Общие свойства трансактиноидных элементов

Трансактиноидные элементы характеризуются заполнением 6d и 7s – уровней атома. К ним относятся элементы, начиная со 104 и заканчивая 118. В соответствии с актиноидной гипотезой последним из 5 f элементов должен быть элемент №103 лоуренсий (5f¹⁴ 6d¹ 7s² ).

Основным методом получения важнейших изотопов 104-106-го элементов является облучение актиноидов Pu, Am ₉₆Cm, ₉₇Bк, ₉₈Cf ускоренными тяжелыми ионами углерода, кислорода и неона. Принципиально важным, с этой точки зрения, должно было оказаться открытие элемента №104 и изучение его свойств. Это позволило бы подтвердить или опровергнуть актиноидную гипотезу.

Основным методом получения важнейших изотопов 104-106-го элементов является облучение актиноидов Pu, Am ₉₆Cm, ₉₇Bк, ₉₈Cf ускоренными тяжелыми ионами углерода, кислорода и неона. Принципиально важным, с этой точки зрения, должно было оказаться открытие элемента №104 и изучение его свойств. Это позволило бы подтвердить или опровергнуть актиноидную гипотезу. Элемент № 104 был синтезирован в 1964 году в Дубне группой Г. Н. Флерова, облучением ²⁴²Pu ядрами ²²Ne

10.11.2 РЕЗЕРФОРДИЙ (₁₀₄Rf до 1974 г. КУРЧАТОВИЙ)

Элемент с порядковым Резерфордий. 104-й элемент был впервые синтезирован в Дубне в 1964 г. Его получила группа ученых Лаборатории ядерных реакций во главе с Г.Н. Флеровым.

Для синтеза элемента №104 в циклотроне Объединенного института ядерных исследований была выбрана реакция:

²⁴²₉₄Pu + ²²₁₀Ne → ²⁶⁰104 + 4¹₀n.

Математически все очень просто, но полное слияние ядер плутония и неона с последующим распадом ядра ²⁶⁴104 на изотоп ²⁶⁰104 и четыре нейтрона происходит только в одном из нескольких миллиардов случаев. В ходе многочисленных экспериментов была определена оптимальная энергия бомбардирующих частиц – та, при которой возможно образование наибольшего числа атомов 104-элемента. Оказалось, что наиболее эффективен обстрел плутониевых мишеней ионами неона-22 с энергией около 115 МэВ. Но и в этих условиях за 6 часов облучения регистрировался всего один акт спонтанного деления. В заключительном эксперименте, проведенном летом 1964 г., было зарегистрировано около 150 ядер нового элемента. Эксперимент длился больше 1000 часов.

В настоящее время получены изотопы дубния с массовыми числами 257-261. Их периоды полураспада от 11 мин у Rf до 70 с у Rf.

Элемент №104 и идентифицирован чешским ученым Иво Зварой с помощью специальных экспрессных методов анализа.

В основу метода легли различия в летучести газообразных галогенидов элементов 111 и 1У групп периодической системы, разделяемых в потоке газа. Если элемент аналог гафния, то его хлорид будет более летучим, чем хлориды редкоземельных и актиноидных элементов. Таким образом, было показано, что резерфордий резко отличается по своим свойствам от предыдущих элементов.

После открытия дубния стало ясно, что он, не являясь актиноидом, ведет себя подобно лантаноидам. Эти элементы являются аналогами дубний-тантала, сиборгий- вольфрама и борий -рения.

Рис. Схема установки для экспрессного разделения короткоживущих изотопов 1 – мишень; 2 – пучок ускоренных ионов; 3 – газовый тракт; 4 – ловушка для твердых частиц; 5 детекторы

Все исследования свойств Rf и его соединений выполнены с использованием ультрамалых количеств его атомов. Установлено, что в степени окисления +4 он образует летучие при температурах 250—300 °C галогениды RfCl₄ и RfBr₄. При экстракционных процессах с участием сложных комплексных ионов поведение Rf значительно отличается от поведения ионов трехвалентных актиноидов и свидетельствует о существовании в этих системах иона Rf⁴⁺. Резерфордий — первый трансактиноидный элемент, его предсказанные химические свойства близки к гафнию. Как было обнаружено в химическом отношении резерфордий ведет себя подобно гафнию и элементам 1У В группы; его электронная конфигурация 5f¹⁴ 6d² 7s². Первоначально элемент был назван курчатовием, а в последствие резерфордием. В настоящее известно 16 изотопов резерфордия (а также 5 изомеров) с массовыми числами от 253 до 268 и периодом полураспада от долей микросекунд до 13 часов (²⁶⁵Rf). Их периоды полураспада от 11 мин у Rf до 70 с у Rf Как было обнаружено в химическом отношении резерфордий ведет себя подобно гафнию и элементам 1У В группы; его электронная конфигурация 5f¹⁴ 6d² 7s² . С открытием резерфордия стало ясно, что он, не являясь актиноидом, ведет себя подобно лантаноидам. Эти элементы являются аналогами дубний-тантала, сиборгий- вольфрама и борий -рения.