मेंडेलेव्हियम (Md) समजून घेणे
मेंडेलेव्हियम, ज्याचे चिन्ह Md आहे, हे 101 अणुक्रमांक असलेले एक कृत्रिम, किरणोत्सर्गी रासायनिक मूलद्रव्य आहे. ते आवर्त सारणीतील ॲक्टिनाइड मालिकेशी संबंधित आहे. मेंडेलेव्हियम प्रथम 1955 मध्ये युनिव्हर्सिटी ऑफ कॅलिफोर्निया, बर्कले येथील अमेरिकन शास्त्रज्ञांच्या पथकाने संश्लेषित केले आणि आवर्त सारणीचे जनक दिमित्री मेंडेलेव्ह यांच्या नावावरून त्याचे नाव ठेवले. हेलियम आयनांनी हलक्या ॲक्टिनाइड लक्ष्यांवर (targets) बॉम्बफेक करून होणाऱ्या अणुभट्ट्यांद्वारे (nuclear reactions) ते अत्यंत कमी प्रमाणात, साधारणपणे एका वेळी काही अणू, तयार केले जाते.
रासायनिक अभिक्रियाशीलता
मेंडेलेव्हियम हे एक ॲक्टिनाइड आहे आणि या मालिकेचे वैशिष्ट्य असलेले धातूंचे गुणधर्म दर्शवेल अशी अपेक्षा आहे. ॲक्टिनाइड्स सामान्यतः इलेक्ट्रोपॉझिटिव्ह धातू असतात, म्हणजे ते सहजपणे इलेक्ट्रॉन गमावून धन आयन (positive ions) तयार करतात. मेंडेलेव्हियमचे रासायनिक अभ्यास त्याच्या दुर्मिळता आणि उच्च किरणोत्सर्गीतामुळे ट्रेसर स्तरावर (tracer level) केले गेले आहेत, अनेकदा सह-अवक्षेपण (co-precipitation) आणि आयन-विनिमय क्रोमॅटोग्राफी (ion-exchange chromatography) तंत्रांचा वापर करून.
जलीय द्रावणांमध्ये मेंडेलेव्हियमसाठी सर्वात सामान्य आणि स्थिर ऑक्सिडेशन अवस्था +3 आहे, जी इतर जड ॲक्टिनाइड्स आणि लँथानाइड्ससारखीच आहे. तथापि, मेंडेलेव्हियम एक स्थिर +2 ऑक्सिडेशन अवस्था देखील दर्शवते, जे एक उल्लेखनीय वैशिष्ट्य आहे. +2 अवस्थेची ही असामान्य स्थिरता, जी लँथानाइड युरोपियममध्ये (europium) दिसून येते, ती त्याला त्याच्या काही ॲक्टिनाइड पूर्ववर्तींपासून वेगळे करते आणि ट्रान्सयुरेनिक मूलद्रव्यांच्या (transuranic elements) इलेक्ट्रॉनिक संरचनेत मौल्यवान अंतर्दृष्टी प्रदान करते.
पाणी आणि हवेसोबतची आंतरक्रिया
मेंडेलेव्हियमच्या आतापर्यंत तयार केलेल्या अत्यंत कमी प्रमाणामुळे आणि त्याच्या खूप कमी अर्ध-आयुष्यामुळे (सर्वात जास्त काळ टिकणारे समस्थानिक, Md-258, चे अर्ध-आयुष्य अंदाजे 51.5 दिवस आहे), मॅक्रोस्कोपिक नमुने उपलब्ध नाहीत. त्यामुळे, पाणी किंवा हवेसोबत त्याची एकूण अभिक्रियाशीलता (bulk reactivity) थेट पाहिली गेलेली नाही.
तथापि, ॲक्टिनाइड म्हणून त्याच्या स्थितीनुसार, तो एक अत्यंत अभिक्रियाशील धातू असेल असे भाकीत केले जाते. जर मॅक्रोस्कोपिक प्रमाणात अस्तित्व असते, तर मेंडेलेव्हियम हवेतील ऑक्सिजनशी सहजपणे अभिक्रिया करून ऑक्साईड्स (oxides) तयार करेल आणि पाण्यासोबत हायड्रोजन वायू आणि मेंडेलेव्हियम हायड्रॉक्साईड (Mendelevium hydroxide) तयार करेल, जसे ॲक्टिनाइड मालिकेतील इतर इलेक्ट्रोपॉझिटिव्ह धातू करतात. सोडियम किंवा कॅल्शियमसारख्या अत्यंत अभिक्रियाशील धातूंच्या अभिक्रियांसारख्याच या अभिक्रिया घडतील, जरी त्याच्या भाकीत केलेल्या इलेक्ट्रोपॉझिटिव्हिटीमुळे त्या संभाव्यतः खूप वेगवान प्रमाणात असतील.
विषारीपणा आणि किरणोत्सर्गीता
मेंडेलेव्हियमचे सर्व ज्ञात समस्थानिक अत्यंत किरणोत्सर्गी आणि अस्थिर आहेत. ही अत्यंत किरणोत्सर्गीता मेंडेलेव्हियमला अंतर्गतपणे विषारी बनवते. मेंडेलेव्हियमच्या कोणत्याही संपर्कात आल्यास, अगदी सूक्ष्म प्रमाणातही, त्याच्या किरणोत्सर्गी ऱ्हासादरम्यान उत्सर्जित होणाऱ्या आयनीकारक प्रारणामुळे (ionizing radiation) आरोग्यासाठी महत्त्वपूर्ण धोका निर्माण होईल. मेंडेलेव्हियमच्या विषारीपणाबाबतची मुख्य चिंता ही त्याच्या किरणोत्सर्गीतेमुळे आहे, त्याच्या कोणत्याही आंतरिक रासायनिक विषारीपणामुळे नाही, जो तुलनेत दुय्यम आहे. या मूलद्रव्याच्या अगदी ट्रेस प्रमाणाचे (trace amounts) व्यवस्थापन करण्यासाठी कठोर सुरक्षा प्रोटोकॉल आणि विशेष सुविधा आवश्यक आहेत.
ज्वलनशीलता
मेंडेलेव्हियमची ज्वलनशीलता (flammability) मॅक्रोस्कोपिक प्रमाणात तयार करण्याच्या अक्षमतेमुळे पाहिली किंवा वैशिष्ट्यीकृत केलेली नाही. तथापि, जर पुरेसे साहित्य उपलब्ध असते, तर अत्यंत अभिक्रियाशील धातूंचे बारीक विभागलेले स्वरूप (finely divided forms) अनेकदा पायरोफोरिक (pyrophoric) असतात, म्हणजे ते हवेत आपोआप पेटू शकतात. मेंडेलेव्हियमची भाकीत केलेली इलेक्ट्रोपॉझिटिव्हिटी लक्षात घेता, ते अशी अभिक्रियाशीलता दर्शवेल हे संभाव्य आहे, परंतु हा एक सैद्धांतिक विचार (theoretical consideration) राहतो.
प्रमुख रासायनिक निरीक्षण
मेंडेलेव्हियमशी संबंधित सर्वात महत्त्वपूर्ण रासायनिक निरीक्षणांपैकी एक म्हणजे त्याच्या स्थिर +2 ऑक्सिडेशन अवस्थेची स्थापना. सुरुवातीच्या रासायनिक वैशिष्ट्यीकरण प्रयोगांमध्ये, मेंडेलेव्हियम प्रामुख्याने Md(III) आयन म्हणून अस्तित्वात असल्याचे दिसून आले. तथापि, नंतरच्या प्रयोगांनी दाखवून दिले की Md(III) ला जलीय द्रावणात (aqueous solution) मजबूत अपचायक (reducing agents) जसे की समेरियम(II) आयन ($\text{Sm}^{2+}$) वापरून Md(II) मध्ये सहजपणे अपचयित (reduced) केले जाऊ शकते.
उदाहरणार्थ, हे अपचयन संकल्पनात्मकरीत्या असे दर्शविले जाऊ शकते:
$\text{Md}^{3+} (aq) + \text{reducing\ agent} \rightarrow \text{Md}^{2+} (aq)$
तुलनेने स्थिर $\text{Md}^{2+}$ आयनचे हे निरीक्षण महत्त्वपूर्ण होते. यावरून असे सूचित झाले की मेंडेलेव्हियममधील 5f इलेक्ट्रॉन सबशेल (subshell) जवळजवळ भरलेला आहे, ज्यामुळे बाहेरील दोन व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन (valence electrons) गमावून +2 अवस्था प्राप्त करणे मूलद्रव्यासाठी ऊर्जादृष्ट्या अनुकूल आहे, जसे यटर्बियम (ytterbium) किंवा युरोपियम (europium) सारखी मूलद्रव्ये लँथानाइड मालिकेत वागतात. या रासायनिक वर्तनाने ॲक्टिनाइड मालिकेतील इलेक्ट्रॉनिक संरचना आणि ट्रेंड (trends) समजून घेण्यासाठी महत्त्वपूर्ण पुरावे दिले.