,4n)
257 Mio. Rf 4,1 s , α, SF 1969 249 Vgl.( 12 C,4n)
258 Rf 14,7 ms α, SF 1969 249 Vgl. ( 13 C, 4n)
259 Rf 3,2 s α, SF 1969 249 Vgl. ( 13 C, 3n)
259 Mio. Rf 2,5 s ε 1969 249 Vgl. ( 13 C, 3n)
260 Rf 21 ms α, SF 1969 248 cm ( 16 O, 4n)
261 Rf 78 s α, SF 1970 248 cm ( 18 O, 5n)
261 Mio. Rf 4 s , α, SF 2001 244 Pu( 22 Ne,5n)
262 Rf 2,3 s α, SF 1996 244 Pu( 22 Ne,4n)
263 Rf 15 Minuten α, SF 1999 263 dB(
e
,
ν
e
)
263 Mio. Rf ? 8 Sekunden α, SF 1999 263 dB(
e
,
ν
e
)
265 Rf 1,1 Minuten SF 2010 269 Sg(—,α)
266 Rf 23 s? SF 2007? 266 dB(
e
,
ν
e
)?
267 Rf 1,3 Stunden SF 2004 271 Sg(—,α)
268 Rf 1,4 s? SF 2004? 268 dB(
e
,
ν
e
)?
270 Rf 20 ms? SF 2010? 270 dB(
e
,
ν
e
)?

Rutherfordium hat keine stabilen oder natürlich vorkommenden Isotope. Im Labor wurden mehrere radioaktive Isotope synthetisiert, entweder durch die Verschmelzung zweier Atome oder durch die Beobachtung des Zerfalls schwererer Elemente. Sechzehn verschiedene Isotope wurden mit Atommassen von 253 bis 270 (mit Ausnahme von 264 und 269) beschrieben. Die meisten von ihnen zerfallen überwiegend durch spontane Spaltungswege.

Stabilität und Halbwertszeiten

Von Isotopen, deren Halbwertszeiten bekannt sind, haben die leichteren Isotope normalerweise kürzere Halbwertszeiten; Halbwertszeiten von unter 50 µs für 253 Rf und 254 Rf wurden beobachtet. 256 Rf, 258 Rf, 260 Rf sind bei etwa 10 ms stabiler, 255 Rf, 257 Rf, 259 Rf und 262 Rf leben zwischen 1 und 5 Sekunden, und 261 Rf, 265 Rf und 263 Rf sind stabiler bei etwa 1,1, 1,5 und 10 Minuten. Die schwersten Isotope sind die stabilsten, wobei 267 Rf eine gemessene Halbwertszeit von etwa 1,3 Stunden haben.

Die leichtesten Isotope wurden durch direkte Fusion zwischen zwei leichteren Kernen und als Zerfallsprodukte synthetisiert. Das schwerste Isotop, das durch direkte Fusion hergestellt wird, ist 262 Rf; schwerere Isotope wurden nur als Zerfallsprodukte von Elementen mit größeren Ordnungszahlen beobachtet. Die schweren Isotope 266 Rf und 268 Rf wurden auch als Elektroneneinfang- Tochter der Dubnium- Isotope 266 Db und 268 Db beschrieben, haben aber kurze Halbwertszeiten bis zur spontanen Spaltung . Es scheint wahrscheinlich, dass das gleiche für 270 Rf gilt, eine wahrscheinliche Tochter von 270 Db. Diese drei Isotope bleiben unbestätigt.

1999 gaben amerikanische Wissenschaftler der University of California in Berkeley bekannt, dass es ihnen gelungen sei, drei Atome von 293 Og zu synthetisieren . Es wurde berichtet, dass diese Mutterkerne nacheinander sieben Alpha-Teilchen emittiert haben, um 265 Rf-Kerne zu bilden , aber ihre Behauptung wurde 2001 zurückgezogen. Dieses Isotop wurde später im Jahr 2010 als Endprodukt in der Zerfallskette von 285 Fl entdeckt.

Vorhergesagte Eigenschaften

Sehr wenige Eigenschaften von Rutherfordium oder seinen Verbindungen wurden gemessen; Dies liegt an seiner extrem begrenzten und teuren Produktion und der Tatsache, dass Rutherfordium (und seine Eltern) sehr schnell zerfallen. Es wurden einige singuläre chemiebezogene Eigenschaften gemessen, aber die Eigenschaften von Rutherfordium-Metall bleiben unbekannt und es liegen nur Vorhersagen vor.

Chemisch

Rutherfordium ist das erste Transactinidenelement und das zweite Mitglied der 6d-Reihe von Übergangsmetallen. Berechnungen zu seinen Ionisationspotentialen , Atomradius sowie Radien, Orbitalenergien und Grundniveaus seiner ionisierten Zustände sind denen von Hafnium ähnlich und unterscheiden sich stark von denen von Blei . Daraus wurde geschlossen, dass die grundlegenden Eigenschaften von Rutherfordium denen anderer Elemente der Gruppe 4 ähneln , darunter Titan , Zirkonium und Hafnium. Einige seiner Eigenschaften wurden durch Gasphasenexperimente und wässrige Chemie bestimmt. Die Oxidationsstufe +4 ist der einzige stabile Zustand für die beiden letztgenannten Elemente und daher sollte Rutherfordium auch einen stabilen +4-Zustand aufweisen. Darüber hinaus wird erwartet, dass Rutherfordium auch einen weniger stabilen +3-Zustand bilden kann. Das Standardreduktionspotential des Rf 4+ /Rf-Paares wird auf über −1,7 V prognostiziert.

Anfängliche Vorhersagen der chemischen Eigenschaften von Rutherfordium basierten auf Berechnungen, die darauf hindeuteten, dass die relativistischen Effekte auf die Elektronenhülle stark genug sein könnten, dass die 7p-Orbitale ein niedrigeres Energieniveau als die 6d-Orbitale aufweisen , was ihr eine Valenzelektronenkonfiguration von 6d 1 . verleiht 7s 2 7p 1 oder sogar 7s 2 7p 2 , wodurch sich das Element eher wie Blei als Hafnium verhält . Mit besseren Berechnungsmethoden und experimentellen Untersuchungen der chemischen Eigenschaften von Rutherfordiumverbindungen konnte gezeigt werden, dass dies nicht geschieht und sich Rutherfordium stattdessen wie der Rest der Gruppe-4-Elemente verhält . Später wurde in Ab-initio-Rechnungen mit hoher Genauigkeit gezeigt, dass das Rf-Atom den Grundzustand mit der 6d 2 7s 2 Valenzkonfiguration und den tiefliegenden angeregten 6d 1 7s 2 7p 1 Zustand mit der Anregungsenergie von nur 0.3 . besitzt –0,5 eV.

Analog zu Zirkonium und Hafnium soll Rutherfordium ein sehr stabiles, feuerfestes Oxid RfO 2 bilden . Es reagiert mit Halogenen zu Tetrahalogeniden RfX 4 , die bei Kontakt mit Wasser zu Oxyhalogeniden RfOX 2 hydrolysieren . Die Tetrahalogenide sind flüchtige Feststoffe, die als monomere tetraedrische Moleküle in der Dampfphase vorliegen.

In der wässrigen Phase hydrolysiert das Rf 4+ -Ion weniger als Titan(IV) und in ähnlichem Ausmaß wie Zirkonium und Hafnium, wodurch das RfO 2+ -Ion entsteht. Die Behandlung der Halogenide mit Halogenidionen fördert die Bildung von Komplexionen. Durch die Verwendung von Chlorid- und Bromidionen entstehen die Hexahalogenidkomplexe RfCl2−
6
und RfBr2−
6
. Bei den Fluoridkomplexen neigen Zirkonium und Hafnium zur Bildung von Hepta- und Octa-Komplexen. Somit sind für das größere Rutherfordium-Ion die Komplexe RfF2−
6
, RfF3−
7
und RfF4−
8
Sind möglich.

Physikalisch und atomar

Es wird erwartet, dass Rutherfordium unter normalen Bedingungen ein Festkörper ist und eine hexagonal dicht gepackte Kristallstruktur ( c / a  = 1,61) annimmt, ähnlich seinem leichteren Verwandten Hafnium. Es sollte ein Schwermetall mit einer Dichte von etwa 17 g/cm 3 sein . Der Atomradius für Rutherfordium wird voraussichtlich bei etwa 150  pm liegen . Aufgrund der relativistischen Stabilisierung des 7s-Orbitals und der Destabilisierung des 6d-Orbitals wird vorhergesagt, dass die Rf + - und Rf 2+ -Ionen 6d-Elektronen anstelle von 7s-Elektronen abgeben, was das Gegenteil des Verhaltens seiner leichteren Homologen ist. Unter hohem Druck (verschieden berechnet als 72 oder ~50 GPa ) wird erwartet, dass Rutherfordium in eine kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur übergeht ; Hafnium wandelt sich bei 71 ± 1 GPa in diese Struktur um, hat aber eine Zwischen-ω-Struktur, in die es bei 38 ± 8 GPa übergeht, die für Rutherfordium fehlen sollte.

Experimentelle Chemie

Zusammenfassung der Verbindungen und Komplexionen
Formel Namen
RfCl 4 Rutherfordiumtetrachlorid, Rutherfordium(IV)chlorid
RfBr 4 Rutherfordiumtetrabromid, Rutherfordium(IV)bromid
RfOCl 2 Rutherfordiumoxychlorid, Rutherfordyl(IV)chlorid,
Rutherfordium(IV)dichloridoxid
[RfCl 6 ] 2− Hexachlorrutherfordat(IV)
[RfF 6 ] 2− Hexafluorrutherfordat(IV)
K 2 [RfCl 6 ] Kaliumhexachlorrutherfordat(IV)

Gasphase

Die tetraedrische Struktur des RfCl 4 -Moleküls

Frühe Arbeiten zur Untersuchung der Chemie von Rutherfordium konzentrierten sich auf die Gasthermochromatographie und die Messung von Adsorptionskurven der relativen Abscheidungstemperatur. Die ersten Arbeiten wurden in Dubna durchgeführt, um die Entdeckung des Elements zu bestätigen. Neuere Arbeiten sind bezüglich der Identifizierung der Rutherfordium-Ausgangsradioisotope zuverlässiger. Das Isotop 261m Rf wurde für diese Studien verwendet, obwohl das langlebige Isotop 267 Rf (hergestellt in der Zerfallskette von 291 Lv, 287 Fl und 283 Cn) für zukünftige Experimente von Vorteil sein könnte. Die Experimente beruhten auf der Erwartung, dass Rutherfordium die neue 6d-Reihe von Elementen einleiten würde und daher aufgrund der tetraedrischen Natur des Moleküls ein flüchtiges Tetrachlorid bilden sollte. Rutherfordium(IV)-chlorid ist flüchtiger als sein leichteres Homologes Hafnium(IV)-chlorid (HfCl 4 ), da seine Bindungen kovalenter sind .

Eine Reihe von Experimenten bestätigte, dass sich Rutherfordium als typisches Mitglied der Gruppe 4 verhält und ein vierwertiges Chlorid (RfCl 4 ) und Bromid (RfBr 4 ) sowie ein Oxychlorid (RfOCl 2 ) bildet. Für RfCl . wurde eine verringerte Flüchtigkeit beobachtet
4
wenn Kaliumchlorid als feste Phase anstelle von Gas bereitgestellt wird, weist dies stark auf die Bildung von nichtflüchtigem K . hin
2
RfCl
6
gemischtes Salz.

Wässrige Phase

Von Rutherfordium wird erwartet, dass es die Elektronenkonfiguration [Rn]5f 14 6d 2 7s 2 hat und sich daher wie das schwerere Homolog von Hafnium in der 4. Gruppe des Periodensystems verhält . Es sollte daher in einer starken Säurelösung leicht ein hydratisiertes Rf 4+ -Ion bilden und sollte in Salzsäure- , Bromwasserstoff- oder Fluorwasserstoffsäurelösungen leicht Komplexe bilden .

Die schlüssigsten wasserchemischen Untersuchungen von Rutherfordium wurden vom japanischen Team des Japan Atomic Energy Research Institute unter Verwendung des Isotops 261m Rf durchgeführt. Extraktionsversuche aus salzsauren Lösungen mit Isotopen des Rutherfordiums, Hafniums, Zirkoniums sowie des Pseudogruppe-4-Elements Thorium haben ein nicht-aktinides Verhalten für Rutherfordium nachgewiesen. Ein Vergleich mit seinen leichteren Homologen ordnete Rutherfordium fest in Gruppe 4 ein und zeigte die Bildung eines Hexachlorrutherfordat-Komplexes in Chloridlösungen, ähnlich wie Hafnium und Zirkonium.

261m
Rf4+
+ 6 Cl
[ 261m RfCl
6
]2−

Sehr ähnliche Ergebnisse wurden in Fluorwasserstoffsäurelösungen beobachtet. Unterschiede in den Extraktionskurven wurden als schwächere Affinität für Fluoridionen und die Bildung des Hexafluorrutherfordations interpretiert, während Hafnium- und Zirkoniumionen sieben oder acht Fluoridionen bei den verwendeten Konzentrationen komplexieren:

261m
Rf4+
+ 6 F
[ 261 Mio. RfF
6
]2−

Anmerkungen

Verweise

Literaturverzeichnis

Externe Links