Rutherfordium – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Rutherfordium entsteht ausschließlich im Labor. Die bekannten Isotope sind kurzlebig: Manche halbieren sich in Bruchteilen einer Sekunde, das langlebigste, Rutherfordium-267, nach Angaben in der Größenordnung einer Stunde. Weil von ihm nur wenige Zerfälle beobachtet wurden, ist dieser Wert unsicher.

Die Entdeckung ist der Anlass für die sogenannten Transfermium-Kriege. Als Transfermium-Elemente bezeichnet man alle Elemente jenseits des Fermiums. Von den Sechzigerjahren bis in die Neunzigerjahre stritten vor allem zwei Lager darum, wer die ersten dieser Elemente nachgewiesen hatte. Das Team um Georgi Flerow im sowjetischen Dubna meldete 1964, es habe das Element hergestellt, indem es Plutonium mit Neon-Ionen beschoss. Als Beleg diente eine spontane Spaltung, also ein Zerfall, bei dem der Kern ohne äußeren Anstoß zerbricht. Dubna schlug den Namen Kurtschatovium nach dem sowjetischen Kernphysiker Igor Kurtschatow vor.

1969 berichtete eine Gruppe um Albert Ghiorso in Berkeley, sie habe das Element aus Californium und Kohlenstoff-Ionen erzeugt. Ihr Nachweis stützte sich auf Alphazerfälle, deren Tochterkerne bekannt waren und die sich daher klar zuordnen ließen. Berkeley wählte den Namen Rutherfordium. Beide Seiten zweifelten die Ergebnisse der anderen an. Eine gemeinsame Arbeitsgruppe der Fachverbände IUPAC und IUPAP bewertete die Ansprüche und teilte das Verdienst Anfang der Neunzigerjahre weitgehend zwischen den Lagern. Auch der Streit um die Namen zog sich hin, denn ein Vorschlag von 1994 hätte den Namen Rutherfordium dem Element 106 gegeben. Erst 1997 legte die IUPAC die heutigen Namen fest.

Benannt ist das Element nach Ernest Rutherford. Der aus Neuseeland stammende Physiker erkannte 1911, dass ein Atom einen winzigen, positiv geladenen Kern besitzt.

Eigenschaften und Reaktionen

Rutherfordium steht in Periode 7 und Gruppe 4, unter dem Hafnium. Die angegebene Atommasse 267 u ist die Massenzahl von Rutherfordium-267. Eine Probe des Metalls hat noch nie jemand gesehen. Schmelzpunkt, Siedepunkt, Dichte und Elektronegativität sind unbekannt, und Rechnungen liefern dafür nur Schätzungen. Nach ihnen ist das Metall deutlich dichter als Hafnium.

Für die Elektronenkonfiguration [Rn] 5f¹⁴ 6d² 7s² gibt es nur eine Vorhersage. Sie entspricht der des Hafniums, nur eine Schale weiter außen. Daraus folgt die Erwartung, dass Rutherfordium wie Zirconium und Hafnium am stabilsten die Oxidationsstufe plus vier bildet. Relativistische Effekte könnten allerdings Abweichungen bringen.

Experimente mit wenigen Atomen sprechen für die Erwartung. In der Gasphase bildet Rutherfordium ein flüchtiges Chlorid, und in wässriger Lösung verhält sich das vierfach positive Ion ähnlich wie die Ionen von Zirconium und Hafnium und nicht wie die vierwertigen Actinoide. Die Messungen beruhen auf wenigen Atomen und erlauben nur grobe Schlüsse.

Die Isotope zerfallen durch Alphastrahlung oder spontane Spaltung. Eine Gefahr geht vom Element selbst nicht aus, da es nur in winzigen Mengen und nur kurze Zeit existiert.

Forschung und Herstellung

Eine Anwendung außerhalb der Forschung gibt es für Rutherfordium nicht. Es markiert aber eine wichtige Schwelle der Kernphysik. Nach dem einfachen Tröpfchenmodell des Atomkerns wären Kerne dieser Größe kaum noch gegen Spaltung stabil. Dass es sie mit messbarer Lebensdauer gibt, verdanken sie Schaleneffekten, also einer Art Schalenstruktur der Protonen und Neutronen im Kern, die dem Aufbau der Elektronenhülle ähnelt. Isotope des Rutherfordiums dienen deshalb als Testfälle für Kernmodelle.

Hergestellt wird das Element in Fusionsreaktionen, etwa durch Beschuss von Blei-208 mit Titan-50 oder von Plutonium-244 mit Neon-22. Die Atome werden von einem Separator abgetrennt und über ihre Zerfallsketten identifiziert.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Rutherfordium (Rf)?

Häufige Fragen