डार्मस्टॅडटियम: एक ओळख
डार्मस्टॅडटियम (Ds) हे 110 अणुक्रमांक असलेले एक कृत्रिम रासायनिक मूलद्रव्य आहे. हे एक सुपरहेवी मूलद्रव्य आहे, याचा अर्थ ते पृथ्वीवर नैसर्गिकरित्या आढळत नाही आणि केवळ विशेष प्रयोगशाळांमध्ये अणुकेंद्रकीय अभिक्रियांनी (nuclear reactions) तयार केले जाऊ शकते. हे मूलद्रव्य प्रथम 1994 मध्ये जर्मनीतील डार्मस्टॅडट येथील Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) येथे संश्लेषित (synthesized) केले गेले होते, म्हणूनच याला हे नाव मिळाले. सर्व सुपरहेवी मूलद्रव्यांप्रमाणेच, डार्मस्टॅडटियम अत्यंत अस्थिर (unstable) आहे आणि त्याचे अस्तित्व खूप कमी काळासाठी असते.
रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता आणि स्थिरता
त्याच्या अत्यंत कमी अर्धायुष्यामुळे (half-life), जे त्याच्या विविध समस्थानकांसाठी (isotopes) मायक्रोसेकंदपासून मिलिसेकंदांपर्यंत असते, डार्मस्टॅडटियमच्या रासायनिक प्रतिक्रियाशीलतेचा मोठ्या प्रमाणात (macroscopic sense) अभ्यास करणे अशक्य आहे. डार्मस्टॅडटियमची कोणतीही दृश्यमान मात्रा कधीही तयार केली गेलेली नाही आणि त्याचे अस्तित्व केवळ त्याच्या क्षय उत्पादनांच्या (decay products) शोधामुळे निश्चित होते. म्हणूनच, पाणी किंवा हवेसोबतच्या त्याच्या प्रतिक्रियेचे थेट निरीक्षण करणे व्यवहार्य नाही.
सैद्धांतिकदृष्ट्या, आवर्त सारणीतील (periodic table) त्याच्या स्थानानुसार (गट 10, प्लॅटिनमच्या खाली), डार्मस्टॅडटियम एक उत्कृष्ट धातू (noble metal) असल्याचे अपेक्षित आहे. या गटातील मूलद्रव्ये, जसे की निकेल, पॅलेडियम आणि प्लॅटिनम, सामान्यतः अप्रतिक्रियाशील (unreactive) असतात. तथापि, सुपरहेवी मूलद्रव्यांसाठी सापेक्षतावादी परिणाम (relativistic effects) महत्त्वपूर्ण ठरतात, ज्यामुळे त्यांचे अपेक्षित रासायनिक गुणधर्म बदलू शकतात. या सैद्धांतिक अंदाजांनंतरही, प्रायोगिकतेची व्यावहारिक अशक्यता म्हणजे पाणी किंवा हवेसारख्या सामान्य पदार्थांसोबतची त्याची रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता अप्रमाणित राहते. हे सुरक्षितपणे सांगता येते की पाणी किंवा हवेसोबत कोणतीही निरीक्षण करण्यायोग्य प्रतिक्रिया होत नाही, कारण ते मूलद्रव्य कोणत्याही महत्त्वपूर्ण मार्गाने रासायनिकदृष्ट्या संवाद साधण्यापूर्वीच क्षय पावते.
गुणधर्म: विषारीपणा, किरणोत्सर्ग आणि ज्वलनशीलता
डार्मस्टॅडटियम निःसंशयपणे किरणोत्सर्गी (radioactive) आहे. त्याची सर्व समस्थानके अस्थिर असतात आणि प्रामुख्याने अल्फा क्षय (alpha decay) द्वारे वेगाने किरणोत्सर्गी क्षय (radioactive decay) पावतात. या तीव्र किरणोत्सर्गामुळे डार्मस्टॅडटियम स्वाभाविकपणे धोकादायक ठरते.
विषारीपणाबद्दल (toxicity) बोलायचे झाल्यास, त्याच्या अत्यंत किरणोत्सर्गामुळे आणि कमी अर्धायुष्यामुळे, डार्मस्टॅडटियमची कोणतीही मात्रा त्वरित आणि गंभीर किरणोत्सर्गी धोका (radiological hazard) निर्माण करेल. विशिष्ट रासायनिक विषारीपणाचा अभ्यास करता येत नसला तरी, त्याच्या किरणोत्सर्गामुळे होणारा धोका कोणत्याही संभाव्य रासायनिक विषारीपणापेक्षा खूप जास्त असेल.
डार्मस्टॅडटियम पारंपरिक अर्थाने ज्वलनशील नाही. ज्वलनशीलता म्हणजे ऑक्सिडायझरच्या (सामान्यतः ऑक्सिजन) उपस्थितीत पदार्थामध्ये ज्वलन (जळण्याची) टिकवून ठेवण्याची क्षमता. एक धातू म्हणून, जर ते स्थिर असते, तर ते ऑक्सिडाइज होऊ शकते, परंतु ते सेंद्रिय संयुगांसारखे “जळणार” नाही. त्याचे अस्तित्व अत्यंत क्षणिक असल्यामुळे, कोणतीही ज्वलनशीलता पाहणे अशक्य आहे.
प्रातिनिधिक “प्रतिक्रिया”
डार्मस्टॅडटियम तयार होताच जवळजवळ त्वरित क्षय पावते, त्यामुळे ऑक्सिजन किंवा लोह यांसारख्या मूलद्रव्यांच्या प्रतिक्रियांविषयी चर्चा केली जाते त्याप्रमाणे या मूलद्रव्याशी संबंधित कोणतीही “प्रसिद्ध रासायनिक प्रतिक्रिया” अस्तित्वात नाही. रासायनिक प्रतिक्रियांमध्ये अणूंच्या दरम्यान इलेक्ट्रॉनची पुनर्रचना (rearrangement of electrons) होते, ज्यामुळे नवीन रासायनिक संयुगे (chemical compounds) तयार होतात. डार्मस्टॅडटियमचे अस्तित्व इतके कमी असते की ते अशा पारंपारिक रासायनिक प्रक्रियेत भाग घेत नाही.
डार्मस्टॅडटियमची एकमेव “प्रतिक्रिया” म्हणजे त्याचे अणुकेंद्रकीय संश्लेषण (nuclear synthesis) आणि त्यानंतर होणारा किरणोत्सर्गी क्षय (radioactive decay). डार्मस्टॅडटियम-269 तयार करणाऱ्या मूळ संश्लेषण प्रतिक्रियेमध्ये लेड-208 लक्ष्यावर निकेल-62 आयनांचा मारा करणे समाविष्ट होते:
$^{208}{82}\text{Pb} + ^{62}{28}\text{Ni} \rightarrow ^{269}_{110}\text{Ds} + ^1_0\text{n}$
या अणुकेंद्रकीय संमीलन प्रतिक्रियेत (nuclear fusion reaction), एक लेड केंद्रक (nucleus) आणि एक निकेल केंद्रक एकत्र येऊन डार्मस्टॅडटियम-269 चे केंद्रक बनवतात, ज्यातून एक न्यूट्रॉन ($^1_0\text{n}$) बाहेर पडतो. ही एक अणुकेंद्रकीय अभिक्रिया (nuclear reaction) आहे, रासायनिक अभिक्रिया (chemical reaction) नाही, कारण यात इलेक्ट्रॉनच्या रचनेऐवजी अणूच्या केंद्रकामध्ये बदल होतात. डार्मस्टॅडटियमचा समावेश असलेली ही प्राथमिक “घटना” आहे.