रदरफोर्डियम

रदरफोर्डियम रासायनिक प्रतीक Rf और परमाणु संख्या 104 वाला एक रासायनिक तत्व है, जिसका नाम भौतिक विज्ञानी अर्नेस्ट रदरफोर्ड के नाम पर रखा गया है। सिंथेटिक तत्व के रूप में, यह प्रकृति में नहीं पाया जाता है और इसे केवल कण त्वरक में ही बनाया जा सकता है। यह रेडियोधर्मी है; सबसे स्थिर ज्ञात आइसोटोप, 267आरएफ, का आधा जीवन लगभग 48 मिनट है।

आवर्त सारणी में, यह एक डी-ब्लॉक तत्व है और चौथी-पंक्ति संक्रमण तत्वों में से दूसरा है। यह अवधि 7 में है और समूह 4 का तत्व है। रसायन विज्ञान के प्रयोगों ने पुष्टि की है कि रदरफोर्डियम समूह 4 में हेफ़नियम के लिए भारी समरूपता (रसायन विज्ञान) के रूप में व्यवहार करता है। रदरफोर्डियम के रासायनिक गुण केवल आंशिक रूप से वर्णित हैं। वे अन्य समूह 4 तत्वों के साथ अच्छी तरह से तुलना करते हैं, भले ही कुछ गणनाओं ने संकेत दिया था कि सापेक्षतावादी क्वांटम रसायन विज्ञान के कारण तत्व महत्वपूर्ण रूप से भिन्न गुण दिखा सकता है।

1960 के दशक में, सोवियत संघ में परमाणु अनुसंधान के संयुक्त संस्थान और कैलिफोर्निया में लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला  में थोड़ी मात्रा में रदरफोर्डियम का उत्पादन किया गया था। खोज की प्राथमिकता और इसलिए सोवियत और अमेरिकी वैज्ञानिकों के बीच तत्व नामकरण विवाद का नाम, और यह 1997 तक नहीं था कि शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ (IUPAC) ने तत्व के आधिकारिक नाम के रूप में रदरफोर्डियम की स्थापना की।

डिस्कवरी
कथित तौर पर रदरफोर्डियम ने 1964 में अप्रैल (उस समय सोवियत संघ) में परमाणु अनुसंधान के संयुक्त संस्थान में रासायनिक तत्वों की खोज की थी। वहां के शोधकर्ताओं ने नियॉन-22 आयनों के साथ एक प्लूटोनियम-242 लक्ष्य पर बमबारी की और जिरकोनियम टेट्राक्लोराइड के साथ बातचीत द्वारा क्लोराइड में रूपांतरण के बाद धीरे-धीरे थर्मोक्रोमैटोग्राफी द्वारा प्रतिक्रिया उत्पादों को अलग कर दिया। ZrCl4. टीम ने एका-हेफ़नियम गुणों को चित्रित करने वाले वाष्पशील क्लोराइड के भीतर निहित सहज विखंडन गतिविधि की पहचान की। हालांकि आधा जीवन सटीक रूप से निर्धारित नहीं किया गया था, बाद की गणनाओं ने संकेत दिया कि उत्पाद सबसे अधिक संभावना रदरफोर्डियम-259 (259आइसोटोप में Rf#नोटेशन):
 * + →  → {{nuclide|rutherfordium|264−x}क्ल4

1969 में, कलिफ़ोरनियम विश्वविद्यालय, बर्कले के शोधकर्ताओं ने कार्बन-12 आयनों के साथ एक कैलिफ़ोर्निया-249 लक्ष्य पर बमबारी करके तत्व को निर्णायक रूप से संश्लेषित किया और के अल्फा क्षय को मापा 257RF, रईस -253 के पुत्री क्षय के साथ सहसंबद्ध:
 * + →  + 4

1973 में अमेरिकी संश्लेषण की स्वतंत्र रूप से पुष्टि की गई थी और कश्मीर अल्फा  एक्स-रे के मौलिक हस्ताक्षर में अवलोकन द्वारा माता-पिता के रूप में रदरफोर्डियम की पहचान सुरक्षित की गई थी। 257RF क्षय उत्पाद, नोबेलियम-253।

नामकरण विवाद
खोज के प्रारंभिक प्रतिस्पर्धात्मक दावों के परिणामस्वरूप, एक तत्व नामकरण विवाद उत्पन्न हुआ। चूंकि सोवियत संघ ने दावा किया था कि उन्होंने सबसे पहले नए तत्व का पता लगाया था, उन्होंने सोवियत परमाणु अनुसंधान के पूर्व प्रमुख इगोर कुरचटोव (1903-1960) के सम्मान में कुरचटोवियम (कू) नाम का सुझाव दिया था। यह नाम सोवियत ब्लॉक की किताबों में तत्व के आधिकारिक नाम के रूप में इस्तेमाल किया गया था। हालांकि, अमेरिकियों न्यूज़ीलैंड के भौतिक विज्ञानी अर्नेस्ट रदरफोर्ड को सम्मानित करने के लिए नए तत्व के लिए रदरफोर्डियम (आरएफ) का प्रस्ताव रखा, जिन्हें परमाणु भौतिकी के पिता के रूप में जाना जाता है। 1992 में, इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री/इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड फिजिक्स ट्रांसफरमियम वर्किंग ग्रुप (TWG) ने खोज के दावों का आकलन किया और निष्कर्ष निकाला कि दोनों टीमों ने तत्व 104 के संश्लेषण के लिए समकालीन साक्ष्य प्रदान किए और क्रेडिट साझा किया जाना चाहिए। दो समूहों के बीच।

अमेरिकी समूह ने TWG के निष्कर्षों पर तीखी प्रतिक्रिया लिखी, जिसमें कहा गया कि उन्होंने डबना समूह के परिणामों पर बहुत अधिक जोर दिया था। विशेष रूप से उन्होंने बताया कि रूसी समूह ने 20 वर्षों की अवधि में कई बार अपने दावों के विवरण में बदलाव किया है, एक ऐसा तथ्य जिससे रूसी टीम इनकार नहीं करती है। उन्होंने यह भी जोर देकर कहा कि TWG ने रूसियों द्वारा किए गए रसायन विज्ञान के प्रयोगों को बहुत अधिक श्रेय दिया और TWG पर समिति पर उचित योग्य कर्मियों के नहीं होने का आरोप लगाया। TWG ने यह कहते हुए प्रतिक्रिया दी कि यह मामला नहीं था और अमेरिकी समूह द्वारा उठाए गए प्रत्येक बिंदु का आकलन करने के बाद कहा कि उन्हें खोज की प्राथमिकता के संबंध में अपने निष्कर्ष को बदलने का कोई कारण नहीं मिला। आईयूपीएसी ने अंततः अमेरिकी टीम (रदरफोर्डियम) द्वारा सुझाए गए नाम का इस्तेमाल किया। इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) ने एक अस्थायी, व्यवस्थित तत्व नाम के रूप में unnilquadium (Unq) को अपनाया, जो अंक 1, 0 और 4 के लिए लैटिन नामों से लिया गया है। 1994 में, IUPAC ने तत्वों 104 के लिए नामों का एक सेट सुझाया। 109 के माध्यम से, जिसमें डबनिअम (डीबी) तत्व 104 बन गया और रदरफोर्डियम तत्व 106 बन गया। इस सिफारिश की अमेरिकी वैज्ञानिकों ने कई कारणों से आलोचना की थी। सबसे पहले, उनके सुझावों को तोड़-मरोड़ कर पेश किया गया: रदरफोर्डियम और हैनियम नाम, मूल रूप से 104 और 105 तत्वों के लिए बर्कले द्वारा सुझाए गए, क्रमशः 106 और 108 तत्वों के लिए पुन: असाइन किए गए थे। दूसरे, एलबीएल की पूर्व मान्यता के बावजूद, 104 और 105 तत्वों को JINR द्वारा पसंद किए गए नाम दिए गए थे। उन दोनों के लिए एक समान सह-खोजकर्ता के रूप में। तीसरा और सबसे महत्वपूर्ण, IUPAC ने तत्व 106 के लिए सीबोर्गियम नाम को खारिज कर दिया, सिर्फ एक नियम को मंजूरी दी कि एक जीवित व्यक्ति के नाम पर एक तत्व का नाम नहीं रखा जा सकता, भले ही IUPAC ने LBNL टीम को इसकी खोज का एकमात्र श्रेय दिया था। 1997 में, IUPAC ने तत्वों का नाम बदलकर 104 से 109 कर दिया और तत्व 104 को वर्तमान नाम रदरफोर्डियम दिया। dubnium  नाम उसी समय तत्व 105 को दिया गया था।

समस्थानिक


रदरफोर्डियम का कोई स्थिर या स्वाभाविक रूप से होने वाला समस्थानिक नहीं है। कई रेडियोधर्मी समस्थानिकों को प्रयोगशाला में संश्लेषित किया गया है, या तो दो परमाणुओं को जोड़कर या भारी तत्वों के क्षय को देखकर। 253 से 270 (264 और 269 के अपवाद के साथ) परमाणु द्रव्यमान के साथ सोलह अलग-अलग समस्थानिकों की सूचना दी गई है। इनमें से अधिकतर मुख्य रूप से सहज विखंडन मार्गों के माध्यम से क्षय होते हैं।

स्थिरता और आधा जीवन
समस्थानिकों में से जिनकी अर्ध-आयु ज्ञात है, हल्के समस्थानिकों की अर्द्ध-आयु आमतौर पर कम होती है; के लिए 50 μs से कम का आधा जीवन 253आरएफ और 254आरएफ देखे गए। 256आरएफ़, 258आरएफ़, 260Rf लगभग 10 ms पर अधिक स्थिर होते हैं, 255आरएफ़, 257आरएफ़, 259आरएफ़, और 262RF लाइव 1 से 5 सेकंड के बीच, और 261आरएफ़, 265आरएफ़, और 263Rf क्रमशः लगभग 1.1, 1.5 और 10 मिनट पर अधिक स्थिर होते हैं। सबसे भारी समस्थानिक सबसे अधिक स्थिर होते हैं 267RF की मापी गई अर्ध-आयु लगभग 48 मिनट है।

सबसे हल्के समस्थानिकों को दो हल्के नाभिकों और क्षय उत्पादों के बीच प्रत्यक्ष संलयन द्वारा संश्लेषित किया गया था। प्रत्यक्ष संलयन द्वारा निर्मित सबसे भारी आइसोटोप है 262आरएफ; भारी समस्थानिकों को केवल बड़े परमाणु क्रमांक वाले तत्वों के क्षय उत्पादों के रूप में देखा गया है। भारी समस्थानिक 266आरएफ और 268Rf को भी डब्नियम समस्थानिकों की इलेक्ट्रॉन कैप्चर बेटियों के रूप में रिपोर्ट किया गया है 266डीबी और 268डीबी, लेकिन सहज विखंडन के लिए कम आधा जीवन है। ऐसा लगता है कि के लिए भी यही सच है 270आरएफ, की एक संभावित बेटी 270डीबी. ये तीन समस्थानिक अपुष्ट रहते हैं।

1999 में, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के अमेरिकी वैज्ञानिकों ने घोषणा की कि वे तीन परमाणुओं को संश्लेषित करने में सफल रहे हैं। 293और. बताया गया है कि इन जनक नाभिकों ने क्रमिक रूप से सात अल्फा कणों का निर्माण किया है 265RF नाभिक, लेकिन उनका दावा 2001 में वापस ले लिया गया था। इस आइसोटोप को बाद में 2010 में क्षय श्रृंखला में अंतिम उत्पाद के रूप में खोजा गया था 285Fl.

अनुमानित गुण
रदरफोर्डियम या इसके यौगिकों के बहुत कम गुणों को मापा गया है; यह इसके बेहद सीमित और महंगे उत्पादन के कारण है और तथ्य यह है कि रदरफोर्डियम (और उसके माता-पिता) का क्षय बहुत जल्दी होता है। कुछ विलक्षण रसायन-संबंधी गुणों को मापा गया है, लेकिन रदरफोर्डियम धातु के गुण अज्ञात हैं और केवल पूर्वानुमान उपलब्ध हैं।

रासायनिक
रदरफोर्डियम पहला ट्रांसएक्टिनाइड तत्व है और संक्रमण धातुओं की 6d श्रृंखला का दूसरा सदस्य है। इसकी आयनीकरण क्षमता, परमाणु त्रिज्या, साथ ही त्रिज्या, कक्षीय ऊर्जा, और इसके आयनित राज्यों के जमीनी स्तर पर गणना हेफ़नियम के समान है और सीसे से बहुत अलग है। इसलिए, यह निष्कर्ष निकाला गया कि रदरफोर्डियम के मूल गुण टाइटेनियम, zirconium और हेफ़नियम के नीचे समूह 4 के अन्य तत्वों के समान होंगे। इसके कुछ गुण गैस-चरण प्रयोगों और जलीय रसायन द्वारा निर्धारित किए गए थे। ऑक्सीकरण अवस्था +4 बाद के दो तत्वों के लिए एकमात्र स्थिर अवस्था है और इसलिए रदरफोर्डियम को भी एक स्थिर +4 अवस्था प्रदर्शित करनी चाहिए। इसके अलावा, रदरफोर्डियम के कम स्थिर +3 अवस्था बनाने में सक्षम होने की भी उम्मीद है। आरएफ की मानक कमी क्षमता4+/Rf युगल के -1.7 V से अधिक होने का अनुमान है।

रदरफोर्डियम के रासायनिक गुणों की प्रारंभिक भविष्यवाणियां उन गणनाओं पर आधारित थीं जिन्होंने संकेत दिया था कि इलेक्ट्रॉन शेल पर सापेक्ष प्रभाव इतना मजबूत हो सकता है कि पी कक्षीय में डी कक्षीय  की तुलना में कम ऊर्जा स्तर होगा, जो इसे 6d का  रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन  कॉन्फ़िगरेशन देता है।1 7s2 7p1 या 7s भी2 7p2, इसलिए तत्व हेफ़नियम की तुलना में सीसे की तरह अधिक व्यवहार करता है। बेहतर गणना विधियों और रदरफोर्डियम यौगिकों के रासायनिक गुणों के प्रायोगिक अध्ययन से यह दिखाया जा सकता है कि ऐसा नहीं होता है और रदरफोर्डियम इसके बजाय समूह 4 के बाकी तत्वों की तरह व्यवहार करता है। बाद में इसे उच्च स्तर की सटीकता के साथ प्रारंभिक गणनाओं में दिखाया गया था   कि Rf परमाणु की मूल अवस्था 6d है2 7s2 संयोजी विन्यास और निम्न स्तर का उत्तेजित 6d1 7s2 7p1 केवल 0.3–0.5 eV की उत्तेजन ऊर्जा वाली स्थिति।

जिरकोनियम और हेफ़नियम के अनुरूप, रदरफोर्डियम को एक बहुत ही स्थिर, दुर्दम्य ऑक्साइड, RfO बनाने के लिए प्रक्षेपित किया जाता है।2. यह हैलोजन से अभिक्रिया करके टेट्राहैलाइड, RfX बनाता है4, जो ऑक्सीहैलाइड्स RfOX बनाने के लिए पानी के संपर्क में हाइड्रोलाइज़ होता है2. टेट्राहैलाइड्स वाष्प चरण में मोनोमेरिक टेट्राहेड्रल अणुओं के रूप में मौजूद वाष्पशील ठोस होते हैं।

जलीय चरण में, Rf4+ आयन टाइटेनियम (IV) से कम और जिरकोनियम और हेफ़नियम के समान मात्रा में हाइड्रोलाइज़ करता है, इस प्रकार RfO में परिणामित होता है2+ आयन। हलाइड आयनों के साथ हलाइड्स का उपचार जटिल आयनों के निर्माण को बढ़ावा देता है। क्लोराइड और ब्रोमाइड आयनों के उपयोग से हेक्साहैलाइड परिसरों का निर्माण होता है और. फ्लोराइड परिसरों के लिए, जिरकोनियम और हेफ़नियम हेप्टा- और ऑक्टा- कॉम्प्लेक्स बनाते हैं। इस प्रकार, बड़े रदरफोर्डियम आयन के लिए, कॉम्प्लेक्स, और  संभव हैं।

भौतिक और परमाणु
<अनुभाग प्रारंभ = गुण /> रदरफोर्डियम के सामान्य परिस्थितियों में ठोस होने की उम्मीद है और इसमें हेक्सागोनल क्लोज-पैक क्रिस्टल संरचना है (सी/a= 1.61), इसके लाइटर कोजेनर (रसायन विज्ञान) हेफ़नियम के समान। यह ~17 g/cm घनत्व वाली धातु होनी चाहिए3। रदरफोर्डियम की परमाणु त्रिज्या ~150  पीकोमीटर होने की उम्मीद है। 7s कक्षीय के आपेक्षिकीय स्थिरीकरण और 6d कक्षीय की अस्थिरता के कारण, Rf + और आरएफ2+ आयनों से 7s इलेक्ट्रॉनों के बजाय 6d इलेक्ट्रॉनों को छोड़ने की भविष्यवाणी की जाती है, जो कि इसके हल्के समरूपों के व्यवहार के विपरीत है। जब उच्च दबाव (72 या ~ 50 gigapascal के रूप में गणना की जाती है) के तहत, रदरफोर्डियम से शरीर-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल संरचना में संक्रमण की उम्मीद की जाती है; हेफ़नियम इस संरचना में 71±1 GPa पर रूपांतरित होता है, लेकिन इसकी एक मध्यवर्ती ω संरचना होती है जो इसे 38±8 GPa में रूपांतरित करती है जो कि रदरफ़ोर्डियम के लिए नहीं होनी चाहिए। <अनुभाग अंत = गुण />

गैस चरण
रदरफोर्डियम के रसायन विज्ञान के अध्ययन पर प्रारंभिक कार्य गैस थर्मोक्रोमैटोग्राफी पर केंद्रित था और सापेक्ष जमाव तापमान सोखना घटता का माप था। तत्व की उनकी खोज की पुष्टि करने के प्रयास में डबना में प्रारंभिक कार्य किया गया था। माता-पिता रदरफोर्डियम रेडियोआइसोटोप की पहचान के संबंध में हालिया कार्य अधिक विश्वसनीय है। आइसोटोप इन अध्ययनों के लिए 261mRF का उपयोग किया गया है, हालांकि लंबे समय तक रहने वाला आइसोटोप 267Rf (के क्षय श्रृंखला में उत्पादित 291लव, 287फ़्लो, और 283सीएन) भविष्य के प्रयोगों के लिए फायदेमंद हो सकता है। प्रयोग इस अपेक्षा पर निर्भर थे कि रदरफोर्डियम तत्वों की नई 6d श्रृंखला शुरू करेगा और इसलिए अणु की टेट्राहेड्रल प्रकृति के कारण एक वाष्पशील टेट्राक्लोराइड का निर्माण करेगा। रदरफोर्डियम (IV) क्लोराइड अपने हल्के होमोलॉग हेफ़नियम (IV) क्लोराइड (HfCl) से अधिक वाष्पशील है4) क्योंकि इसके बंधन अधिक सहसंयोजक बंधन हैं।

प्रयोगों की एक श्रृंखला ने पुष्टि की कि रदरफोर्डियम समूह 4 के एक विशिष्ट सदस्य के रूप में व्यवहार करता है, जिससे टेट्रावेलेंट क्लोराइड (RfCl) बनता है।4) और ब्रोमाइड (RfBr4) और साथ ही एक ऑक्सीक्लोराइड (RfOCl2). के लिए घटी हुई अस्थिरता देखी गई जब गैस के बजाय ठोस चरण के रूप में पोटेशियम क्लोराइड प्रदान किया जाता है, तो गैर-वाष्पशील के गठन का अत्यधिक संकेत मिलता है  मिश्रित नमक।

जलीय चरण
रदरफोर्डियम से इलेक्ट्रॉन विन्यास [Rn]5f होने की उम्मीद है14 6द2 7s2 और इसलिए आवर्त सारणी के समूह 4 में हेफ़नियम के भारी समरूपता के रूप में व्यवहार करता है। इसलिए इसे आसानी से एक हाइड्रेटेड आरएफ बनाना चाहिए4+ आयन मजबूत एसिड समाधान में और आसानी से हाइड्रोक्लोरिक एसिड, हाइड्रोब्रोमिक एसिड या हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल  समाधान में कॉम्प्लेक्स बनाते हैं।

रदरफोर्डियम का सबसे निर्णायक जलीय रसायन अध्ययन जापान परमाणु ऊर्जा अनुसंधान संस्थान में जापानी टीम द्वारा आइसोटोप का उपयोग करके किया गया है। 261मीआरएफ. रदरफोर्डियम, हेफ़नियम, जिरकोनियम के समस्थानिकों के साथ-साथ स्यूडो-ग्रुप 4 तत्व थोरियम का उपयोग करके हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधान से निष्कर्षण प्रयोगों ने रदरफोर्डियम के लिए एक गैर-एक्टिनाइड व्यवहार साबित किया है। इसके हल्के होमोलॉग के साथ तुलना में रदरफोर्डियम को समूह 4 में मजबूती से रखा गया और हेफ़नियम और जिरकोनियम के समान तरीके से क्लोराइड समाधानों में हेक्साक्लोरोरुथरफ़ोर्डेट कॉम्प्लेक्स के गठन का संकेत दिया।
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हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड समाधानों में बहुत समान परिणाम देखे गए। निष्कर्षण घटता में अंतर की व्याख्या फ्लोराइड आयन के लिए एक कमजोर आत्मीयता और हेक्साफ्लोरोरुथेरफोर्डेट आयन के गठन के रूप में की गई थी, जबकि हेफ़नियम और ज़िरकोनियम आयन जटिल सात या आठ फ्लोराइड आयनों का उपयोग सांद्रता में करते हैं:


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मिश्रित सल्फ्यूरिक और नाइट्रिक एसिड के घोल में किए गए प्रयोगों से पता चलता है कि रदरफोर्डियम में हेफ़नियम की तुलना में सल्फेट कॉम्प्लेक्स बनाने की दिशा में बहुत कमजोर संबंध है। यह परिणाम भविष्यवाणियों के अनुरूप है, जो उम्मीद करते हैं कि रदरफोर्डियम कॉम्प्लेक्स जिरकोनियम और हेफ़नियम की तुलना में कम स्थिर होंगे क्योंकि बॉन्डिंग में एक छोटा आयनिक योगदान होगा। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि रदरफोर्डियम में जिरकोनियम (71 pm) और हेफ़नियम (72 pm) की तुलना में बड़ा आयनिक त्रिज्या (76 pm) होता है, और 7s कक्षीय के सापेक्षिक स्थिरीकरण और 6d कक्षकों के स्पिन-कक्षा विभाजन के कारण भी होता है। 2021 में किए गए सहअवक्षेपण प्रयोगों ने तुलना के रूप में जिरकोनियम, हैफनियम और थोरियम का उपयोग करते हुए अमोनिया या सोडियम हाइड्रॉक्साइड युक्त मूल समाधान में रदरफोर्डियम के व्यवहार का अध्ययन किया। यह पाया गया कि रदरफोर्डियम अमोनिया के साथ दृढ़ता से समन्वय नहीं करता है और इसके बजाय हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित हो जाता है, जो शायद Rf(OH) है।4.

बाहरी संबंध

 * Rutherfordium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
 * WebElements.com – Rutherfordium
 * WebElements.com – Rutherfordium