ટેનેસીન: તત્વ 117 ની ઝાંખી
ટેનેસીન, જેને Ts પ્રતીક વડે દર્શાવવામાં આવે છે, તે 117 ના પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતું એક કૃત્રિમ રાસાયણિક તત્વ છે. તેને 2016 માં સત્તાવાર રીતે માન્યતા આપવામાં આવી હતી અને તેનું નામ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના ટેનેસી રાજ્ય પરથી રાખવામાં આવ્યું હતું, જે સુપરહેવી તત્વ સંશોધનમાં અગ્રણી ક્ષેત્ર છે. એક સુપરહેવી તત્વ તરીકે, ટેનેસીન પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે જોવા મળતું નથી અને ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા ફક્ત પ્રયોગશાળાઓમાં જ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે.
શોધ અને સામાન્ય ગુણધર્મો
ટેનેસીનને આવર્ત કોષ્ટકના સમૂહ 17 માં સ્થાન આપવામાં આવ્યું છે, જે તેને સૌથી ભારે જાણીતું હેલોજન બનાવે છે. તેની ઇલેક્ટ્રોન રચના સૈદ્ધાંતિક રીતે [Rn] 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7s² 7p⁵ હોવાનું અનુમાન છે. જોકે, તેના અત્યંત ઊંચા પરમાણુ ક્રમાંકને કારણે, સાપેક્ષવાદી અસરો (relativistic effects) તેની ઇલેક્ટ્રોનિક રચના અને અનુમાનિત રાસાયણિક ગુણધર્મોને નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત કરે છે, જેના કારણે તે ક્લોરિન અથવા આયોડિન જેવા હળવા હેલોજનમાં જોવા મળતા વલણોથી વિચલિત થાય છે.
રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતા
સૈદ્ધાંતિક અનુમાનો અને સમૂહ વલણો
ટેનેસીન અત્યંત ટૂંકા અર્ધ-આયુષ્ય (સૌથી લાંબો સમય જીવતો સમસ્થાનિક, ટેનેસીન-294, આશરે 51 મિલિસેકન્ડનો અર્ધ-આયુષ્ય ધરાવે છે) ધરાવતું કૃત્રિમ તત્વ હોવાથી, તેની રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાશીલતાનું સીધું પ્રાયોગિક અવલોકન હાલમાં અશક્ય છે. તેના રાસાયણિક વર્તણૂક વિશેની તમામ સમજૂતી સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓ અને અનુમાનો પર આધારિત છે.
સાપેક્ષવાદી અસરો (Relativistic effects) ટેનેસીન માટે ખાસ કરીને સ્પષ્ટ છે. આ અસરો 7s અને 7p₁/₂ ઓર્બિટલને સંકોચાઈને સ્થિર બનાવે છે, જ્યારે 7p₃/₂ ઓર્બિટલ અસ્થિર અને વિસ્તૃત થાય છે. આના પરિણામે 7s ઇલેક્ટ્રોન માટે અનુમાનિત “નિષ્ક્રિય જોડી અસર” (inert pair effect) અને 7p₁/₂ અને 7p₃/₂ સબશેલ વચ્ચે મોટો ઊર્જા તફાવત જોવા મળે છે.
પરિણામે, ટેનેસીન સ્થિર -1 ઓક્સિડેશન અવસ્થા બનાવવાની લાક્ષણિક હેલોજન વૃત્તિથી નોંધપાત્ર રીતે વિચલિત થવાનું અનુમાન છે. તેના બદલે, સૈદ્ધાંતિક અભ્યાસો સૂચવે છે કે +1 ઓક્સિડેશન અવસ્થા સૌથી સ્થિર હોઈ શકે છે, ત્યારબાદ +3 અને +5. આ વર્તણૂક લાક્ષણિક હેલોજન કરતાં p-બ્લોક ધાતુઓ અથવા મેટાલોઇડ્સ (ધાતુ-અધાતુ) જેવી વધુ છે. ટેનેસીન અધાતુને બદલે સેમિકન્ડક્ટર અથવા તો નબળી ધાતુ હોવાનું પણ અનુમાન છે.
પાણી અને હવા સાથેની પ્રતિક્રિયા
ટેનેસીનના માત્ર થોડા જ પરમાણુઓનું ક્યારેય સંશ્લેષણ થયું છે, અને આ પરમાણુઓ સેકન્ડના અંશો માટે જ અસ્તિત્વ ધરાવે છે, તેથી પાણી અથવા હવા સાથેની કોઈપણ વ્યવહારુ પ્રતિક્રિયા અશક્ય છે. જો ટેનેસીનનું મેક્રોસ્કોપિક જથ્થામાં અસ્તિત્વ હોઈ શકે, તો સૈદ્ધાંતિક અનુમાનો સૂચવે છે કે તે ફ્લોરિન અથવા ક્લોરિન જેવા હળવા હેલોજન કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછું પ્રતિક્રિયાશીલ હશે. તેના અનુમાનિત ધાતુઈ અથવા મેટાલોઇડ (ધાતુ-અધાતુ) ગુણધર્મો અને તેના સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોનની સાપેક્ષવાદી સ્થિરીકરણ (relativistic stabilization)ને કારણે આલ્કલી ધાતુઓ અથવા હળવા, અત્યંત ઇલેક્ટ્રોનેગેટિવ હેલોજન સાથે જોવા મળતી જોરદાર પ્રતિક્રિયાઓથી વિપરીત, પાણી અને હવા પ્રત્યે ઓછી પ્રતિક્રિયાશીલતા જોવા મળશે.
સલામતી અને અન્ય લાક્ષણિકતાઓ
કિરણોત્સર્ગીતા
ટેનેસીનના તમામ જાણીતા સમસ્થાનિકો અત્યંત કિરણોત્સર્ગી છે. આ અતિશય કિરણોત્સર્ગીતા અને તેના સંબંધિત સ્વાસ્થ્ય જોખમો પ્રાથમિક સલામતી વિચારણાઓ છે. તેના ઝડપી કિરણોત્સર્ગી ક્ષય (radioactive decay) દરમિયાન મુક્ત થતી ઊર્જા નોંધપાત્ર છે.
ઝેરીપણું
તેની તીવ્ર કિરણોત્સર્ગીતા અને ધાતુઈ/મેટાલોઇડ લાક્ષણિકતાઓ ધરાવતું ભારે તત્વ હોવાના સૈદ્ધાંતિક અનુમાનને કારણે, ટેનેસીનને અત્યંત ઝેરી માનવામાં આવશે. જોકે, તેની રાસાયણિક ઝેરીતા અંગેનો પ્રાયોગિક ડેટા અસ્તિત્વમાં નથી કારણ કે સ્થિર, વજન કરી શકાય તેવા જથ્થાનું ક્યારેય ઉત્પાદન થયું નથી.
જ્વલનશીલતા
જ્વલનશીલતાનો ખ્યાલ, જે પદાર્થની બળવાની અથવા દહનમાંથી પસાર થવાની ક્ષમતાનું વર્ણન કરે છે, તે ટેનેસીનને લાગુ પડતો નથી. સબ-પિકોગ્રામ જથ્થામાં ઉત્પાદિત થતું અને લગભગ તરત જ ક્ષય પામતું તત્વ હોવાથી, તેનો પ્રાથમિક ભય તેની કિરણોત્સર્ગીતા છે, આગ પકડવાની અથવા જ્વાળા જાળવી રાખવાની તેની ક્ષમતા નથી.
ટેનેસીન સંકળાયેલી રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ
ટેનેસીન સંકળાયેલી કોઈ પણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ ક્યારેય અવલોકન કરવામાં આવી નથી કે હાથ ધરવામાં આવી નથી. ટેનેસીન પરમાણુઓનું સંશ્લેષણ ન્યુક્લિયર ફ્યુઝન દ્વારા થાય છે, જ્યાં બે હળવા પરમાણુઓના ન્યુક્લિયસ એકસાથે જોડાઈને ભારે ન્યુક્લિયસ બનાવે છે. ટેનેસીન-294 ઉત્પન્ન કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતી ન્યુક્લિયર પ્રતિક્રિયાનું એક ઉદાહરણ કેલિફોર્નિયમ-249 (²⁴⁹Cf) પર કેલ્શિયમ-48 (⁴⁸Ca) આયનોનો બોમ્બાર્ડમેન્ટ છે:
²⁴⁹Cf + ⁴⁸Ca → ²⁹⁷Ts* → ²⁹⁴Ts + 3n (ન્યુટ્રોન)
આ પ્રક્રિયા એક ન્યુક્લિયર રૂપાંતરણ છે, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા નથી જ્યાં પરમાણુઓ તેમના સંયોજકતા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.