प्रोमेथियम (Pm) - रिविजन गाइड

प्रोमेथियम (Pm) का परिचय

प्रोमेथियम (Pm) परमाणु संख्या 61 वाला एक रासायनिक तत्व है। यह दुर्लभ मृदा तत्वों में से एक है और लैंथेनाइड श्रृंखला का सदस्य है। प्रोमेथियम को इसके परमाणु द्रव्यमान के कारण एक भारी तत्व के रूप में वर्गीकृत किया गया है और यह मुख्य रूप से एक दुर्लभ तत्व है क्योंकि यह एकमात्र रेडियोधर्मी लैंथेनाइड है जिसमें कोई स्थिर समस्थानिक नहीं है। यह प्रकृति में यूरेनियम-238 ($^\text\{238\}$U) के स्वतः विखंडन या यूरोपियम-151 ($^\text\{151\}$Eu) के अल्फा क्षय के उत्पाद के रूप में अत्यंत सूक्ष्म मात्रा में ही पाया जाता है, जिससे यह मुख्य रूप से परमाणु रिएक्टरों में उत्पादित एक सिंथेटिक तत्व बन जाता है।

आवर्त सारणी में स्थान

• परमाणु संख्या (Z): 61
• समूह: किसी विशिष्ट समूह को आवंटित नहीं, क्योंकि यह एक लैंथेनाइड (आंतरिक संक्रमण धातु) है।
• आवर्त: 6
• ब्लॉक: f-ब्लॉक
• इलेक्ट्रॉनिक विन्यास: [Xe] 4f⁵ 6s²

रेडियोधर्मिता और स्थायित्व

प्रोमेथियम के सभी समस्थानिक रेडियोधर्मी और अस्थिर हैं। प्रकृति में कोई स्थिर समस्थानिक नहीं पाए जाते हैं।

• सबसे स्थिर समस्थानिक:
  • प्रोमेथियम-145 ($^\text\{145\}$Pm): अर्ध-जीवन (t½) = 17.7 वर्ष।
  • प्रोमेथियम-147 ($^\text\{147\}$Pm): अर्ध-जीवन (t½) = 2.6234 वर्ष।
• क्षय का प्रकार:
  • $^\text\{145\}$Pm: मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉन कैप्चर (EC) से गुजरता है, जो नियोडिमियम-145 ($^\text\{145\}$Nd) में क्षय होता है।
  • $^\text\{147\}$Pm: बीटा क्षय (β⁻) से गुजरता है, एक बीटा कण उत्सर्जित करता है और समेरियम-147 ($^\text\{147\}$Sm) में क्षय होता है।
  • अन्य समस्थानिक विभिन्न क्षय मोड प्रदर्शित करते हैं जिनमें बहुत भारी समस्थानिकों के लिए अल्फा क्षय और हल्के समस्थानिकों के लिए पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन/इलेक्ट्रॉन कैप्चर शामिल हैं, लेकिन $^\text\{145\}$Pm और $^\text\{147\}$Pm अपने अर्ध-जीवन के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं।
  • प्रोमेथियम समस्थानिक स्वतः नाभिकीय विखंडन से नहीं गुजरते हैं।

वैज्ञानिक महत्व

प्रोमेथियम का वैज्ञानिक महत्व मुख्य रूप से इसके सिंथेटिक उत्पादन और अद्वितीय रेडियोधर्मी गुणों से उपजा है।

• सिंथेटिक उत्पादन: प्रोमेथियम मुख्य रूप से परमाणु रिएक्टरों में निम्नलिखित द्वारा उत्पादित किया जाता है:
  • नाभिकीय विखंडन: यूरेनियम-235 ($^\text\{235\}$U) या थोरियम-232 ($^\text\{232\}$Th) के विखंडन उत्पाद के रूप में। $^\text\{147\}$Pm सबसे प्रचुर विखंडन उत्पादों में से एक है।
  • न्यूट्रॉन विकिरण: नियोडिमियम ($^\text\{146\}$Nd या $^\text\{147\}$Nd) के न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा।
• अनुसंधान उपयोग: इसके शुद्ध बीटा-उत्सर्जन ($^\text\{147\}$Pm एक कमजोर बीटा उत्सर्जक है जिसमें कोई गामा किरणें नहीं होती हैं, जो इसे कुछ अनुप्रयोगों के लिए सुरक्षित बनाती हैं) के कारण, इसका विभिन्न विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए अध्ययन किया गया है:
  • परमाणु बैटरी: लंबी अवधि की शक्ति की आवश्यकता वाले उपकरणों के लिए कॉम्पैक्ट रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (RTG) में बीटा-विकिरण स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है, हालांकि अब इसे प्लूटोनियम-238 ($^\text\{238\}$Pu) द्वारा काफी हद तक प्रतिस्थापित कर दिया गया है।
  • चमकीला पेंट: स्व-चमकीले पेंट के लिए फॉस्फोरसेंट सामग्रियों में शामिल किया गया, हालांकि नियामक प्रतिबंधों और विकल्पों के कारण अब यह कम आम है।
  • मोटाई गेज: सामग्रियों की मोटाई मापने के लिए औद्योगिक गेज में उपयोग किया जाता है।
  • अनुसंधान ट्रेसर: विभिन्न रासायनिक और जैविक अध्ययनों में एक रेडियोधर्मी ट्रेसर के रूप में नियोजित।
• सामान्य अनुप्रयोगों का अभाव: इसकी तीव्र रेडियोधर्मिता, इसके व्यावहारिक समस्थानिकों (विशेषकर $^\text\{147\}$Pm) के अपेक्षाकृत कम अर्ध-जीवन, और उत्पादन की उच्च लागत विशेष वैज्ञानिक और औद्योगिक अनुप्रयोगों से परे इसके व्यापक उपयोग को सीमित करती है। विकिरण खतरों के कारण संचालन के लिए कठोर सुरक्षा प्रोटोकॉल की आवश्यकता होती है।