फर्मियम (Fm)
प्रस्तावना
फर्मियम (Fm) हे अणुअंक 100 असलेले एक कृत्रिम, किरणोत्सारी, धातू मूलद्रव्य आहे. हे एक युरेनियमपारीय मूलद्रव्य आहे, म्हणजेच याचा अणुअंक 92 (युरेनियम) पेक्षा जास्त आहे, आणि हे ॲक्टिनाइड मालिकेतील आहे. उच्च अणुअंक, पूर्णपणे कृत्रिम स्वरूप (पृथ्वीवर नैसर्गिकरित्या आढळत नाही), आणि त्याच्या सर्व समस्थानिकांचे खूप कमी अर्धायुष्य यामुळे फर्मियमला अत्यंत जड आणि दुर्मिळ मूलद्रव्य म्हणून वर्गीकृत केले जाते, ज्यामुळे ते शोधण्यायोग्य प्रमाणात जमा होऊ शकत नाही. 1952 मध्ये “आयव्ही माईक” थर्मोन्यूक्लियर चाचणीच्या किरणोत्सारी अवशेषांमध्ये याचा शोध लागला.
आवर्त सारणीतील स्थान
अणु गुणधर्म
- अणुअंक (Z): 100
- चिन्ह: Fm
- अणु वस्तुमान: अंदाजे [257] amu (सर्वात स्थिर समस्थानिक, ²⁵⁷Fm चे वस्तुमान)
स्थान
- गट: विशिष्ट गटात समाविष्ट नाही; ॲक्टिनाइड मालिकेचा भाग.
- आवर्तन: 7
- खंड: f-खंड (आतील संक्रमण धातू)
इलेक्ट्रॉन संरूपण
- भूस्तरातील इलेक्ट्रॉन संरूपण: [Rn] 5f¹² 7s² (ॲक्टिनाइड म्हणून त्याच्या स्थितीवर आधारित हा एक सैद्धांतिक अंदाज आहे, तरीही त्याच्या अत्यंत किरणोत्सारिता आणि मर्यादित प्रमाणामुळे प्रायोगिक पडताळणी आव्हानात्मक आहे.)
किरणोत्सारिता आणि स्थिरता
फर्मियमचे सर्व समस्थानिक किरणोत्सारी आहेत आणि त्यांचे अर्धायुष्य कमी असते.
सर्वात स्थिर समस्थानिक
- सर्वात जास्त काळ टिकणारे आणि त्यामुळे “सर्वात स्थिर” ज्ञात समस्थानिक ²⁵⁷Fm आहे.
अर्धायुष्य
- ²⁵⁷Fm: अंदाजे 100.5 दिवस. या तुलनेने जास्त अर्धायुष्यामुळे (इतर जड ॲक्टिनाइड्सच्या तुलनेत) त्याचे रासायनिक वैशिष्ट्यीकरण शक्य झाले.
क्षयाचा प्रकार
- फर्मियम समस्थानिकांचा मुख्यतः अल्फा क्षय (α-क्षय) आणि उत्स्फूर्त विखंडन (SF) द्वारे क्षय होतो.
- ²⁵⁷Fm साठी, मुख्य क्षय पद्धत अल्फा क्षय आहे, जी कॅलिफोर्नियम-253 (²⁵³Cf) मध्ये रूपांतरित होते. तथापि, उत्स्फूर्त विखंडन हा एक महत्त्वपूर्ण स्पर्धात्मक क्षय पद्धत आहे, विशेषतः जड Fm समस्थानिकांसाठी.
- बीटा-मायनस क्षय (β⁻-क्षय) आणि इलेक्ट्रॉन पकड (EC) देखील काही समस्थानिकांमध्ये पाहिले जाते परंतु सामान्यतः अल्फा क्षय किंवा उत्स्फूर्त विखंडनापेक्षा कमी प्रभावी असतात.
वैज्ञानिक महत्त्व
फर्मियम हे त्याच्या अत्यंत दुर्मिळतेमुळे, उच्च किरणोत्सारितेमुळे आणि कमी अर्धायुष्यामुळे निव्वळ वैज्ञानिक स्वारस्याचे आहे, ज्यामुळे त्याचे कोणतेही व्यावहारिक उपयोग शक्य नाहीत.
कृत्रिम उत्पादन
- फर्मियम समस्थानिक अणुभट्ट्यांमध्ये हलक्या ॲक्टिनाइड लक्ष्यांवर (उदा. युरेनियम किंवा प्लुटोनियम) तीव्र न्यूट्रॉन वर्षाव करून, त्यानंतर न्यूट्रॉन कॅप्चरची मालिका आणि नंतरच्या बीटा क्षयाद्वारे तयार केले जातात.
- अणुबॉम्ब स्फोटातही त्याचे उत्पादन होऊ शकते, जसे त्याच्या प्रारंभिक शोधाच्या वेळी झाले.
संशोधन उपयोग
- अणुसंश्लेषण: फर्मियम हे आणखी जड युरेनियमपारीय मूलद्रव्यांच्या संश्लेषणात एक महत्त्वाचे पाऊल म्हणून कार्य करते. Fm लक्ष्यांवर हलक्या आयनांचा वर्षाव करून, शास्त्रज्ञ 100 पेक्षा जास्त अणुअंक असलेले मूलद्रव्ये तयार करण्याचा प्रयत्न करू शकतात.
- विखंडन अभ्यास: फर्मियम समस्थानिकांचे विखंडन गुणधर्म, विशेषतः अल्फा क्षय आणि उत्स्फूर्त विखंडनमधील स्पर्धा, अतिजड केंद्रकांच्या स्थिरता आणि क्षय पद्धती समजून घेण्यासाठी मौल्यवान डेटा प्रदान करते.
- ॲक्टिनाइड रसायनशास्त्र: फर्मियमच्या रासायनिक गुणधर्मांचा अभ्यास केल्याने ॲक्टिनाइड मालिकेतील प्रवृत्ती आणि खूप जड मूलद्रव्यांमधील इलेक्ट्रॉन कक्षांवरील सापेक्षतावादी प्रभावांचा प्रभाव समजून घेण्यास मदत होते. त्याच्या खूप मर्यादित उपलब्धतेमुळे, रासायनिक अभ्यास एका वेळी एका अणूच्या प्रमाणात केले जातात.
सामान्य उपयोगांचा अभाव
- ते ज्या पिकोग्राम प्रमाणात तयार होते, त्याची तीव्र किरणोत्सारिता आणि त्याचे कमी अर्धायुष्य यामुळे, फर्मियमचे कोणतेही औद्योगिक, व्यावसायिक किंवा जैविक उपयोग नाहीत. त्याचे अस्तित्व केवळ मूलभूत वैज्ञानिक संशोधनासाठी आहे.