원자번호 104번의 원소 러더포듐(rutherfordium, Rf)1)은 12번째 초우라늄 원소2)이고 4번째 초페르뮴 원소3)이며, 첫 번째 초악티늄족 원소(transactinide element)4)이다. 초악티늄족 원소는 원자번호 103번인 로렌슘보다 원자번호가 큰 원소들을 말하며, 모두 반감기가 아주 짧은 인공 방사성 원소들이다. 러더포듐은 1964년에 러시아(구 소련) 합동핵연구소의 플레로프 연구팀이 플루토늄-242(242Pu) 표적에 네온-22(22Ne) 이온을 충돌시켜 동위원소 259Rf를 처음 합성함으로써 발견되었다. 이후 1969년에는 미국의 로렌스버클리 국립연구소의 기오르소 연구팀이 캘리포늄-249(249Cf) 표적에 탄소-12(12C) 이온을 충돌시켜 또 하나의 동위원소 257Rf를 합성∙발견하였다. 다른 여러 초페르뮴 원소들에서와 마찬가지로, 러시아와 미국 연구진이 서로 자신들이 먼저 발견하였으며, 따라서 원소 이름을 지을 권리가 자신들에게 있다고 주장하였는데, 국제순수·응용화학연맹(IUPAC)은 1992년에 러시아와 미국 양팀을 함께 공동 발견자로 인정하였다. IUPAC의 계통적 원소명은 운닐쿠아듐(unnilquadium, Unq)이며, 쿠르차토븀(kurchatovium, Ku), 러더포듐(rutherfordium, Rf), 더브늄(Dubnium, Db)으로 불려지기도 하였는데, 1997년에 IUPAC에 의해 뉴질랜드 태생의 물리학자 러더퍼드(Ernest Rutherford)의 이름을 딴 러더포듐으로 확정되었다. 러더포듐의 발견, 특성, 합성 등에 대해 보다 자세히 알아보기로 하자.
- 수치로 보는 러더포듐
- 러더포듐 원자의 바닥상태 전자배치는 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p65f146d27s2 ([Rn]5f146d27s2)이다. 질량수가 253~263, 265~268인 15가지 동위원소(266Rf와 268Rf는 미확증)들이 알려져 있는데, 확증된 동위원소 중 가장 안정한 것은 반감기가 약 1.3시간인 267Rf이다. 밀도는 23 g/cm3로, 녹는점과 끓는점은 각각 2100℃와 5500℃로 예측되었다. 첫 번째, 두 번째, 세 번째 이온화 에너지는 각각 579.9, 1389.4, 2296.4 kJ/mol로 추정된다. 주로 +4의 산화상태를 가지며, 수용액에서는 Rf4+ 또는 RfO2+ 형태로 있다. 원자 반경은 150 pm, 8배위된 Rf4+의 이온 반경은 102 pm로 추정된다.
- 초우라늄 원소(transuranium element )
- 원자번호가 92번인 우라늄(U)보다 원자번호가 큰 원소들을 말하는데, 모두 불안정하며 방사성 붕괴를 한다. 이들은 모두 인공적으로 합성하여 처음 발견되었는데, 이후에 93(넵튬)~98(캘리포늄)은 일부 우라늄 광석에서 미량 발견되었다. 원자번호 100번(페르뮴) 이하의 초우라늄 원소들은 우라늄 또는 보다 가벼운 초우라늄 원소에 중성자를 쪼여 만든다.
- 초페르뮴 원소(transfermium element)
- 원자번호가 100번인 페르뮴(Fm))보다 원자번호가 큰 원소들을 말한다. 이들은 모두 보다 가벼운 원소 표적에 가속된 중(重)이온을 쪼여 합성∙발견되었으며, 자연에는 존재하지 않는 인공 방사성 원소이다. 한번에 원자 몇 개만 만들어지므로 특성들이 거의 알려져 있지 않으며, 실용적인 용도는 없다.
- 초악티늄족 원소(transactinide element)
- 마지막 악티늄족 원소인 원자번호 103번의 로렌슘(Lr)보다 원자번화가 큰 원소들을 말하는데, 초중(重)원소(super-heavy element)라고도 부른다. 이들은 모두 인공적으로 합성된 방사성 원소로, 원자번호 105번인 더브늄(Db: 가장 안정한 동위원소 269Db의 반감기가 29시간)을 제외하고는 모든 원소들의 반감기가 한 시간 이내(대부분은 수초 이내)로 매우 짧다. 바닥 상태 전자배치에서 6d전자를 가지고 있다.
원자번호 104번, 러더포듐
러더포듐(rutherfordium)은 원자번호 104번의 원소로, 원소 기호는 Rf이다. 주기율표에서 d-구역(d-block)에 속하는데, d-구역은 바닥 상태에서 가장 높은 에너지의 전자가 d-궤도에 있는 원소들로 이루어진 주기율표의 구역으로 이에 속한 원소들을 전이금속 원소라 한다. 러더포듐은 4주기 전이금속 중에서 첫 번째 원소이며, 주기율표 전체로는 7주기에 속한다. 또한 타이타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf)과 함께 4족(4B족)에 속하며, 하프늄 바로 아래에 위치하므로 멘델레예프식 명명법에 따르면 에카-하프늄(eka-hafnium)이다.
원자번호 104번 러더포듐. 원자구조를 처음 설명한 러더퍼드를 기리는 원소 |
러더포듐의 원소정보 |
러더포늄은 자연에는 존재하지 않으며, 입자 가속기를 사용하여 보다 가벼운 원소 표적에 중(重)이온을 충돌시켜 만들어진다. 질량수가 253~263, 265~268인 15가지 동위원소가 알려져 있는데, 266Rf와 268Rf는 아직 확증된 것은 아니다. 모든 동위원소들이 반감기가 짧은 방사성 원소로, 자발적 핵분열을 하며, 대부분은 α 붕괴도 한다. 확증된 동위원소 중 반감기가 가장 긴 것은 267Rf인데 이의 반감기는 약 1.3시간이다. 아주 극 미량만 얻어지므로, 물리∙화학적 특성은 잘 알려져 있지 않다. 그러나 같은 족의 지르코늄, 하프늄과 성질이 비슷할 것으로 짐작되며, 표준상태에서 고체이고, 밀도는 약 23 g/cm3일 것으로 예측되었다. 은색 금속으로 공기, 수증기, 산과 반응할 것으로 예상되고. 주된 산화상태는 +4이나, +3의 산화상태도 가능할 것으로 여겨진다. 수용액에서는 Rf4+나 RfO2+로 존재하고, 산소와 반응하면 녹는점이 매우 높은 이산화러더포듐(RfO2)을 만들 것으로 예상된다. 할로겐과는 휘발성인 사할로겐화물 RfX4를 만들며, Rf4+ 이온은 할로겐 이온과 6배위된 착이온 [RfX6]2-를 만든다.
러더포듐의 발견과 역사
구소련의 원자폭탄 개발 사업 책임자였던 핵물리학자 쿠르차토프(Igor Kurchatov, 1903~1960)
104번 원소 러더포듐은 1964년에 러시아의 두브나(Dubna)에 있는 합동핵연구소(Joint Institute for Nuclear Research, JINR)의 플레로프(Georgy Flerov, 1913~1990) 연구팀에 의해 처음 발견되었다. 그들은 원형 입자가속기인 사이클로트론을 사용하여 플루토늄-242(242Pu)에 네온-22(22Ne)을 충돌시켜 질량수가 259인 104번 원소(현재의 표기로 259Rf)를 합성하였는데, 처음에는 결과가 확실하지 않다고 여겨 발표하지 않다가 1966년에 재현한 실험에서 결과를 확신하게 되자 이를 논문으로 발표하였다. 이 실험에서 그들은 새로운 화학적 방법을 개발하여 사용하였는데, 이는 생성된 원소를 생성 후 1초 이내에 사염화지르코늄(ZrCl4)과 반응시켜 휘발성인 사염화물로 전환시키고, 이를 방사성 붕괴가 일어나기 전(지금 알려진 259Rf 반감기는 2.8초)에 기체 크로마토그래피(gas chromatography)로 분리·검출하는 것이다. 그들은 새로 발견된 104번 원소의 이름을 구소련의 원자폭탄 개발 사업 책임자였던 핵물리학자 쿠르차토프(Igor Kurchatov, 1903~1960)를 기려 쿠르차토븀(kurchatovium, 원소기호 Ku)으로 할 것을 제안하였다.
한편 미국에서는 1969년에 캘리포니아대학 버클리 캠퍼스(UC Berkeley)에 있는 로렌스버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory, LBL)의 기오르소(Albert Ghiorso, 1915~2010) 연구팀이 캘리포늄-249(249Cf) 표적에 탄소-12(12C)을 충돌시켜, α 붕괴를 하면서 원자번호 103번인 노벨륨의 동위원소 253No로 전환되는 새로운 원소(257Rf)를 합성하였다. 지금 알려진 257Rf의 반감기는 4.7초이고, α 붕괴를 하여 253No이 되는 비율은 79%이다.
뒤이어 기오르소 팀은 249Cf 표적에 13C 이온을 충돌시켜 258Rf를, 그리고 248Cm 표적에 16O 이온을 충돌시켜 260Rf를 합성하였다. 그들은 이 새로운 원소의 이름을 ‘핵 물리학의 아버지’라 불리는 뉴질랜드 태생의 물리학자 러더퍼드((Ernest Rutherford, 1871~1938)를 기리기 위해 러더포듐(rutherfordium, Rf)으로 할 것을 제안하였는데, 러더포듐이란 원소 이름은 이미 1967년에 러시아 팀이 103번 원소(지금 확정된 이름은 로렌슘)에 대해 제안해 놓은 것이었다. 러더퍼드는 α 입자 산란 실험을 통해 원자핵의 존재를 밝힘으로써 원자 구조를 처음으로 설명하였고, 방사성 붕괴의 법칙을 발견하여 ‘반감기’란 용어를 처음 도입하였으며, 이러한 공적으로 1908년 노벨 화학상을 수상하였다.
원소 이름에 대한 논란
이제 104번 원소는 쿠르차토븀(Ku)과 러더포듐(Rf)이라는 2개의 이름을 갖게 되었다. 러시아와 미국 연구팀은 서로 자신들이 104번 원소를 먼저(또는 확실하게) 발견하였으며, 따라서 자신들이 제안한 원소 이름이 사용되어야 한다고 주장하였는데, 이런 논란은 다른 여러 초페르뮴 원소들에 대해서도 있었다. 이 논쟁을 해결하기 위해 IUPAC은 국제순수·응용물리연맹(IUPAP)과 공동으로 1985년에 초페르뮴 특별소위원회(Transfermium Working Group, TWG)를 구성하였다. 이들은 1992년에 양쪽의 주장이 모두 부분적으로 타당하며 이들이 104번 원소의 공동 발견자라고 결론지었으며, 원소 이름은 결론에 도달하기 전까지는 잠정적으로 104번의 1, 0, 4에 해당하는 라틴어를 조합해 운닐쿠아듐(unnilquadium, 원소기호 Unq)으로 부르기로 하였다. 그 후 1994년에 IUPAC은 104번 원소는 더브늄(dubnium), 그리고 106번 원소는 러더포듐으로 부르자고 제안하였는데, 이에 대해 미국 화학계가 크게 반발하고 그들은 독자적으로 1995년에 이들 원소들에 대해 각각 러더포듐과 시보귬(seaborgium, Sg)이란 이름을 채택하였다. 이후 IUPAC은 마침내 1997년 총회에서 원소 이름에 따른 혼란을 매듭지었는데, 104번 원소 이름은 러더포듐으로 정하고, 1994년에 자신들이 104번 원소이름으로 제안했던 더브늄(Db)은 105번 원소이름으로 채택하였다.
104번 원소의 이름은 러시아가 제안한 쿠르차토븀(Ku)과 미국이 제안한 러더포듐(Rf)이 경합하다가러더포듐으로 확정되었다. 사진은 쿠르차토븀이라는 이름이 유래한 러시아 핵물리학자 쿠르차토프가 연구하는 모습.
물리적 성질
러더포듐은 반감기가 짧고 한번에 원자 몇 개만 얻어지므로 방사성 붕괴 성질 이외의 물리적 특성들은 잘 알려져 있지 않다. 다만 이론적 계산과 원소들의 주기율적 성질에서 여러 성질들이 예측되었는데, 주기율표에서 바로 위에 위치한 하프늄처럼 표준상태에서 은색 고체이며, 육방조밀격자(hcp) 구조를 할 것으로 예상되었다. 밀도는 약 23 g/cm3로, 알려진 원소 중에서 밀도가 가장 큰 오스뮴(Os)의 밀도 22.59 g/cm3보다도 오히려 더 클 것으로 예측되었다. 녹는점과 끓는점은 각각 2100℃와 5500℃로 예측되었는데, 참고로 하프늄의 녹는점과 끓는점은 각각 2230℃와 4600℃이다. 원자 반경은 약 150 pm로 예측되었다.
러더포듐의 바닥상태 전자배치
동위원소와 방사성 붕괴 성질
러더포듐(Rf)의 동위원소는 질량수가 253~263, 265~268인 15가지가 알려져 있는데, 이중 266Rf와 268Rf는 아직 확증된 것은 아니다. 이들은 모두 인공 방사성 동위원소이나, 질량수가 265 이상인 동위원소들은 직접 합성되지는 않았으며, 보다 무거운 원소들의 붕괴 생성물로 확인되었다. 확인된 동위원소 중 반감기가 가장 긴 것은 267Rf(반감기 1.3시간)인데, 아직 확증되지 않은 266Rf와 268Rf의 반감기가 각각 약 10시간과 6시간으로, 이보다 길 것으로 예측되고 있다. 267Rf이외에 반감기가 상대적으로 긴 것들은 263Rf(반감기 11분), 265Rf (반감기 2.5분), 261Rf(반감기 70초)이고, 나머지들은 반감기가 5초보다 짧다. 4가지 핵 이성체(253mRf, 257mRf, 261mRf, 262mRf)가 알려져 있는데, 이중 반감기가 상대적으로 긴 것은 261mRf(반감기 81초)이다. 러더포듐 동위원소들은 주로 자발적 핵분열을 하여 가벼운 원소들로 나누어지거나 α 붕괴를 하고 노벨륨(No) 동위원소가 되는데, 질량수가 짝수인 동위원소들과 267Rf가 주로 자발적 핵분열을 한다. 267Rf를 제외한 질량수가 홀수인 동위원소들은 주로 α 붕괴를 한다. 257Rf, 259Rf, 261Rf의 일부는 β+ 붕괴를 하고 로렌슘(Lr) 동위원소가 되기도 하는데, 그 비율은 각각 18%, 0.3%, 14%이다.
화학적 성질
러더포듐은 4족 원소로, 화학적 성질은 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf)과 비슷할 것으로 여겨진다. 주된 산화상태는 +4이나, +3의 산화상태도 가질 것이 예상된다. 산소와 반응하여 녹는점이 높고 매우 안정한 이산화러더포듐(RfO2)을 만들 것이 예상된다. 할로겐과 반응하여 사할로겐화물(RfX4)을 만드는데, RfX4는 물과 반응하여 옥시할로겐화물 RfOX2로 가수분해된다.
RfX4는 휘발성 고체로, 기체상에서는 정사면체 구조의 단분자로 존재한다. 기체 크로마토그래피 실험 결과에 따르면, RfCl4의 응축 온도는 약 220℃로 HfCl4(190℃ 증기압 1mmHg)나 악티늄족 원소들의 사염화물보다 휘발성이 큰데, 이는 Rf-Cl 결합의 공유결합 성질이 크기 때문으로 여겨진다. 이와 유사하게 RfBr4도 HfBr4보다 휘발성이 크다. 또한, Hf와 Rf의 사염화물은 대응하는 사브로민화물보다 휘발성이 더 크다. 한편, RfCl4를 KCl이 들어있는 매체로 통과시키면 휘발성이 줄어드는 것이 관찰되었는데, 이는 비휘발성인 복염 K2RfCl6가 생성되기 때문으로 여겨진다.
러더포듐은 수용액에서 수화된 형태의 Rf4+(강산 조건)나 RfO2+을 생성하며, Rf4+ 이온은 할로겐 이온(X- = F-, Cl-, Br-)이 포함된 용액에서는 6배위체 착이온([RfX6]2-)을 만든다. 한편, Rf4+ 이온은 높은 F- 농도에서도 [RfF7]3-나 [RfF8]4-을 잘 형성하지 않는데, 이는 지르코늄이나 하프늄이 이와 같은 착이온을 잘 만드는 것과는 상당히 대조적이다. 8 배위된 Rf4+이온의 반경은 102 pm로 추정된다.
러더포듐은 4족 원소로, 화학적 성질은 지르코늄(Zr, 왼쪽), 하프늄(Hf, 오른쪽)과 비슷할 것으로 여겨진다.
러더포듐의 합성
러더포듐은 다른 초페르뮴 원소들과 마찬가지로 보다 가벼운 원소 표적에 입자가속기로 가속된 중(重)이온을 충돌시켜 만드는데, 한 순간에 원자 한 개씩 만들어진다. 이때 표적과 중이온의 원자핵이 융합하여 새로운 원자 핵이 생성되고, 중성자나 양성자 또는 α 입자가 방출된다. 이와 같은 핵 반응에는 두 가지 일반적 유형이 있는데, 하나는 높은 들뜬 에너지(약 40~50 MeV)의 핵이 생성되는 핫퓨전(hot fusion)이고, 다른 하나는 비교적 낮은 들뜬 에너지(약 10~20 MeV)의 핵이 생성되는 콜드퓨젼(cold fusion)5)이다. 핫퓨젼은 원자번호가 92~98인 악티늄족 표적에 높은 에너지로 가속된 가벼운 원소(보통 5B, 6C, 7N, 8O, 10Ne)의 이온을 충돌시키는 것으로, 106번까지의 원소 합성에 효율적으로 사용될 수 있다. 그러나 융합된 핵이 원하는 핵으로 되기 전에 분열되거나 여러 개의 입자를 내어놓는 단점이 있다. 이 단점을 극복하기 위해 러시아의 두브나 연구팀이 제안한 방법이 콜드퓨전인데, 이 방법에서는 82Pb 또는 83Bi처럼 높은 결합력을 갖는 원소 표적에 비교적 무거운 원소(원하는 원소의 원자번호에서 표적의 원자번호를 뺀 수의 원자번호를 갖는 원소)의 이온을 충돌시킨다. 이 때는 생성된 핵의 에너지가 낮아 원하지 않는 핵 분열이 일어날 확률이 작고, 보다 적은 수의 중성자가 방출된다.
- 콜드퓨전(cold fusion)과 상온 핵융합(room temperature nuclear fusion 혹은 cold fusion)
- 초중원소의 합성에 쓰이는 방법 중의 하나인 콜드퓨전은 실온에서 핵융합 반응을 일으킨다는 상온 핵융합과는 다른 개념이다. 소위 말하는 상온 핵융합(콜드퓨전)은 수소를 실온 부근에서 핵융합시켜 헬륨(He) 생성과 함께 방대한 양의 에너지를 방출시킨다는 것으로, 수백만도의 고온에서 일어나는 핵 융합을 일컫는 핫퓨전(hot fusion)에 대응되는 핵 융합 반응이다. 수소의 상온 핵융합은 1920년대부터 몇몇 과학자들이 촉매를 사용해서 실제로 일어나게 하였다고 발표하였으나, 오류에 의한 것으로 판명되었다. 1989년에는 세계적으로 유명한 2 명의 전기화학자가 팔라듐(Pd) 전극을 사용한 중수소(D2O)의 전기분해에서 이 반응이 일어남을 관찰했다고 발표하여 대단한 관심을 불러일으켰으나, 이 역시 오류임이 판명되었다. 아직도 일부 과학자들이 수소의 상온 핵융합에 대한 연구를 계속하고 있으나, 과학계 주류에서는 큰 관심을 끌지 못하고 있다.
러더포듐은 러시아의 합동핵연구소(JINR), 미국의 로렌스버클리 국립연구소(LBL), 그리고 독일의 중이온연구소(Gesellschaft für Schwerionenforschung Institute, GSI) 등에서 합성되었는데, 사용된 반응들은 다음과 같다.
콜드퓨전
콜드퓨전 반응에서는 주로 납 동위원소 표적과 50Ti 이온이 사용되었다.
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핫퓨전
핫퓨전에서는 비교적 쉽게 얻어지는 악티늄족 원소들이 표적으로 사용되며, 충돌시키는 중이온은 이것의 원자번호와 악티늄족 표적의 원자번호의 합이 104가 되는 것을 사용한다.
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한편, 보다 무거운 원소들의 붕괴 생성물로 확인된 러더포듐 동위원소들도 여럿 있는데, 예로, 263Rf, 266Rf, 268Rf는 105번 원소 더브늄의 β+ 붕괴 또는 전자포획 생성물로 처음 발견되었으며, 265Rf와 267Rf는 106번 원소 시보귬(Sg)의 α 붕괴 생성물로 처음 발견되었다. 또한, 267Rf는 원자번호 110번인 다름슈타튬 동위원소 279Ds의 3번의 연속적인 α 붕괴 생성물로, 265Rf는 원자번호 114번인 플레로븀 동위원소 285Fl의 5번의 연속적인 α 붕괴 생성물로, 그리고 268Rf는 원자번호 115번인 우눈펜튬 동위원소 288Uup가 연속적으로 5번 α 붕괴를 하여 생성된 268Db의 전자포획 생성물로 검출되었다.
일본원자력연구소(JAERI) 연구진의 러더포듐 화학실험 모식도, 248Cm 표적에 18O 이온이 충돌하여 생성된 261Rf(실제는 261mRf, 반감기 81초)는 자동 고속 이온-교환분리 장치로 수송되어 화학적으로 분리된 후, α-분광법으로 검출된다. <출처: © Japan Atomic Energy Research Institute>
생성된 러더포듐 동위원소는 그 자체 또는 이의 방사성 붕괴로 생성된 딸 원자핵의 방사성 붕괴 특성과 붕괴 생성물을 통해 검출되고 확인된다. 또한, 생성된 동위원소를 빨리 휘발성인 RfCl4로 전환시켜 기체 크로마토그래피로 분리·확인하거나, HCl로 처리하여 [RfCl6]2-로 전환시킨 후 음이온-교환 크로마토그래피로 분리·확인하는 방법도 개발되었는데, 러더포듐 동위원소들은 대부분 반감기가 수초에 불과하므로, 이러한 화합물 또는 착이온으로의 전환, 분리, 검출이 수초 내에 완료되어야 한다.
- 글
- 박준우 이화여대 명예교수(화학)
- 서울대학교 화학과를 졸업하고 템플대학교에서 박사학위를 받았다. 오랫동안 이화여대에서 화학을 연구하고 가르쳤다. 저서로 [인간과 사회와 함께한 과학기술 발전의 발자취]와 [아나스타스가 들려주는 녹색화학 이야기] 등이 있고, 역서로 [젊은 과학도에 드리는 조언] 등이 있다.
- 저자의 책 보러가기인물정보 더보기
주석
- 1수치로 보는 러더포듐
- 러더포듐 원자의 바닥상태 전자배치는 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p65f146d27s2 ([Rn]5f146d27s2)이다. 질량수가 253~263, 265~268인 15가지 동위원소(266Rf와 268Rf는 미확증)들이 알려져 있는데, 확증된 동위원소 중 가장 안정한 것은 반감기가 약 1.3시간인 267Rf이다. 밀도는 23 g/cm3로, 녹는점과 끓는점은 각각 2100℃와 5500℃로 예측되었다. 첫 번째, 두 번째, 세 번째 이온화 에너지는 각각 579.9, 1389.4, 2296.4 kJ/mol로 추정된다. 주로 +4의 산화상태를 가지며, 수용액에서는 Rf4+ 또는 RfO2+ 형태로 있다. 원자 반경은 150 pm, 8배위된 Rf4+의 이온 반경은 102 pm로 추정된다.
- 2초우라늄 원소(transuranium element )
- 원자번호가 92번인 우라늄(U)보다 원자번호가 큰 원소들을 말하는데, 모두 불안정하며 방사성 붕괴를 한다. 이들은 모두 인공적으로 합성하여 처음 발견되었는데, 이후에 93(넵튬)~98(캘리포늄)은 일부 우라늄 광석에서 미량 발견되었다. 원자번호 100번(페르뮴) 이하의 초우라늄 원소들은 우라늄 또는 보다 가벼운 초우라늄 원소에 중성자를 쪼여 만든다.
- 3초페르뮴 원소(transfermium element)
- 원자번호가 100번인 페르뮴(Fm))보다 원자번호가 큰 원소들을 말한다. 이들은 모두 보다 가벼운 원소 표적에 가속된 중(重)이온을 쪼여 합성∙발견되었으며, 자연에는 존재하지 않는 인공 방사성 원소이다. 한번에 원자 몇 개만 만들어지므로 특성들이 거의 알려져 있지 않으며, 실용적인 용도는 없다.
- 4초악티늄족 원소(transactinide element)
- 마지막 악티늄족 원소인 원자번호 103번의 로렌슘(Lr)보다 원자번화가 큰 원소들을 말하는데, 초중(重)원소(super-heavy element)라고도 부른다. 이들은 모두 인공적으로 합성된 방사성 원소로, 원자번호 105번인 더브늄(Db: 가장 안정한 동위원소 269Db의 반감기가 29시간)을 제외하고는 모든 원소들의 반감기가 한 시간 이내(대부분은 수초 이내)로 매우 짧다. 바닥 상태 전자배치에서 6d전자를 가지고 있다.
- 5콜드퓨전(cold fusion)과 상온 핵융합(room temperature nuclear fusion 혹은 cold fusion)
- 초중원소의 합성에 쓰이는 방법 중의 하나인 콜드퓨전은 실온에서 핵융합 반응을 일으킨다는 상온 핵융합과는 다른 개념이다. 소위 말하는 상온 핵융합(콜드퓨전)은 수소를 실온 부근에서 핵융합시켜 헬륨(He) 생성과 함께 방대한 양의 에너지를 방출시킨다는 것으로, 수백만도의 고온에서 일어나는 핵 융합을 일컫는 핫퓨전(hot fusion)에 대응되는 핵 융합 반응이다. 수소의 상온 핵융합은 1920년대부터 몇몇 과학자들이 촉매를 사용해서 실제로 일어나게 하였다고 발표하였으나, 오류에 의한 것으로 판명되었다. 1989년에는 세계적으로 유명한 2 명의 전기화학자가 팔라듐(Pd) 전극을 사용한 중수소(D2O)의 전기분해에서 이 반응이 일어남을 관찰했다고 발표하여 대단한 관심을 불러일으켰으나, 이 역시 오류임이 판명되었다. 아직도 일부 과학자들이 수소의 상온 핵융합에 대한 연구를 계속하고 있으나, 과학계 주류에서는 큰 관심을 끌지 못하고 있다.
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Rutherfordium
Rutherfordium, half-life 65 seconds, is one of two elements in a row named after an Ernest (Rutherford in this case). Sorry, I can't say much more about it--except that none is likely to exist right now. Scroll down to see examples of Rutherfordium. | ||||||||||||||||
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