नोबेलियम: एक कृत्रिम मूलद्रव्य
नोबेलियम (No), ज्याचा अणुक्रमांक 102 आहे, हे आवर्त सारणीतील ॲक्टिनाइड मालिकेतील एक कृत्रिम, अत्यंत किरणोत्सर्गी मूलद्रव्य आहे. डायनामाइटचे शोधक आणि नोबेल पारितोषिकांचे संस्थापक अल्फ्रेड नोबेल यांच्या नावावरून याला नाव देण्यात आले आहे. हे मूलद्रव्य पृथ्वीवर नैसर्गिकरित्या आढळत नाही आणि हलक्या मूलद्रव्यांवर प्रवेगित आयनांचा मारा करून अणुसंमेलन प्रतिक्रियांमुळे (nuclear fusion reactions) प्रयोगशाळांमध्ये तयार केले जाते. त्याचे समस्थानिक (isotopes) अत्यंत अस्थिर आहेत, ज्यामध्ये सर्वाधिक काळ टिकणारे समस्थानिक, नोबेलियम-259, चा अर्धायुष्य (half-life) अंदाजे 58 मिनिटे आहे.
नोबेलियमची रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता
ॲक्टिनाइड असल्यामुळे, नोबेलियममध्ये धातूचे गुणधर्म असतील आणि ते सामान्यतः खूप क्रियाशील असेल अशी अपेक्षा आहे. तथापि, त्याच्या कृत्रिम स्वरूपामुळे, अत्यंत कमी उत्पादन प्रमाणामुळे (बहुतेकदा एकावेळी एक अणू) आणि अत्यंत कमी अर्धायुष्यामुळे, त्याचे स्थूल रासायनिक गुणधर्म, जसे की पाणी किंवा हवेबरोबरची स्थूल प्रतिक्रियाशीलता, थेट पाहिली जाऊ शकत नाही. नोबेलियमवरील रासायनिक अभ्यास अत्यंत विशेष तंत्रांचा वापर करून केले जातात, जे वायूमय किंवा जलीय वातावरणातील वैयक्तिक अणू किंवा अणूंच्या लहान गटांचे विश्लेषण करतात.
पाणी आणि हवेबरोबरची आंतरक्रिया
नोबेलियमची पाणी किंवा हवेबरोबरची दृश्यमान प्रतिक्रिया थेट पाहणे अशक्य आहे. जर नोबेलियमची स्थूल प्रमाणात साठवणूक करणे शक्य झाले असते, तर ते ॲक्टिनाइड मालिकेतील इतर विद्युतधनात्मक धातूं प्रमाणे हवा आणि पाण्याबरोबर सहजपणे प्रतिक्रिया देईल अशी शक्यता आहे. युरेनियम आणि थोरियम सारखे धातू, जे ॲक्टिनाइड देखील आहेत, हवेच्या संपर्कात आल्यावर ऑक्सिडायझ होतात आणि पाण्याबरोबर प्रतिक्रिया देतात, विशेषतः गरम झाल्यावर. नोबेलियम, या मालिकेत पुढे असल्याने, धातू म्हणून आणखी क्रियाशील असेल अशी अपेक्षा आहे. तथापि, हे केवळ काल्पनिक आहे, कारण त्याचे अस्तित्व क्षणभंगुर आहे आणि त्याचे रसायनशास्त्र अणुस्तरीयवर अभ्यासले जाते.
विषारीपणा, किरणोत्सर्ग आणि ज्वलनशीलता
किरणोत्सर्ग
नोबेलियम अत्यंत किरणोत्सर्गी आहे. त्याचे सर्व समस्थानिक, प्रामुख्याने अल्फा उत्सर्जन (alpha emission) आणि उत्स्फूर्त विखंडन (spontaneous fission) द्वारे किरणोत्सर्गी क्षय (radioactive decay) करतात. उच्च पातळीचा किरणोत्सर्ग हे त्याचे सर्वात महत्त्वाचे वैशिष्ट्य आहे आणि त्यामुळे अत्यंत धोका निर्माण होतो.
विषारीपणा
त्याच्या तीव्र किरणोत्सर्गामुळे, नोबेलियम अत्यंत विषारी मानले जाते. अगदी कमी प्रमाणात श्वास घेणे, गिळणे किंवा त्वचेद्वारे शोषण यामुळे जैविक ऊतींना (biological tissues) गंभीर किरणोत्सर्गी नुकसान (radiation damage) होते आणि ते प्राणघातक मानले जाते. संशोधन सुविधांमध्ये अगदी कमी प्रमाणात नोबेलियम हाताळण्यासाठी देखील कर्मचार्यांना किरणोत्सर्गाच्या प्रदर्शनापासून वाचवण्यासाठी कठोर सुरक्षा नियम आणि विशेष संरक्षक कवच आवश्यक आहे.
ज्वलनशीलता
धातू असल्याने, वायू किंवा सेंद्रिय संयुगे (organic compounds) जे जळतात, त्यांच्या विपरीत नोबेलियम पारंपारिक अर्थाने ज्वलनशील मानले जात नाही. तथापि, धातू म्हणून त्याची उच्च प्रतिक्रियाशीलता याचा अर्थ असा होईल की जर ते मोठ्या स्वरूपात (bulk form) अस्तित्वात राहू शकले असते, तर ते ऑक्सिजनच्या (हवेतील) उपस्थितीत सहजपणे ऑक्सिडायझ झाले असते. ऑक्सिडेशनची ही प्रक्रिया ‘ज्वलनशीलता’ नसून ऑक्सिजनसोबतची रासायनिक प्रतिक्रिया आहे.
नोबेलियमच्या रसायनशास्त्राचे वैशिष्ट्यीकरण
नोबेलियमचा समावेश असलेल्या सर्वात महत्त्वपूर्ण रासायनिक तपासांपैकी एक म्हणजे जलीय द्रावणात (aqueous solution) त्याच्या स्थिर ऑक्सिडेशन अवस्था (oxidation states) निश्चित करणे. ही सामान्य अर्थाने “प्रतिक्रिया” नसून, त्याच्या मूलभूत रासायनिक वर्तनाचे वैशिष्ट्यीकरण आहे.
शास्त्रज्ञांनी अणुभट्टीतील (nuclear reactions) नोबेलियमच्या अत्यंत कमी अणूंचा वापर करून द्रव-द्रव निष्कर्षण (liquid-liquid extraction) आणि आयन-विनिमय क्रोमॅटोग्राफी (ion-exchange chromatography) तंत्रांचा वापर करून प्रयोग केले. डुबना (रशिया) आणि बर्कले (यूएसए) येथील गटांनी सुरू केलेल्या या अभ्यासांचे उद्दीष्ट हे होते की नोबेलियमचे अणू वेगवेगळ्या रासायनिक वातावरणात कसे वागतात हे पाहणे, ज्यामुळे त्यांची पसंतीची आयनिक अवस्था (ionic state) दिसून येईल.
या आव्हानात्मक प्रयोगांनी असे पुरावे दिले की, इतर अनेक ॲक्टिनाइड्सच्या विपरीत जे प्रामुख्याने त्रिसंयुजी आयन (tripositive ions) तयार करतात (उदा. Am³⁺, Cm³⁺), नोबेलियम जलीय द्रावणात आश्चर्यकारकपणे स्थिर द्विसंयुजी (dipositive) (No²⁺) ऑक्सिडेशन अवस्था दर्शवते. कमी स्थिर No³⁺ स्थितीसोबत No²⁺ आयनची निर्मिती हा एक महत्त्वाचा शोध होता. याने ॲक्टिनाइड्समध्ये एक अद्वितीय रासायनिक वर्तन दर्शविले, जे त्याच्या इलेक्ट्रॉनवरील सापेक्षतावादी परिणामांमुळे अपेक्षित त्रिसंयुजी (trivalency) पासून दूर जाते, ज्यामुळे अतिभारी मूलद्रव्यांच्या रसायनशास्त्राच्या समजात एक महत्त्वाचा टप्पा निश्चित झाला.