फ्लेरोव्हियमची ओळख
फ्लेरोव्हियम (Fl) हे 114 अणुक्रमांक असलेले एक कृत्रिम रासायनिक मूलद्रव्य आहे. हे अतिजड मूलद्रव्य म्हणून वर्गीकृत केले जाते आणि आवर्त सारणीतील गट 14 मध्ये, थेट शिसे (Pb) खाली येते. या मूलद्रव्याला रशियन भौतिकशास्त्रज्ञ जॉर्ज फ्लेरोव्ह यांचे नाव देण्यात आले आहे, जे डबना, रशिया येथील जॉइंट इन्स्टिट्यूट फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (JINR) मधील फ्लेरोव्ह प्रयोगशाळेचे संस्थापक आहेत. फ्लेरोव्हियमची निर्मिती कण प्रवेगकांमध्ये (particle accelerators) आण्विक संलयन (nuclear fusion) अभिक्रियांद्वारे केली जाते, जिथे हलके अणु केंद्रक (atomic nuclei) उच्च वेगाने आदळतात. फ्लेरोव्हियमचे फक्त काही अणुच आजवर संश्लेषित केले गेले आहेत, ज्यामुळे त्याचा अभ्यास करणे अत्यंत आव्हानात्मक आहे.
मूळ गुणधर्म
त्याच्या उच्च अणुक्रमांकामुळे, फ्लेरोव्हियम अत्यंत अस्थिर आणि किरणोत्सारी आहे. त्याच्या समस्थानिकांचे (isotopes) अर्धायुष्य (half-lives) अत्यंत कमी असते, साधारणपणे मिलिसेकंदांपासून काही सेकंदांपर्यंत. उदाहरणार्थ, फ्लेरोव्हियम-289 या समस्थानकाचे अर्धायुष्य अंदाजे 2.6 सेकंद आहे. हा जलद क्षय त्याच्या रासायनिक आणि भौतिक गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यासाठी उपलब्ध असलेल्या वेळेला मोठ्या प्रमाणात मर्यादित करतो. वैज्ञानिक त्याच्या वैशिष्ट्यांचा अंदाज लावण्यासाठी सैद्धांतिक भविष्यवाण्यांवर आणि अत्यंत कमी अणुंच्या प्रायोगिक निरीक्षणांवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असतात.
प्रतिक्रियाशीलता आणि धोके
फ्लेरोव्हियमची रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता प्रामुख्याने आवर्त सारणीतील त्याच्या स्थितीवर आणि अतिशय जड मूलद्रव्यांसाठी महत्त्वपूर्ण ठरणार्या सापेक्षतावादी परिणामांवर (relativistic effects) आधारित आहे. त्याच्या अत्यंत दुर्मिळतेमुळे आणि कमी अर्धायुष्यामुळे त्याच्या स्थूल प्रतिक्रियाशीलतेचे (macroscopic reactivity) थेट प्रायोगिक निरीक्षण करणे शक्य नाही.
पाणी आणि हवेसोबतची प्रतिक्रियाशीलता
फ्लेरोव्हियमची पाणी आणि हवेसोबतची नेमकी प्रतिक्रियाशीलता अज्ञात आहे कारण ते निरीक्षण करण्यायोग्य प्रमाणात तयार करणे शक्य नाही. सैद्धांतिक अभ्यास विविध अंदाज देतात. काही मॉडेल्स सूचित करतात की बाह्य इलेक्ट्रॉन्सवरील सापेक्षतावादी परिणामांमुळे फ्लेरोव्हियम शिसे (lead) किंवा कथील (tin) सारख्या सामान्य गट 14 धातूपेक्षा अक्रिय, नोबल वायूसारखे अधिक वर्तन करू शकते. असे झाल्यास, ते पाणी आणि हवेसोबत मोठ्या प्रमाणात अप्रतिक्रियाशील असेल.
तथापि, इतर अंदाज सूचित करतात की ते अजूनही काही धातूसारखे गुणधर्म दर्शवू शकते. जर ते धातूसारखे वागले, तर ते हवेतील ऑक्सिजनसोबत प्रतिक्रिया देऊन ऑक्साईडचा थर तयार करू शकते, जसे शिसे काळवंडते (tarnishes), जरी त्याची अक्रियता अधिक स्पष्ट असली तरी ते खूप कमी वेगाने होईल. त्याच्या अंदाजित उच्च अस्थिरतेमुळे (म्हणजे ते सहजपणे बाष्पीभवन होईल), ते घन किंवा द्रव स्थितीत पाणी किंवा हवेसोबत मजबूत, पारंपारिक प्रतिक्रिया दर्शवण्याची शक्यता नाही.
विषारीपणा
फ्लेरोव्हियम त्याच्या अत्यंत किरणोत्सारी स्वभावामुळे (radioactivity) जन्मजात विषारी आहे. सर्व अतिजड मूलद्रव्ये क्षय पावताना उच्च-ऊर्जेचे किरणोत्सर्ग उत्सर्जित करतात, ज्यामुळे जैविक ऊती (biological tissues) आणि डीएनएला (DNA) लक्षणीय नुकसान होऊ शकते. जरी ते किरणोत्सारी नसले तरी, अत्यंत जड धातू रासायनिक विषारीपणा दर्शवू शकतात. तथापि, फ्लेरोव्हियमचा प्राथमिक धोका म्हणजे त्याची तीव्र किरणोत्सारिता आणि जलद क्षय, ज्यामुळे त्याचा संपर्क आल्यास गंभीर आरोग्य धोके निर्माण होतील. त्याचे अत्यंत कमी अर्धायुष्य याचा अर्थ असा आहे की कोणताही नमुना (sample) लवकरच विघटित होईल.
किरणोत्सारिता
फ्लेरोव्हियम अत्यंत किरणोत्सारी आहे. हे त्याचे सर्वात प्रमुख वैशिष्ट्य आहे. ते अल्फा क्षय (alpha decay) आणि उत्स्फूर्त विखंडन (spontaneous fission) होते, ज्यामुळे ते हलक्या मूलद्रव्यांमध्ये रूपांतरित होते आणि उच्च-ऊर्जेचे कण उत्सर्जित करते. त्याच्या संश्लेषणात तयार झालेले समस्थानिके (isotopes) अतिजड मूलद्रव्यासाठी तुलनेने जास्त काळ टिकणारे असतात, परंतु त्यांचे अर्धायुष्य अजूनही सेकंदात किंवा मिलिसेकंदात मोजले जाते, जे त्यांची अस्थिरता दर्शवते.
ज्वलनशीलता
ज्वलनशीलतेची संकल्पना सामान्यतः अशा पदार्थांना लागू होते जे ज्वलन (combustion) करू शकतात, म्हणजेच ऑक्सिडायझरसोबत (बहुतेकदा ऑक्सिजनसोबत) वेगाने रासायनिक प्रतिक्रिया करून उष्णता आणि प्रकाश निर्माण करतात. फ्लेरोव्हियम केवळ अणु-दर-अणु आधारावर तयार केले जाते आणि त्याचे अर्धायुष्य अत्यंत कमी असल्यामुळे, ते मोठ्या प्रमाणात (bulk form) अस्तित्वात राहू शकत नाही जिथे ज्वलनशीलता पाहिली किंवा तपासली जाऊ शकते. म्हणून, फ्लेरोव्हियमला पारंपारिक अर्थाने ज्वलनशील किंवा अज्वलनशील म्हणून वर्णन करणे लागू होत नाही. कोणतीही स्थूल ज्वलनशील प्रतिक्रिया होण्यापूर्वीच ते क्षय पावेल.
रासायनिक गुणधर्मांचा तपास
फ्लेरोव्हियमसाठी पारंपारिक अर्थाने “प्रसिद्ध रासायनिक प्रतिक्रिया” शक्य नसतानाही, एकल-अणु-एकावेळी (single-atom-at-a-time) तंत्रांचा वापर करून त्याच्या रासायनिक आंतरक्रियांचा अभ्यास करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण प्रयत्न केले गेले आहेत. याचे एक उल्लेखनीय उदाहरण म्हणजे फ्लेरोव्हियम अणुंचे पृष्ठभागांवर, विशेषतः सोन्यावर, अधिशोषण (adsorption) अभ्यासणे.
जॉइंट इन्स्टिट्यूट फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (JINR) आणि पॉल शेरर इन्स्टिट्यूट (PSI) येथील शास्त्रज्ञांनी सोन्याच्या पृष्ठभागासोबत फ्लेरोव्हियमची अस्थिरता (volatility) आणि आंतरक्रिया शक्ती (interaction strength) निश्चित करण्यासाठी प्रयोग केले आहेत. फ्लेरोव्हियम अणुंना वायू प्रवाहात (gas flow) सोडून आणि त्यांना वेगवेगळ्या तापमानांवर सोन्याच्या पृष्ठभागांवरून फिरवून, संशोधकांनी फ्लेरोव्हियम सोन्यावर किती तीव्रतेने अधिशोषित होते हे पाहिले. या प्रयोगाचा उद्देश फ्लेरोव्हियम अस्थिर धातूसारखे (पारा किंवा शिशासारखे) किंवा नोबल वायूसारखे (जे खूप कमकुवतपणे आंतरक्रिया करेल) वागते या अंदाजांमध्ये फरक करणे हा होता. निकालांनी सूचित केले की फ्लेरोव्हियम सोन्याच्या पृष्ठभागांशी मध्यम शक्तीने आंतरक्रिया करते, नोबल वायूऐवजी अस्थिर धातूसारखे अधिक वर्तन करते, जे काही धातूसारखे गुणधर्म (metallic character) दर्शवते. अशा प्रकारचे एकल-अणु “पृष्ठभाग रसायनशास्त्र” (surface chemistry) अभ्यास हे शास्त्रज्ञ फ्लेरोव्हियमसारख्या अतिजड मूलद्रव्यांच्या रासायनिक प्रतिक्रियाशीलतेचा तपास करण्याच्या सर्वात जवळचे मार्ग आहेत.