बर्केलियमची ओळख
बर्केलियम, ज्याला Bk असे चिन्हांकित केले जाते, हे ९७ अणुअंक असलेले एक कृत्रिम ट्रान्सयुरेनिक मूलद्रव्य आहे. हे अत्यंत किरणोत्सर्गी असून आवर्त सारणीतील ॲक्टिनाइड मालिकेतील आहे. बर्केलियमला बर्कले, कॅलिफोर्निया या शहरावरून नाव देण्यात आले आहे, जिथे युनिव्हर्सिटी ऑफ कॅलिफोर्निया, बर्कले येथे ते प्रथम संश्लेषित (synthesized) केले गेले. बर्केलियमचे सर्व ज्ञात समस्थानिक (isotopes) अस्थिर आहेत, ज्यातील सर्वाधिक काळ टिकणारे समस्थानिक, बर्केलियम-२४७, १,३८० वर्षांचे अर्धायुष्य (half-life) दर्शवते.
निसर्गातील उपलब्धता
पृथ्वीवरील अस्तित्व
पृथ्वीवर बर्केलियम नैसर्गिकरित्या मोठ्या प्रमाणात आढळत नाही. पृथ्वीवर त्याचे अस्तित्व केवळ विशेष प्रयोगशाळांमध्ये मानवाद्वारे केलेल्या संश्लेषणाने (synthesis) होते. विश्वाच्या सुरुवातीच्या काळात तयार झालेले कोणतेही आदिम (primordial) बर्केलियम, पृथ्वीच्या वयाच्या तुलनेत त्याच्या तुलनेने कमी अर्धायुष्यामुळे (half-lives) फार पूर्वीच क्षय पावले असते.
पृथ्वीबाहेरील निर्मिती
अत्यंत ऊर्जावान खगोलभौतिकीय घटना (astrophysical events), जसे की सुपरनोव्हा स्फोट, दरम्यान वेगवान न्यूट्रॉन कॅप्चर प्रक्रियांद्वारे (rapid neutron capture processes) बर्केलियमचे सूक्ष्म, क्षणिक प्रमाण सैद्धांतिकरित्या तयार होऊ शकते. तथापि, अशा घटनांचा पृथ्वीवरील त्याच्या अस्तित्वाशी किंवा उपयोगाशी संबंध नाही.
संश्लेषण आणि उत्पादन
बर्केलियम अणुकेंद्रीत भट्टीमध्ये (nuclear reactors) आणि कण त्वरकांमध्ये (particle accelerators) कृत्रिमरित्या तयार केले जाते. मुख्य पद्धतीमध्ये प्लुटोनियम-२३९, अमेरिकियम-२४१ किंवा क्युरियम-२४४ सारख्या हलक्या ॲक्टिनाइड मूलद्रव्यांवर दीर्घ कालावधीसाठी न्यूट्रॉनचा क्रमिक मारा करणे (successive neutron bombardment) समाविष्ट आहे.
उदाहरणार्थ, क्युरियम-२४४ ला न्यूट्रॉनने विकिरणित (irradiated) करून क्युरियम-२४५ तयार केले जाऊ शकते, जे नंतर पुढील न्यूट्रॉन कॅप्चर (neutron capture) आणि बीटा क्षय (beta decay) प्रक्रियांद्वारे बर्केलियमचे समस्थानिक (isotopes) तयार करते. ही प्रक्रिया उच्च-प्रवाह अणुकेंद्रीत भट्ट्यांमध्ये (high-flux nuclear reactors) घडते. किरणोत्सर्गीकरणानंतर (irradiation), बर्केलियमला लक्ष्य सामग्रीतून (target material) आणि इतर ट्रान्सयुरेनिक उप-उत्पादनांपासून (transuranic byproducts) रासायनिकरित्या वेगळे केले पाहिजे, जे या मूलद्रव्यांच्या उच्च किरणोत्सर्गिता आणि समान रासायनिक गुणधर्मांमुळे एक जटिल आणि आव्हानात्मक कार्य आहे. युनायटेड स्टेट्समधील ओक रिज नॅशनल लॅबोरेटरी (Oak Ridge National Laboratory) येथील हाय फ्लक्स आइसोटोप रिॲक्टर (High Flux Isotope Reactor - HFIR) सारख्या सुविधा संशोधन हेतूंसाठी बर्केलियम मिलिग्राम प्रमाणात तयार करण्यासाठी ओळखल्या जातात.
बर्केलियमचे उपयोग
दैनंदिन उपयोग
बर्केलियमला त्याच्या अत्यंत दुर्मिळतेमुळे, उच्च किरणोत्सर्गितेमुळे (radioactivity) आणि त्याच्या उत्पादनाशी संबंधित प्रचंड खर्चामुळे कोणतेही सामान्य, दैनंदिन उपयोग नाहीत. ते केवळ वैज्ञानिक संशोधनासाठी मायक्रोग्राम ते मिलिग्राम प्रमाणात तयार केले जाते.
वैज्ञानिक आणि संशोधन उपयोग
बर्केलियमचे मुख्य उपयोग वैज्ञानिक संशोधनापुरते मर्यादित आहेत, विशेषतः अणुभौतिकशास्त्र (nuclear physics) आणि रसायनशास्त्र (chemistry) मध्ये.
१. अतिजड मूलद्रव्यांचे संश्लेषण (Synthesis of Superheavy Elements): बर्केलियम-२४९ हे आणखी जड ट्रान्सॲक्टिनाइड मूलद्रव्यांच्या संश्लेषणासाठी एक महत्त्वाचे लक्ष्य सामग्री (target material) म्हणून काम करते. उदाहरणार्थ, टेनसीन (Tennessine) (Ts, अणुअंक ११७) हे मूलद्रव्य प्रथम बर्केलियम-२४९ वर कॅल्शियम-४८ आयनांचा (calcium-48 ions) मारा करून संश्लेषित (synthesized) केले गेले. २. ॲक्टिनाइड रसायनशास्त्राचा अभ्यास (Study of Actinide Chemistry): ॲक्टिनाइड मालिकेतील रासायनिक गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यासाठी बर्केलियमचा वापर केला जातो, ज्यामुळे शास्त्रज्ञांना या जड, किरणोत्सर्गी मूलद्रव्यांमधील रासायनिक वर्तणुकीतील प्रवृत्ती समजून घेण्यास मदत होते. या मालिकेतील त्याची स्थिती तुलनात्मक अभ्यासासाठी (comparative studies) मौल्यवान ठरते. ३. ट्रेसर अभ्यास (Tracer Studies): त्याच्या किरणोत्सर्गितेमुळे (radioactivity), बर्केलियम समस्थानिक रासायनिक आणि जैविक प्रक्रियांचा अभ्यास करण्यासाठी ट्रेसर अभ्यासात (tracer studies) वापरले जाऊ शकतात, जरी हे सहज उपलब्ध असलेल्या इतर रेडिओआयसोटोप्सपेक्षा (radioisotopes) कमी सामान्य आहे. ४. कॅलिफोर्नियमचे उत्पादन (Production of Californium): जेव्हा क्षय होण्याची परवानगी दिली जाते, तेव्हा बर्केलियम-२४९ बीटा क्षय होऊन कॅलिफोर्नियम-२४९ तयार करते, जे इतर संशोधन अनुप्रयोगांमध्ये वापरले जाणारे एक समस्थानिक आहे.
भारताशी संबंध
बर्केलियमचे कृत्रिम स्वरूप, अत्यंत दुर्मिळता आणि किरणोत्सर्गिता लक्षात घेता, भारतात त्याचे नैसर्गिक निष्कर्षण (natural extraction) किंवा सामान्य औद्योगिक उपयोग आढळत नाहीत. त्याची भूमिका जागतिक स्तरावर केवळ प्रगत वैज्ञानिक संशोधनापुरती मर्यादित आहे. भाभा अणुसंशोधन केंद्र (Bhabha Atomic Research Centre - BARC) सारख्या भारतातील संस्था अणुभौतिकशास्त्र (nuclear physics) आणि ट्रान्सयुरेनिक मूलद्रव्य रसायनशास्त्र (transuranic element chemistry) मध्ये मूलभूत संशोधन करतात. अणुविज्ञान आणि सामग्रीच्या जागतिक समजास ते योगदान देत असले तरी, बर्केलियमचे भारतात थेट उत्पादन किंवा दैनंदिन वापरासाठी मोठ्या प्रमाणावर उपयोग, त्याच्या विशेष स्वरूपामुळे आणि मर्यादित जागतिक उपलब्धतेमुळे दिसून येत नाही.