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第一个锕系后元素鈩的合成,打开了化学世界的

来源:化学教与学 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-10-10

【作者】:网站采编
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【摘要】:位于杜布纳(当时位于前苏联)的联合核研究所于1964年宣布首次发现鈩。研究人员以氖-22离子撞击钚-242目标,把产物与四氯化锆(ZrCl4)反应后将其转变为氯化物,再用温度梯度色谱法

位于杜布纳(当时位于前苏联)的联合核研究所于1964年宣布首次发现鈩。研究人员以氖-22离子撞击钚-242目标,把产物与四氯化锆(ZrCl4)反应后将其转变为氯化物,再用温度梯度色谱法把鈩从产物中分离出来。该团队在一种具挥发性的的氯化物中探测到自发裂变事件,该氯化物具有类似于铪的较重同系物的化学属性。其半衰期数值最初并没有被准确量度,但后来的计算则指出,衰变产物最可能为鈩-259。


1969年,美国加州大学伯克利分校以碳-12离子撞击锎,确定性地合成了鈩,并测量了Rf 的α衰变。


在美国进行的实验于1973年得到独立证实,其中通过观测Rf衰变产物——锘-253——的K-aX光,确实了鈩为母衰变体。

1964年苏联杜布纳联合核子研究所的弗廖罗夫等用重高子回旋加速器加速的能量为113~115兆电子伏的氖离子轰击钚靶,合成了半衰期为0.3秒、以自发裂变方式衰变的质量数为260的104号元素;1968年美国科学家吉奥索等用重离子直线加速器加速的碳离子轰击铜靶,应合成了质量数为257和259的104号元素的两种同位素。后来,他们又用氧离子轰击锔靶,合成了质量数为261的同位素。


苏联科学家完成一系列出色的研究,证明了104号元素属于周期系IVB族。1970年美国劳伦斯—伯克利实验室的科学家使合成的104号元素通过一根直径为2毫米、长2厘米的阳离子交换柱进行离子交换分离,证明104号元素的水溶液行为与四价的铪、锆相似。


杜布纳实验组建议104号元素命名为Ku,以纪念苏联化学家库尔恰托夫。伯克利实验组建议命名为Rf,以纪念新西兰物理学家卢瑟福。国际纯粹与应用化学联合会为解决命名争执问题,自1971年以来,曾多次开会讨论,均未解决。为此,该联合会无机化学组于1977年8月正式宣布以拉丁文和希腊文混合数字词头命名100号以上元素的建议。据此,104号元素的英文名称为Rutherfordium,符号Rf。


位于杜布纳的研究团队在1964年首次尝试合成鈩,所用的热核聚变反应将氖-22发射体撞击钚-242目标。


于首次研究中,他们探测到两次半衰期分别为0.3秒和8秒的自发裂变事件。前者之后被撤回,而后者则源自Rf同位素。1966年,该团队重复进行了这条反应,并对具挥发性的氯化物产物进行了化学研究。他们辨认出一种挥发性氯化物,其属性与铪的较重化学同系物相似,并以自发裂变快速衰变。这是产生了RfCl4的有力证据。尽管其半衰期没有被准确地测量出来,但是之后的证据指出产物最有可能是Rf。团队在接下来的几年之内多次重复进行实验,并于1971年把该同位素的自发裂变半衰期确定为4.5秒。


1969年,以阿伯特·吉奥索为首,位于加州大学的团队尝试证实杜布纳团队所公布的结果。在一次锔-248和氧-16之间的反应中,他们未能证实杜布纳团队的结果,但却探测到Rf的自发裂变,其半衰期只有10至30 ms。


1970年,美国团队又再次研究了这条反应,但这次使用氧-18作为发射体,并探测到Rf的自发裂变,半衰期长达65秒(之后修正为75秒)。之后在加州劳伦斯伯克利国家实验室进行的实验得出一种短半衰期的Rf同核异构体(其进行自发裂变,半衰期为47 ms)及长半衰期的自发裂变事件,后者不确定地指向Rf。


吉奥索的团队也研究了锎-249与碳-13之间的反应,并合成了短半衰期的Rf(其在11毫秒后进行自发裂变)在转用碳-12之后,他们更首次观测到Rf的α衰变。杜布纳的团队于1977首次研究锫-249和氮-14之间的反应,并于1985年证实产生了Rf同位素,该同位素在28毫秒之后进行自发裂变。


1996年,劳伦斯伯克利国家实验室在进行钚-244和氖-22的核聚变反应时,观测到了同位素Rf。研究团队将半衰期确定为2.1秒,而不是先前报告中的47毫秒,这意味着两个半衰期值可能是源自Rf的两种同核异构体的。杜布纳的团队也研究了该反应,并于2000年观测到Rf的α衰变及Rf的自发裂变。杜布纳团队于2000年首次公布了使用铀目标体的热核聚变反应。他们观测到Rf和Rf的衰变,之后又观测到Rf的衰变。在一系列利用铀目标体的实验中,劳伦斯伯克利国家实验室的团队于2006年探测到了Rf。

文章来源:《化学教与学》 网址: http://www.hxjyxzz.cn/zonghexinwen/2021/1010/1065.html

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