પ્રોમેથિયમ (Pm) - રિવિઝન ગાઈડ

પ્રોમેથિયમ (Pm) નો પરિચય

પ્રોમેથિયમ (Pm) એ 61 પરમાણુ ક્રમાંક ધરાવતું એક રાસાયણિક તત્વ છે. તે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોમાંનું એક છે અને લેન્થેનાઇડ શ્રેણીનો સભ્ય છે. પ્રોમેથિયમને તેના પરમાણુ દળને કારણે ભારે તત્વ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે અને તે મુખ્યત્વે દુર્લભ તત્વ છે કારણ કે તે એકમાત્ર કિરણોત્સર્ગી લેન્થેનાઇડ છે જેમાં કોઈ સ્થિર સમસ્થાનિક નથી. તે કુદરતી રીતે યુરેનિયમ-238 (²³⁸U) ના સ્વયંભૂ વિખંડન અથવા યુરોપિયમ-151 (¹⁵¹Eu) ના આલ્ફા ક્ષયના ઉત્પાદન તરીકે અત્યંત અલ્પ માત્રામાં જ જોવા મળે છે, જે તેને મુખ્યત્વે ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં ઉત્પાદિત કૃત્રિમ તત્વ બનાવે છે.

આવર્ત કોષ્ટકમાં સ્થાન

• પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 61
• સમૂહ: કોઈ ચોક્કસ સમૂહને સોંપેલ નથી, કારણ કે તે લેન્થેનાઇડ છે (આંતરિક સંક્રાંતિ ધાતુ).
• આવર્ત: 6
• બ્લોક: f-બ્લોક
• ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી: [Xe] 4f⁵ 6s²

કિરણોત્સર્ગતા અને સ્થિરતા

પ્રોમેથિયમના તમામ સમસ્થાનિકો કિરણોત્સર્ગી અને અસ્થિર છે. કુદરતી રીતે કોઈ સ્થિર સમસ્થાનિકો અસ્તિત્વમાં નથી.

• સૌથી સ્થિર સમસ્થાનિકો:
  • પ્રોમેથિયમ-145 (¹⁴⁵Pm): અર્ધ આયુષ્ય (t½) = 17.7 વર્ષ.
  • પ્રોમેથિયમ-147 (¹⁴⁷Pm): અર્ધ આયુષ્ય (t½) = 2.6234 વર્ષ.
• ક્ષયનો પ્રકાર:
  • ¹⁴⁵Pm: મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચર (EC) માંથી પસાર થાય છે, નિયોડિમિયમ-145 (¹⁴⁵Nd) માં ક્ષય પામે છે.
  • ¹⁴⁷Pm: બીટા ક્ષય (β⁻) માંથી પસાર થાય છે, બીટા કણનું ઉત્સર્જન કરે છે અને સમરિયમ-147 (¹⁴⁷Sm) માં ક્ષય પામે છે.
  • અન્ય સમસ્થાનિકો વિવિધ ક્ષય મોડ દર્શાવે છે જેમાં ખૂબ ભારે સમસ્થાનિકો માટે આલ્ફા ક્ષય અને હળવા સમસ્થાનિકો માટે પોઝિટ્રોન ઉત્સર્જન/ઇલેક્ટ્રોન કેપ્ચરનો સમાવેશ થાય છે, પરંતુ ¹⁴⁵Pm અને ¹⁴⁷Pm તેમના અર્ધ-આયુષ્ય માટે સૌથી નોંધપાત્ર છે.
  • પ્રોમેથિયમ સમસ્થાનિકો સ્વયંભૂ ન્યુક્લિયર વિખંડનમાંથી પસાર થતા નથી.

વૈજ્ઞાનિક મહત્વ

પ્રોમેથિયમનું વૈજ્ઞાનિક મહત્વ મુખ્યત્વે તેના કૃત્રિમ ઉત્પાદન અને અનન્ય કિરણોત્સર્ગી ગુણધર્મોમાંથી ઉદ્ભવે છે.

• કૃત્રિમ ઉત્પાદન: પ્રોમેથિયમ મુખ્યત્વે ન્યુક્લિયર રિએક્ટરમાં આના દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે:
  • ન્યુક્લિયર વિખંડન: યુરેનિયમ-235 (²³⁵U) અથવા થોરિયમ-232 (²³²Th) ના વિખંડન ઉત્પાદન તરીકે. ¹⁴⁷Pm સૌથી વિપુલ પ્રમાણમાં વિખંડન ઉત્પાદનોમાંનું એક છે.
  • ન્યુટ્રોન ઇરેડિયેશન: નિયોડિમિયમ (¹⁴⁶Nd અથવા ¹⁴⁷Nd) ના ન્યુટ્રોન ઇરેડિયેશન દ્વારા.
• સંશોધન ઉપયોગો: તેના શુદ્ધ બીટા-ઉત્સર્જન (¹⁴⁷Pm ગામા કિરણો વિના નબળું બીટા ઉત્સર્જક છે, જે તેને અમુક એપ્લિકેશન્સ માટે સુરક્ષિત બનાવે છે) ને કારણે, તેનો વિવિધ વિશિષ્ટ એપ્લિકેશન્સ માટે અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે:
  • અણુ બેટરી: લાંબા ગાળાની શક્તિની જરૂર હોય તેવા ઉપકરણો માટે કોમ્પેક્ટ રેડિયોઆઇસોટોપ થર્મોઇલેક્ટ્રિક જનરેટર (RTGs) માં બીટા-રેડિયેશન સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગ થાય છે, જોકે મોટાભાગે પ્લુટોનિયમ-238 (²³⁸Pu) દ્વારા બદલવામાં આવ્યું છે.
  • પ્રકાશિત પેઇન્ટ: સ્વયં-પ્રકાશિત પેઇન્ટ માટે ફોસ્ફોરેસન્ટ સામગ્રીમાં સમાવિષ્ટ, જોકે નિયમનકારી પ્રતિબંધો અને વિકલ્પોને કારણે હવે ઓછું સામાન્ય છે.
  • જાડાઈ માપક: સામગ્રીની જાડાઈ માપવા માટે ઔદ્યોગિક માપક (gauges) માં ઉપયોગ થાય છે.
  • સંશોધન ટ્રેસર: વિવિધ રાસાયણિક અને જૈવિક અભ્યાસોમાં કિરણોત્સર્ગી ટ્રેસર તરીકે ઉપયોગ થાય છે.
• સામાન્ય એપ્લિકેશન્સનો અભાવ: તેની તીવ્ર કિરણોત્સર્ગતા, તેના વ્યવહારિક સમસ્થાનિકોના પ્રમાણમાં ટૂંકા અર્ધ-આયુષ્ય (ખાસ કરીને ¹⁴⁷Pm), અને ઉત્પાદનનો ઊંચો ખર્ચ વિશિષ્ટ વૈજ્ઞાનિક અને ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સથી આગળ તેના વ્યાપક ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે. કિરણોત્સર્ગ જોખમોને કારણે હેન્ડલિંગ માટે કડક સલામતી પ્રોટોકોલની જરૂર પડે છે.