पोलोनियम (Po) - उजळणी मार्गदर्शक

परिचय

पोलोनियम (Po) हे अणुक्रमांक 84 असलेले एक दुर्मिळ, अत्यंत किरणोत्सर्गी रासायनिक मूलद्रव्य आहे. त्याच्या उच्च अणुभारांमुळे त्याला जड मूलद्रव्य म्हणून वर्गीकृत केले जाते. निसर्गात त्याची अत्यंत दुर्मिळता आणि त्याच्या सर्व समस्थानिकांचे कमी अर्धायुष्य यामुळे त्याला दुर्मिळ मूलद्रव्य म्हणून वर्गीकृत केले जाते. ते युरेनियम धातूंमध्ये अल्प प्रमाणात आढळते, जे युरेनियम आणि थोरियमच्या किरणोत्सर्गी क्षय मालिकेतील एक मध्यवर्ती उत्पादन म्हणून तयार होते. पोलोनियम हे चाल्कोजेन आहे, जे धातू आणि अधातू दोन्हीचे गुणधर्म दर्शवते, जरी ते बऱ्याचदा धातू मानले जाते.

आवर्त सारणीतील स्थान

• अणुक्रमांक (Z): 84
• गट: 16 (चाल्कोजेन्स)
• आवर्त: 6
• खंड: p-खंड
• इलेक्ट्रॉनिक संरूपण: [Xe] 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁴

किरणोत्सारिता आणि स्थिरता

पोलोनियमची सर्व समस्थानिके किरणोत्सर्गी आहेत.

प्रमुख समस्थानिके आणि क्षय वैशिष्ट्ये:

• सर्वात सामान्य आणि ऐतिहासिकदृष्ट्या महत्त्वाचे समस्थानिक: पोलोनियम-210 (²¹⁰Po)

  • अर्धायुष्य (t₁/₂): अंदाजे 138.376 दिवस
  • क्षयाचा प्रकार: प्रामुख्याने अल्फा (α) क्षय.
  • क्षय समीकरण:

    ²¹⁰₈₄Po \rightarrow ⁴₂He + ²⁰⁶₈₂Pb
    

    (जिथे ⁴₂He हे अल्फा कण दर्शवते, आणि ²⁰⁶₈₂Pb हे स्थिर शिसे-206 आहे).
  • ऊर्जा उत्सर्जन: ²¹⁰Po उच्च-ऊर्जा अल्फा कण (~5.3 MeV) उत्सर्जित करते. त्याची उच्च विशिष्ट क्रियाशीलता (प्रति एकक वस्तुमान क्षयाचे प्रमाण) त्याला उष्णता आणि किरणोत्सर्गाचा एक शक्तिशाली स्रोत बनवते.

• इतर उल्लेखनीय समस्थानिके:

  • पोलोनियम-209 (²⁰⁹Po): पोलोनियम समस्थानिकांमध्ये ज्ञात सर्वात जास्त अर्धायुष्य असलेले, अंदाजे 102 वर्षे. हे प्रामुख्याने अल्फा उत्सर्जनाद्वारे शिसे-205 मध्ये किंवा इलेक्ट्रॉन कॅप्चरद्वारे बिस्मथ-209 मध्ये क्षय पावते.
  • पोलोनियम-208 (²⁰⁸Po): अंदाजे 2.9 वर्षांचे अर्धायुष्य, हे देखील अल्फा उत्सर्जनाद्वारे क्षय पावते.

त्याच्या सर्वात स्थिर समस्थानिकांचे देखील तुलनेने कमी अर्धायुष्य असल्यामुळे, पोलोनियम निसर्गात लक्षणीयरीत्या जमा होत नाही आणि बहुतेक उपयोगांसाठी कृत्रिमरित्या तयार केले जाणे आवश्यक आहे.

वैज्ञानिक महत्त्व

त्याच्या अत्यंत किरणोत्सारिता, उच्च विषारीपणा आणि दुर्मिळतेमुळे पोलोनियमला सामान्य औद्योगिक किंवा व्यावसायिक उपयोग नाहीत. त्याचे वैज्ञानिक महत्त्व प्रामुख्याने याच गुणधर्मांमुळे आहे.

• कृत्रिम उत्पादन: पोलोनियम जवळजवळ पूर्णपणे कृत्रिमरित्या तयार केले जाते, विशेषतः अणुभट्टीमध्ये बिस्मथ-209 च्या न्यूट्रॉन किरणोत्सर्गाद्वारे:

  ²⁰⁹₈₃Bi + ¹₀n \rightarrow ²¹⁰₈₃Bi (\beta\textsuperscript{-} decay) \rightarrow ²¹⁰₈₄Po
  

  ही अभिक्रिया बिस्मथ-210 तयार करते, जे नंतर बीटा-क्षय होऊन पोलोनियम-210 मध्ये रूपांतरित होते.

• न्यूट्रॉन स्रोत: जेव्हा बेरिलियमसोबत मिसळले जाते, तेव्हा ²¹⁰Po एक लहान आणि शक्तिशाली न्यूट्रॉन स्रोत म्हणून कार्य करते ((\alpha,n) अभिक्रियेद्वारे: ⁹₄Be + ⁴₂He \rightarrow ¹²₆C + ¹₀n). हे स्रोत ऐतिहासिकदृष्ट्या यात वापरले जात होते:

  • अणुबॉम्ब प्रवर्तक: विखंडन बॉम्बमध्ये साखळी अभिक्रिया ‘सुरू’ करण्यासाठी.
  • संशोधन आणि कॅलिब्रेशन: लहान, विश्वसनीय न्यूट्रॉन फ्लक्स आवश्यक असलेल्या विविध प्रयोगशाळा आणि औद्योगिक उपयोगांसाठी.

• थर्मोइलेक्ट्रिक ऊर्जा स्रोत: ²¹⁰Po चा तीव्र अल्फा क्षय लक्षणीय उष्णता निर्माण करतो, जी थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर वापरून विद्युत उर्जेमध्ये रूपांतरित केली जाऊ शकते. या गुणधर्माचा यासाठी अभ्यास केला गेला आहे:

  • अंतराळ याने: ऐतिहासिकदृष्ट्या काही सोव्हिएत-काळातील चंद्र आणि अंतराळ मोहिमांमध्ये रेडिओआयसोतोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (RTGs) म्हणून वापरले जात होते, जरी या उद्देशासाठी प्लुटोनियम-238 पेक्षा कमी सामान्य होते.
  • स्थिर विद्युतविरोधी उपकरणे: ²¹⁰Po चा वापर स्थिर विद्युतविरोधी ब्रश आणि उपकरणांमध्ये स्थिर विद्युत निष्प्रभ करण्यासाठी केला गेला आहे, कारण अल्फा कण आसपासच्या हवेचे आयनीकरण करतात. तथापि, सुरक्षिततेच्या कारणांमुळे, आता पर्यायी पद्धतींना प्राधान्य दिले जाते.