બોહરિયમ: એક પરિચય
બોહરિયમ (Bh) એ પરમાણુ ક્રમાંક 107 ધરાવતું એક કૃત્રિમ રાસાયણિક તત્વ છે. તેને સુપરહેવી તત્વ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જેનો અર્થ છે કે તેના પરમાણુ કેન્દ્રમાં પ્રોટોનની ખૂબ મોટી સંખ્યા હોય છે. બોહરિયમ પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે જોવા મળતું નથી, ભારતમાં કે અન્યત્ર પણ નહીં. તે વિશિષ્ટ ન્યુક્લિયર ફિઝિક્સ પ્રયોગશાળાઓમાં કણ પ્રવેગક (particle accelerators) દ્વારા જ બનાવવામાં આવે છે, જ્યાં હળવા પરમાણુ કેન્દ્રોને એકસાથે જોડવામાં આવે છે. તેના કૃત્રિમ સ્વભાવ અને અત્યંત ટૂંકા અર્ધ-આયુષ્ય (half-life) ને કારણે, બોહરિયમના ફક્ત થોડા પરમાણુઓ જ અત્યાર સુધી બનાવવામાં આવ્યા છે. આ તેના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ અત્યંત પડકારજનક બનાવે છે.
રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા
બોહરિયમની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા મોટાભાગે સૈદ્ધાંતિક છે અને તે આવર્ત કોષ્ટકના જૂથ 7 (VIIB) માં તેની સ્થિતિ પરથી કરવામાં આવેલી આગાહીઓ પર આધારિત છે, જે સીધી રેનિયમ (Re) અને ટેકનેટિયમ (Tc) ની નીચે છે.
પાણી અને હવા સાથે પ્રતિક્રિયાશીલતા
ઉત્પાદિત થતી અત્યંત નાની માત્રા (એક સમયે થોડા પરમાણુઓ) અને તેના અત્યંત ટૂંકા અર્ધ-આયુષ્ય (ઉદાહરણ તરીકે, સૌથી સ્થિર આઇસોટોપ, $^{270}$Bh, નું અર્ધ-આયુષ્ય લગભગ 61 સેકન્ડ છે) ને કારણે, બોહરિયમની પાણી કે હવા સાથેની પ્રતિક્રિયાને મેક્રોસ્કોપિક રીતે અવલોકન કરવું અશક્ય છે. જોકે, તેના અપેક્ષિત ધાતુના ગુણધર્મોના આધારે, જે રેનિયમ (Rhenium) ને સમાન છે, બોહરિયમ પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓમાં પાણી અને હવા બંને સાથે પ્રમાણમાં બિન-પ્રતિક્રિયાશીલ હોવાની આગાહી કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, રેનિયમ (Rhenium) એક ઉમદા ધાતુ છે જે કાટનો પ્રતિકાર કરે છે અને ઓક્સિજન કે પાણી સાથે સરળતાથી પ્રતિક્રિયા આપતું નથી. એવી પૂર્વધારણા છે કે બોહરિયમ પણ સમાન નિષ્ક્રિયતા દર્શાવશે, જોકે આ એક અપુષ્ટ સૈદ્ધાંતિક આગાહી છે.
અપેક્ષિત ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ
તેના હળવા સમકક્ષ રેનિયમ (Rhenium) ની જેમ, બોહરિયમ પણ મહત્તમ +7 ઓક્સિડેશન અવસ્થા દર્શાવશે તેવી અપેક્ષા છે. તેના રસાયણશાસ્ત્રની તપાસ કરવાનો હેતુ ધરાવતા અભ્યાસોએ આ આગાહી પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કર્યું છે, સાથે સંભવિત સ્થિર નીચલી ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ જેવી કે +5, +4 અને +3 પર પણ.
મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ
ઝેરીપણું
બોહરિયમ જન્મજાત રીતે ઝેરી છે, પરંપરાગત રાસાયણિક ઝેરીપણાને કારણે નહીં, પરંતુ મુખ્યત્વે તેની તીવ્ર રેડિયોએક્ટિવિટીને કારણે. તમામ સુપરહેવી તત્વો અત્યંત રેડિયોએક્ટિવ હોય છે અને જો જૈવિક પ્રણાલીઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવા માટે પૂરતી માત્રામાં ઉત્પન્ન થાય, તો તે ગંભીર રેડિયોલોજિકલ જોખમો ઉભા કરશે. અત્યંત ઓછી માત્રા પણ અત્યંત ઉર્જાવાન વિકિરણો (radiation) ઉત્સર્જિત કરશે.
રેડિયોએક્ટિવિટી
બોહરિયમ એક અત્યંત રેડિયોએક્ટિવ તત્વ છે. તેના તમામ જાણીતા આઇસોટોપ્સ અસ્થિર છે અને મુખ્યત્વે આલ્ફા ક્ષય (alpha decay) દ્વારા ઝડપથી ક્ષય પામે છે. આ ઉચ્ચ રેડિયોએક્ટિવિટી એ બોહરિયમ અને તમામ સુપરહેવી તત્વોની મુખ્ય લાક્ષણિકતા છે, જે પ્રયોગશાળાઓમાં તેમના સંચાલન અને અભ્યાસમાં કડક સલામતી પ્રોટોકોલની જરૂરિયાત ઊભી કરે છે.
જ્વલનશીલતા
ધાતુ તરીકે, બોહરિયમ દહનના સામાન્ય અર્થમાં (હવા અથવા ઓક્સિજનમાં બળવું) જ્વલનશીલ હોવાની અપેક્ષા નથી. તેનું પ્રાથમિક જોખમ અને લાક્ષણિકતા તેની રેડિયોએક્ટિવિટી સાથે સંબંધિત છે, તેની જ્વલનશીલતા સાથે નહીં.
બોહરિયમ રસાયણશાસ્ત્રની તપાસ
બોહરિયમ સંડોવતું કોઈ “પ્રખ્યાત” રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા નથી, જે રીતે રોજિંદા તત્વો માટે સામાન્ય પ્રતિક્રિયાઓ હોય છે. આ એટલા માટે છે કારણ કે મેક્રોસ્કોપિક માત્રા અસ્તિત્વમાં નથી, અને રાસાયણિક અભ્યાસો એકલ પરમાણુઓને સંડોવતા પ્રયોગો પૂરતા મર્યાદિત છે.
સૌથી નોંધપાત્ર રાસાયણિક તપાસમાં ગેસ-ફેઝ થર્મોક્રોમેટોગ્રાફી (gas-phase thermochromatography) પ્રયોગોનો સમાવેશ થાય છે. આ અભ્યાસોમાં, બોહરિયમના એકલ પરમાણુઓ ઉત્પન્ન થાય છે અને પછી કાળજીપૂર્વક પસંદ કરેલા વાયુયુક્ત રીએજન્ટ્સ સાથે પ્રતિક્રિયા કરાવવામાં આવે છે, જેમાં ઘણીવાર હેલોજન (જેમ કે ક્લોરિન અથવા બ્રોમિન) અને ઓક્સિજન હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, બોહરિયમના પરમાણુઓને ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ અથવા હાઇડ્રોબ્રોમિક એસિડના મિશ્રણ સાથે પ્રતિક્રિયા કરાવવામાં આવી છે. ધ્યેય અસ્થિર સંયોજનો બનાવવાનો છે, જેમ કે ઓક્સીક્લોરાઇડ્સ (દા.ત., BhO$_3$Cl) અથવા ઓક્સીબ્રોમાઇડ્સ (દા.ત., BhO$_3$Br). આ સંયોજનોના શોષણ ગુણધર્મો અને અસ્થિરતાનો અભ્યાસ પછી ક્રોમેટોગ્રાફી કોલમમાં તાપમાનના ઢાળ (temperature gradient) સાથે તેઓ ક્યાં ઘનીકરણ પામે છે તેનું અવલોકન કરીને કરવામાં આવે છે. આ વૈજ્ઞાનિકોને બોહરિયમના રાસાયણિક ગુણધર્મો, જેમ કે તેની સૌથી સ્થિર ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ અને બંધન લાક્ષણિકતાઓ, તેના હળવા સમજાતીય તત્વો, ટેકનેટિયમ અને રેનિયમના વર્તન સાથે સરખામણી કરીને અનુમાન લગાવવાની મંજૂરી આપે છે. આ અત્યંત વિશિષ્ટ પ્રયોગો સૌથી ભારે તત્વોના મૂળભૂત રસાયણશાસ્ત્રને સમજવા માટે નિર્ણાયક છે.