104 Rf 𬬻 267*
过渡金属 d-block Period 7 Group 4 Radioactive Synthetic

𬬻

Rf · Element 104 · Titanium group

The first transactinide — and chemically a heavier cousin of hafnium, not an actinide at all.

20°C时的状态 固态~
原子量 267 u
ELECTRON CONFIGURATION [Rn] 5f¹⁴ 6d² 7s²

结构

𬬻 原子

这不是环上点阵的示意图,而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。

轨道云

测量值

性质表

每个条形图都显示𬬻在全部118种元素中该性质的排名位置。

物理

密度 23.2 g/cm³~ 93%
熔点 2400 K~ 90%
沸点 5800 K~ 98%
比热容
热导率

原子

原子半径 247 pm~ 85%
共价半径 157 pm~
范德华半径 247 pm~

电子

电负性
电离能 578.9 kJ/mol~ 23%
电子亲和能

存在

地壳中的丰度 0 mg/kg 0%

身份

符号Rf
原子序数104
原子量267 u
类别过渡金属
d
晶体结构unknown
氧化态+4
发现时间1964
发现者JINR Dubna & Berkeley

来源:IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值,而非测量值。

按比例显示的大小

How big is a 𬬻 atom?

Radius 247 pm — that is 0.247 nm, so about 2024 million of them side by side would span a millimetre.

热范围

Solid, liquid, gas — and when

𬬻 is liquid over a 3400 K window, from 2400 K to 5800 K.

所在位置

在表中的位置

𬬻 sits in period 7, group 4. Everything in group 4 shares the same outer-electron count, which is why they behave so similarly.

OTHER 过渡金属

All 过渡金属

故事

𬬻 是什么,以及我们如何发现它

The first transactinide — and chemically a heavier cousin of hafnium, not an actinide at all.

The discovery of 𬬻

国际发现竞赛(1964-1969)

𬬻的发现成为苏联杜布纳科学家与美国伯克利研究人员之间的一场重大冷战科学竞争。双方都声称拥有优先权,引发了持续数十年的命名争议,直到IUPAC于1997年作出决议。

苏联最初的主张

1964年,杜布纳联合核研究所Georgy Flerov团队报告称,用氖-22离子轰击钚-242制备出了104号元素。他们提议以苏联原子弹计划之父Igor Kurchatov的名字命名为“kurchatovium”。

伯克利实验室的反向主张

1969年,Berkeley Lab的Albert Ghiorso团队报告称,通过用碳-12和氧-16离子轰击锎-249,独立合成了104号元素。他们提议命名为“rutherfordium”,以纪念新西兰物理学家Ernest Rutherford,即核物理学之父。

IUPAC决议(1997)

国际纯粹与应用化学联合会于1997年解决了这场争议,正式认可两个团队的贡献,但采用“rutherfordium”作为标准名称。这一决定兼顾了科学成就与国际外交。

现代确认

探测技术的近期进步确认了𬬻的性质,并促成了新同位素的发现,包括2025年以空前精度发现的𬬻-252,从而验证了关于超重原子核行为的理论预测。

应用

𬬻的用途

超重元素门户研究

𬬻作为锕系元素之后第一个真正的超重元素,为深入了解极端核电荷条件下物质的行为提供了重要线索。科学家利用𬬻验证关于超重区域电子排布和化学性质的理论预测。

核稳定性研究

研究团队利用𬬻研究决定超重元素稳定性的核壳层效应和裂变势垒。近期发现的𬬻-252半衰期为60纳秒,为理解“稳定岛”预测提供了关键数据。

相对论化学研究

𬬻推动了化学中的相对论效应研究。由于极端核电荷,电子速度可达到光速的较大比例。这些研究验证了超重原子的量子力学计算,并预测尚未发现元素的化学行为。

先进合成技术开发

科学家利用𬬻研究开发和改进用于制备超重元素的热聚变反应方法。这些技术涉及用中等质量离子轰击锕系元素靶材,为合成更重元素建立途径。

核天体物理学应用

𬬻研究有助于理解中子星并合和超新星中的r过程核合成,在这些极端宇宙环境中,超重元素可能自然形成。这项研究有助于解释宇宙中重元素的丰度模式。

顶尖研究机构应用

𬬻的应用仅限于世界领先的核研究设施,包括德国的GSI、日本的RIKEN、美国的Berkeley Lab以及俄罗斯的JINR。这些设施利用𬬻开展前沿超重元素物理和化学研究。

核结构分析

研究团队利用𬬻进行精密核测量,包括自发裂变研究、α衰变能量测定和核寿命测量。近期发现的𬬻-252为核稳定性极限提供了新数据。

单原子化学实验

科学家利用𬬻开展革命性的逐原子化学研究,在分析化学的终极极限下,使用气相色谱和萃取技术研究氧化态、配合物形成和化学键合。

探测系统创新

𬬻研究推动了先进探测技术的发展,包括充气分离器、位置灵敏探测器和复杂的数据采集系统,使单个超重原子的识别和研究成为可能。

来源

自然存在

0 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 0% of elements

纯人工合成元素

𬬻只能通过人工合成存在于粒子加速器中,从未在地球或宇宙现象中自然探测到。这种超重元素代表了除人类技术成就之外,在已知宇宙中其他地方都不存在的物质。

热聚变合成过程

科学家在直线加速器中用钙-48离子轰击钚-242或-244靶材,或用碳-12或氧-16离子轰击锎-249,从而制备𬬻。这些“热聚变”反应需要精确校准能量,以克服强烈的静电斥力。

超短核寿命

最稳定的𬬻同位素267Rf半衰期仅为1.3小时,而大多数同位素会在几秒或几分钟内衰变。最近发现的252Rf仅能存活13微秒,展现了超重原子核的极端不稳定性。

逐原子制备

全球𬬻产量以每次实验产生的单个原子数计量,成功的合成实验每小时可能产生1-10个原子。全球所有研究设施合计的年产量不足数千个原子。

宇宙中不可能自然存在

不同于通过恒星核合成或宇宙射线相互作用形成的元素,𬬻由于半衰期极短且需要特定的核反应条件,无法自然存在。它代表了人工创造元素的最高成就。

处理

安全

𬬻 具有放射性。 It has no stable isotope — every nucleus decays. 处理时需要适当的屏蔽和许可。

极端放射性危害

最高级别危险:𬬻是一种强放射性超重元素,会发生自发裂变和α衰变,释放危险的高能粒子和中子辐射。即使单个原子也可能带来理论上的健康风险,因此需要绝对密封的防护规程。

自发裂变威胁

𬬻同位素会发生自发核裂变,产生高能裂变碎片、中子和伽马辐射。这会造成多种同时存在的辐射危害,可能穿透防护设备并导致严重的生物损伤。

最高级别安全规程

研究需要最高级别的密封系统,包括重型屏蔽热室、机器人操作、中子屏蔽以及持续的多参数辐射监测。必须随时配备具有专业医疗处理能力的应急响应团队。

高放射性废物分类

所有接触过𬬻的材料都会成为极其危险的核废物,需要长期安全储存。污染会造成持续数十年的辐射危害,因此必须采用专门的处置程序并进行环境监测。

快速回答

𬬻:常见问题

What is 𬬻?

𬬻 (symbol Rf) is element 104 on the periodic table, a 过渡金属 in period 7, group 4. The first transactinide — and chemically a heavier cousin of hafnium, not an actinide at all. At room temperature it is expected to be a solid, and it is radioactive.

What is the electron configuration of 𬬻?

𬬻's ground-state electron configuration is [Rn] 5f¹⁴ 6d² 7s², giving 7 occupied shells holding 2, 8, 18, 32, 32, 10, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of 𬬻?

No sample of 𬬻 has ever been condensed, so both figures are calculated rather than measured: it is predicted to melt at 2400 K (2126.9 °C) and boil at 5800 K (5526.9 °C). That puts it among the most refractory elements — it stays solid at temperatures that vaporise most metals.

What is the atomic mass of 𬬻?

𬬻 has no stable isotope, so it has no standard atomic weight. The figure quoted, 267, is the mass number of its longest-lived known isotope.

How dense is 𬬻?

𬬻 is predicted to have a density of about 23.2 g/cm³, though no sample large enough to weigh has ever been made. Water is 1.0 g/cm³ for comparison.

Who discovered 𬬻, and when?

𬬻 was discovered in 1964 by JINR Dubna & Berkeley. It is named after ernest Rutherford.

How common is 𬬻 on Earth?

𬬻 does not occur naturally on Earth in any meaningful quantity — it is made in a reactor or an accelerator.

Is 𬬻 radioactive?

Yes. 𬬻 has no stable isotope — every one of its nuclei decays. It does not occur in usable quantities in nature and must be synthesised.