बोहरियम: एक परिचय
बोहरियम (Bh) हे अणुक्रमांक 107 असलेले एक संश्लेषित रासायनिक मूलद्रव्य आहे. याचे वर्गीकरण अतिभारी मूलद्रव्य म्हणून केले जाते, म्हणजे त्याच्या अणू केंद्रकामध्ये खूप मोठी प्रोटॉनची संख्या असते. बोहरियम नैसर्गिकरित्या पृथ्वीवर आढळत नाही, ज्यात भारत किंवा इतरत्रही नाही. ते केवळ विशेष अणुकेंद्रकीय भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळांमध्ये कण प्रवेगकांच्या (particle accelerators) साहाय्याने तयार केले जाते, जिथे हलकी अणू केंद्रके एकत्र जोडली जातात. त्याच्या संश्लेषित स्वरूपामुळे आणि अत्यंत कमी अर्धायुष्यामुळे, बोहरियमचे केवळ काही अणूच आजपर्यंत तयार झाले आहेत. यामुळे त्याच्या गुणधर्मांचा अभ्यास करणे अत्यंत आव्हानात्मक ठरते.
रासायनिक अभिक्रियाशीलता
बोहरियमची रासायनिक अभिक्रियाशीलता मोठ्या प्रमाणात सैद्धांतिक असून, ती आवर्त सारणीतील गट 7 (VIIB) मधील त्याच्या स्थानावरून, थेट रेनियम (Re) आणि टेक्निशियम (Tc) च्या खाली असल्यामुळे केलेल्या अंदाजानुसार आहे.
पाणी आणि हवेसोबतची अभिक्रियाशीलता
उत्पादित केलेल्या अत्यंत कमी प्रमाणामुळे (एका वेळी काही अणू) आणि त्याच्या अत्यंत कमी अर्धायुष्यामुळे (उदा., सर्वात स्थिर समस्थानिक, $^{270}$Bh, चे अर्धायुष्य सुमारे 61 सेकंद आहे), बोहरियमची पाणी किंवा हवेसोबतची अभिक्रिया स्थूलपणे (macroscopic sense) निरीक्षण करणे अशक्य आहे. तथापि, रेनियमप्रमाणे त्याच्या अपेक्षित धातू सदृश वैशिष्ट्यांवर आधारित, बोहरियम हे सामान्य परिस्थितीत पाणी आणि हवा या दोन्हीशी तुलनेने अभिक्रियाहीन (unreactive) असेल असा अंदाज आहे. उदाहरणार्थ, रेनियम एक उत्कृष्ट धातू आहे जो गंजण्यास प्रतिरोध करतो आणि ऑक्सिजन किंवा पाण्याशी सहजपणे अभिक्रिया करत नाही. बोहरियम देखील अशीच निष्क्रियता दर्शवेल अशी परिकल्पना केली जाते, जरी हा एक अप्रमाणित सैद्धांतिक अंदाज आहे.
अपेक्षित ऑक्सिडेशन अवस्था
त्याच्या हलक्या सजातीय रेनियमप्रमाणेच, बोहरियमची कमाल ऑक्सिडेशन अवस्था +7 असेल अशी अपेक्षा आहे. त्याच्या रसायनशास्त्राची तपासणी करण्याच्या उद्देशाने केलेल्या अभ्यासांमध्ये या अंदाजावर लक्ष केंद्रित केले आहे, तसेच संभाव्य स्थिर कमी ऑक्सिडेशन अवस्था जसे की +5, +4, आणि +3 यांचाही विचार केला आहे.
प्रमुख वैशिष्ट्ये
विषारीपणा
बोहरियम नैसर्गिकरित्या विषारी आहे, परंतु ते पारंपारिक रासायनिक विषारीपणामुळे नाही, तर प्रामुख्याने त्याच्या तीव्र किरणोत्सारीपणामुळे आहे. सर्व अतिभारी मूलद्रव्ये अत्यंत किरणोत्सारी असतात आणि जर ती जैविक प्रणालींशी संवाद साधण्यासाठी पुरेसे मोठ्या प्रमाणात तयार केली गेली तर गंभीर किरणोत्सर्गी धोका निर्माण करतील. अगदी सूक्ष्म प्रमाणातही ते अत्यंत ऊर्जावान किरणोत्सर्ग उत्सर्जित करतील.
किरणोत्सारीपणा
बोहरियम हे एक अत्यंत किरणोत्सारी मूलद्रव्य आहे. त्याचे सर्व ज्ञात समस्थानिक अस्थिर असून, प्रामुख्याने अल्फा क्षय (alpha decay) द्वारे वेगाने क्षय पावतात. ही उच्च किरणोत्सारीता हे बोहरियम आणि सर्व अतिभारी मूलद्रव्यांचे मुख्य वैशिष्ट्य आहे, ज्यामुळे प्रयोगशाळांमध्ये त्यांच्या हाताळणी आणि अभ्यासासाठी कठोर सुरक्षा नियमावली आवश्यक ठरते.
ज्वलनशीलता
एक धातू म्हणून, बोहरियम ज्वलनाच्या सामान्य अर्थाने (हवेत किंवा ऑक्सिजनमध्ये जळणे) ज्वलनशील असेल अशी अपेक्षा नाही. त्याचा प्राथमिक धोका आणि वैशिष्ट्य हे त्याच्या किरणोत्सारीतेशी संबंधित आहे, त्याच्या ज्वलनशीलतेशी नाही.
बोहरियमच्या रसायनशास्त्राची तपासणी
दररोजच्या मूलद्रव्यांसाठी सामान्य अभिक्रिया असतात, त्याप्रमाणे बोहरियमशी संबंधित कोणतीही “प्रसिद्ध” रासायनिक अभिक्रिया नाही. कारण त्याचे स्थूल प्रमाणात (macroscopic quantities) अस्तित्व नाही आणि रासायनिक अभ्यास केवळ एकट्या अणूंचा समावेश असलेल्या प्रयोगांपुरते मर्यादित आहेत.
सर्वात उल्लेखनीय रासायनिक तपासण्यांमध्ये वायू-अवस्था थर्मोक्रोमॅटोग्राफी (gas-phase thermochromatography) प्रयोगांचा समावेश आहे. या अभ्यासांमध्ये, बोहरियमचे वैयक्तिक अणू तयार केले जातात आणि नंतर काळजीपूर्वक निवडलेल्या वायुरूप अभिकारकांशी (reagents) अभिक्रिया केली जाते, ज्यात अनेकदा हॅलोजन्स (क्लोरीन किंवा ब्रोमीनसारखे) आणि ऑक्सिजन असतात. उदाहरणार्थ, बोहरियमच्या अणूंची ऑक्सिजन आणि हायड्रोक्लोरिक आम्ल (hydrochloric acid) किंवा हायड्रोब्रोमिक आम्ल (hydrobromic acid) यांच्या मिश्रणाशी अभिक्रिया केली गेली आहे. याचे उद्दीष्ट अस्थिर संयुगे तयार करणे आहे, जसे की ऑक्सीक्लोराइड्स (उदा. BhO$_3$Cl) किंवा ऑक्सीब्रोमाइड्स (उदा. BhO$_3$Br). या संयुगांचे अधिशोषण गुणधर्म आणि अस्थिरता नंतर क्रोमॅटोग्राफी स्तंभात (chromatography column) तापमान प्रवणतेनुसार (temperature gradient) ते कुठे घनीभूत होतात याचे निरीक्षण करून अभ्यासले जाते. हे शास्त्रज्ञांना बोहरियमचे रासायनिक गुणधर्म, जसे की त्याच्या सर्वात स्थिर ऑक्सिडेशन अवस्था आणि बंध वैशिष्ट्ये, त्याच्या हलक्या समजातीय (homologs) टेक्निशियम आणि रेनियम यांच्या वर्तनाशी तुलना करून निष्कर्ष काढण्यास मदत करते. हे अत्यंत विशेषीकृत प्रयोग सर्वात जड मूलद्रव्यांच्या मूलभूत रसायनशास्त्राच्या समजासाठी महत्त्वाचे आहेत.