Revision Guide • Class 10-12 / JEE / NEET
કેલિફોર્નિયમ (Cf) પુનરાવર્તન માર્ગદર્શિકા
By Periodic Table India
CBSE / JEE Prep Notes
- Californium - Cf - Actinide - Transuranic - Radioactivity - Heavy Element - Synthetic Element - Chemistry Revision
કેલિફોર્નિયમ (Cf) નો પરિચય
કેલિફોર્નિયમ (Cf) એક કૃત્રિમ, રેડિયોએક્ટિવ ધાતુ રાસાયણિક તત્વ છે. તેને એક્ટિનાઇડ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, જે f-બ્લોક તત્વોનો એક ભાગ છે.
શા માટે ભારે અને દુર્લભ?
- ઉચ્ચ પરમાણુ ક્રમાંક: 98 ના પરમાણુ ક્રમાંક સાથે, તે એક ટ્રાન્સયુરેનિક તત્વ છે, એટલે કે તેનો પરમાણુ ક્રમાંક યુરેનિયમ (Z=92) કરતા વધારે છે.
- કૃત્રિમ ઉત્પત્તિ: કેલિફોર્નિયમ પૃથ્વી પર કુદરતી રીતે બનતું નથી. તે ફક્ત પ્રયોગશાળાઓ, ન્યુક્લિયર રિએક્ટર અથવા પાર્ટિકલ એક્સિલરેટરમાં પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. આ તેને અત્યંત દુર્લભ અને મોંઘું તત્વ બનાવે છે.
- રેડિયોએક્ટિવિટી: કેલિફોર્નિયમના તમામ જાણીતા સમસ્થાનિકો રેડિયોએક્ટિવ છે, જે અન્ય તત્વોમાં વિઘટિત થાય છે.
આવર્ત કોષ્ટકમાં સ્થાન
- પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 98
- રાસાયણિક પ્રતીક: Cf
- સમૂહ: કેલિફોર્નિયમ એક f-બ્લોક તત્વ છે અને એક્ટિનાઇડ શ્રેણીનો ભાગ છે. એક્ટિનાઇડ શ્રેણીના તત્વોને મુખ્ય સમૂહ અથવા સંક્રાંતિ ધાતુઓની જેમ ચોક્કસ સમૂહો (1-18) માં સામાન્ય રીતે નિયુક્ત કરવામાં આવતા નથી, પરંતુ તેઓ તેમની સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં સમૂહ 3 ના તત્વો (જેમ કે સ્કેન્ડિયમ અને યટ્રિયમ) જેવા ગુણધર્મો દર્શાવે છે.
- આવર્ત: 7
- બ્લોક: f-બ્લોક
- ઇલેક્ટ્રોનિક સંરચના: [Rn] 5f¹⁰ 7s²
- [Rn] રેડોન, જે એક્ટિનાઇડ્સ પહેલાનો ઉમદા વાયુ છે, તેની ઇલેક્ટ્રોન સંરચના દર્શાવે છે.
- 5f પેટાકોષ એક્ટિનાઇડ્સ માટે ભરાઈ રહ્યો છે.
- 7s પેટાકોષ સંપૂર્ણપણે ભરાયેલો છે.
રેડિયોએક્ટિવિટી અને સ્થિરતા
કેલિફોર્નિયમના તમામ સમસ્થાનિકો રેડિયોએક્ટિવ છે અને પરમાણુ વિઘટનમાંથી પસાર થાય છે.
મુખ્ય સમસ્થાનિકો અને તેમના ગુણધર્મો
- ²⁵²Cf (કેલિફોર્નિયમ-252):
- અર્ધ-આયુષ્ય: આશરે 2.645 વર્ષ.
- મુખ્ય વિઘટન પદ્ધતિઓ: આલ્ફા વિઘટન (96.9%) અને સ્વયંભૂ વિખંડન (3.1%) બંનેમાંથી પસાર થાય છે.
- મહત્વ: તેના ઉચ્ચ સ્વયંભૂ વિખંડન દરને કારણે તે સૌથી વધુ ઉત્પાદિત અને ઉપયોગમાં લેવાતો સમસ્થાનિક છે, જે તેને ખૂબ જ શક્તિશાળી ન્યુટ્રોન ઉત્સર્જક બનાવે છે.
- ²⁴⁹Cf (કેલિફોર્નિયમ-249):
- અર્ધ-આયુષ્ય: આશરે 351 વર્ષ.
- મુખ્ય વિઘટન પદ્ધતિ: આલ્ફા વિઘટન.
- ²⁵¹Cf (કેલિફોર્નિયમ-251):
- અર્ધ-આયુષ્ય: આશરે 900 વર્ષ.
- મુખ્ય વિઘટન પદ્ધતિ: આલ્ફા વિઘટન. તે સૌથી લાંબુ જીવતો Cf સમસ્થાનિક છે, પરંતુ તેનું ઉત્પાદન કરવું વધુ પડકારજનક છે.
વૈજ્ઞાનિક મહત્વ
કેલિફોર્નિયમનું પ્રાથમિક મહત્વ તેના અનન્ય પરમાણુ ગુણધર્મો, ખાસ કરીને ²⁵²Cf માંથી થતા ન્યુટ્રોન ઉત્સર્જનને કારણે છે.
કૃત્રિમ ઉત્પાદન
- કેલિફોર્નિયમનું સૌપ્રથમ 1950 માં યુનિવર્સિટી ઓફ કેલિફોર્નિયા, બર્કલે ખાતે, ક્યુરિયમ-242 (²⁴²Cm) ના માઇક્રોગ્રામ જથ્થાને સાયક્લોટ્રોનમાં આલ્ફા કણો (હિલિયમ ન્યુક્લિયસ, ⁴He) વડે બોમ્બાર્ડ કરીને સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. ²⁴²Cm + ⁴He \rightarrow ²⁴⁵Cf + ¹n (neutron)
સંશોધન અને ઔદ્યોગિક ઉપયોગો
- ન્યુટ્રોન સ્ત્રોત: ²⁵²Cf ઉપલબ્ધ સૌથી તીવ્ર ન્યુટ્રોન ઉત્સર્જકોમાંનો એક છે, જે તેને વિવિધ એપ્લિકેશન્સમાં અમૂલ્ય બનાવે છે:
- ન્યુટ્રોન રેડિયોગ્રાફી: એરક્રાફ્ટના ઘટકોના બિન-વિનાશક નિરીક્ષણ માટે, સામગ્રીમાં કાટ અથવા ખામી શોધવા માટે, અને વિસ્ફોટકોનું નિરીક્ષણ કરવા માટે વપરાય છે.
- ન્યુટ્રોન એક્ટિવેશન એનાલિસિસ (NAA): ભૂસ્તરશાસ્ત્ર, ફોરેન્સિક્સ અને પર્યાવરણીય વિજ્ઞાન જેવા ક્ષેત્રોમાં વિવિધ સામગ્રીઓના ચોક્કસ તત્વ વિશ્લેષણ માટે.
- તબીબી એપ્લિકેશન્સ: ઐતિહાસિક રીતે અમુક ચોક્કસ પ્રકારના કેન્સર માટે બ્રેકીથેરાપીમાં ઉપયોગ થતો હતો, જ્યાં તેના ન્યુટ્રોન રેડિયેશનના અન્ય સ્વરૂપો સામે પ્રતિરોધક ગાંઠો સામે અસરકારક હોઈ શકે છે. અન્ય ઉપચારોની ઉપલબ્ધતાને કારણે તેનો ઉપયોગ ઘટ્યો છે.
- ન્યુક્લિયર રિએક્ટર સ્ટાર્ટ-અપ: ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં વિખંડન શૃંખલા પ્રતિક્રિયા શરૂ કરવા માટે સ્થિર અને વિશ્વસનીય ન્યુટ્રોન સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગ થાય છે.
- ખાણકામ અને તેલ સંશોધન: ખનિજ સામગ્રી (દા.ત., કોલસો, સોનું, ચાંદી) અને જમીનમાં ભેજનું પ્રમાણનું સ્થળ પર વિશ્લેષણ કરવા માટે, તેમજ તેલ અને પાણીના સ્તરો નક્કી કરવા માટે કૂવા-લોગિંગ કામગીરીમાં પોર્ટેબલ ઉપકરણોમાં ઉપયોગ થાય છે.
સામાન્ય ઉપયોગોનો અભાવ
- ઉચ્ચ કિંમત અને દુર્લભતા: કેલિફોર્નિયમના ઉત્પાદનની અત્યંત મુશ્કેલી અને ખર્ચ તેના ઉપયોગને અત્યંત વિશિષ્ટ વૈજ્ઞાનિક, ઔદ્યોગિક અને તબીબી એપ્લિકેશન્સ સુધી મર્યાદિત કરે છે.
- અત્યંત રેડિયોએક્ટિવિટી: તેની તીવ્ર રેડિયોએક્ટિવિટી માટે કડક હેન્ડલિંગ સાવચેતીઓ અને વિશિષ્ટ કન્ટેઈનમેન્ટની જરૂર પડે છે, જે તેને રોજિંદા ઉપયોગોમાં આવતા અટકાવે છે.