निहोनियम

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Nihonium
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निहोनियम (Nihonium) एक संश्लेषित रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Nh है और परमाणु क्रमांक 113 है। यह अत्यधिक रेडियोधर्मी है: इसका सबसे स्थिर ज्ञात समस्थानिक, निहोनियम-286, का अर्ध-आयु काल लगभग 10 सेकंड है। आवर्त सारणी में, निहोनियम p-ब्लॉक में स्थित एक ट्रांसएक्टिनाइड तत्व है। यह आवर्त 7 और समूह 13 का सदस्य है।

निहोनियम के निर्माण की सूचना पहली बार 14 जुलाई और 10 अगस्त 2003 के बीच रूस के डुबना स्थित Joint Institute for Nuclear Research (JINR) में एक रूसी-अमेरिकी सहयोग द्वारा, लिवरमोर, कैलिफोर्निया स्थित Lawrence Livermore National Laboratory के सहयोग से किए गए प्रयोगों में मिली थी, और 23 जुलाई 2004 को जापान के वाको में रिकेन के जापानी वैज्ञानिकों की एक टीम द्वारा इसकी सूचना दी गई। बाद के वर्षों में उनके दावों की पुष्टि में संयुक्त राज्य अमेरिका, जर्मनी, स्वीडन और चीन के स्वतंत्र वैज्ञानिकों के दलों के साथ-साथ रूस और जापान के मूल दावेदार भी शामिल थे। 2015 में, IUPAC/IUPAP Joint Working Party ने तत्व को मान्यता दी और खोज की प्राथमिकता तथा नामकरण का अधिकार रिकेन को सौंप दिया। रिकेन टीम ने 2016 में निहोनियम नाम का सुझाव दिया, जिसे उसी वर्ष अनुमोदित किया गया। यह नाम निहोन के सामान्य जापानी नाम से आया है।

निहोनियम के बारे में बहुत कम जानकारी है, क्योंकि इसे केवल बहुत कम मात्रा में बनाया गया है जो सेकंडों में क्षय हो जाता है। कुछ सुपरहेवी न्यूक्लाइड्स, जिनमें कुछ निहोनियम समस्थानिक भी शामिल हैं, के असामान्य रूप से लंबे जीवनकाल की व्याख्या स्थिरता के द्वीप (island of stability) सिद्धांत द्वारा की जाती है। अब तक के प्रयोगों ने इस सिद्धांत का समर्थन किया है, जिसमें पुष्टि किए गए निहोनियम समस्थानिकों की अर्ध-आयु मिलीसेकंड से बढ़कर सेकंड तक हो गई है जैसे-जैसे न्यूट्रॉन जोड़े गए और द्वीप के करीब पहुँचा गया। निहोनियम के गुण इसके समरूप तत्वों बोरॉन, एल्युमीनियम, गैलियम, इंडियम और थैलियम के समान होने की गणना की गई है। बोरॉन को छोड़कर सभी पश्च-संक्रमण धातु हैं, और निहोनियम के भी एक पश्च-संक्रमण धातु होने की उम्मीद है। इसे उनसे कई बड़े अंतर भी दिखाने चाहिए; उदाहरण के लिए, निहोनियम को थैलियम की तरह +3 अवस्था के बजाय +1 ऑक्सीकरण अवस्था में अधिक स्थिर होना चाहिए, लेकिन +1 अवस्था में निहोनियम को थैलियम की तुलना में चांदी और एस्टाटीन की तरह अधिक व्यवहार करना चाहिए। प्रारंभिक प्रयोगों ने दिखाया है कि मौलिक निहोनियम बहुत अधिक वाष्पशील नहीं है, और यह अपने हल्के समरूप थैलियम की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील है।

परिचय

इतिहास

यह भी देखें: Discoveries of the chemical elements

प्रारंभिक संकेत

तत्व 107 से 112 का संश्लेषण 1981 से 1996 तक डार्मस्टैड, जर्मनी में GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research में किया गया था। ये तत्व कोल्ड फ्यूजन[note 1] प्रतिक्रियाओं द्वारा किए गए थे, जिसमें सीसा और बिस्मथ से बने लक्ष्यों, जो 82 प्रोटॉन के स्थिर विन्यास के आसपास हैं, पर चौथे आवर्त के तत्वों के भारी आयनों की बमबारी की जाती है। यह लक्ष्यों के नाभिक की स्थिरता के कारण कम उत्तेजना ऊर्जा वाले संलयित नाभिक बनाता है, जिससे सुपरहेवी तत्वों की उपज काफी बढ़ जाती है। कोल्ड फ्यूजन का बीड़ा 1974 में सोवियत संघ के डुबना स्थित Joint Institute for Nuclear Research (JINR) में यूरी ओगानेसियन और उनकी टीम ने उठाया था। कोल्ड फ्यूजन प्रतिक्रियाओं से उपज परमाणु क्रमांक बढ़ने के साथ काफी कम होती गई; परिणामी नाभिक गंभीर रूप से न्यूट्रॉन-कमी वाले और अल्पकालिक थे। GSI टीम ने 1998 और 2003 में कोल्ड फ्यूजन के माध्यम से तत्व 113 को संश्लेषित करने का प्रयास किया, जिसमें बिस्मथ-209 पर जस्ता-70 की बमबारी की गई; दोनों प्रयास असफल रहे।[4][5]

इस समस्या का सामना करते हुए, JINR में ओगानेसियन और उनकी टीम ने पुरानी हॉट फ्यूजन तकनीक पर अपना ध्यान फिर से केंद्रित किया, जिसमें भारी एक्टिनाइड लक्ष्यों पर हल्के आयनों की बमबारी की जाती थी। कैल्शियम-48 को एक आदर्श प्रोजेक्टाइल के रूप में सुझाया गया था, क्योंकि यह एक हल्के तत्व के लिए बहुत न्यूट्रॉन-समृद्ध है (पहले से ही न्यूट्रॉन-समृद्ध एक्टिनाइड्स के साथ संयुक्त) और उत्पादित न्यूक्लाइड्स की न्यूट्रॉन कमियों को कम करेगा। दोहरा जादुई होने के कारण, यह संलयित नाभिकों को स्थिरता में लाभ प्रदान करेगा। लिवरमोर, कैलिफोर्निया स्थित Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) की टीम के सहयोग से, उन्होंने तत्व 114 (जिसके एक जादुई संख्या होने, एक प्रोटॉन शेल को बंद करने और तत्व 113 से अधिक स्थिर होने की भविष्यवाणी की गई थी) पर एक प्रयास किया।[4]

1998 में, JINR–LLNL सहयोग ने तत्व 114 पर अपना प्रयास शुरू किया, जिसमें प्लूटोनियम-244 के लक्ष्य पर कैल्शियम-48 के आयनों की बमबारी की गई:[4]

244 + 48 → 292114* → 290114 + 2 neutron + e− → 290113 + νe ?

एक एकल परमाणु देखा गया जिसे समस्थानिक 289114 माना गया: परिणाम जनवरी 1999 में प्रकाशित हुए।[6] इस प्रतिक्रिया को दोहराने के कई प्रयासों के बावजूद, इन क्षय गुणों वाला एक समस्थानिक कभी नहीं मिला, और इस गतिविधि की सटीक पहचान अज्ञात है।[7] Sigurd Hofmann और अन्य द्वारा 2016 का एक पेपर मानता है कि 1998 के परिणाम की सबसे संभावित व्याख्या यह है कि उत्पादित यौगिक नाभिक द्वारा दो न्यूट्रॉन उत्सर्जित किए गए थे, जिससे 290114 और इलेक्ट्रॉन कैप्चर के माध्यम से 290113 प्राप्त हुआ, जबकि अन्य सभी उत्पादित श्रृंखलाओं में अधिक न्यूट्रॉन उत्सर्जित हुए थे। यह तत्व 113 के एक समस्थानिक से क्षय श्रृंखला की पहली रिपोर्ट रही होगी, लेकिन उस समय इसे मान्यता नहीं मिली थी, और यह असाइनमेंट अभी भी अनिश्चित है। मार्च 1999 में 242Pu + 48Ca प्रतिक्रिया में JINR टीम द्वारा देखी गई एक समान लंबी अवधि की गतिविधि 287114 के इलेक्ट्रॉन-कैप्चर बेटी, 287113 के कारण हो सकती है; यह असाइनमेंट भी अस्थायी है।

JINR–LLNL सहयोग

तत्व 114 की अब पुष्टि हो चुकी खोज जून 1999 में हुई थी जब JINR टीम ने 1998 की पहली 244Pu + 48Ca प्रतिक्रिया को दोहराया;[8][9] इसके बाद, JINR टीम ने 2000 और 2002 में क्रमशः 248Cm + 48Ca और 249Cf + 48Ca प्रतिक्रियाओं के माध्यम से तत्वों 116 और 118 को संश्लेषित करने के लिए उसी हॉट फ्यूजन तकनीक का उपयोग किया। फिर उन्होंने लापता विषम-क्रमांक वाले तत्वों पर अपना ध्यान केंद्रित किया, क्योंकि विषम प्रोटॉन और संभवतः न्यूट्रॉन सहज विखंडन द्वारा क्षय में बाधा डालेंगे और लंबे क्षय श्रृंखलाओं का परिणाम देंगे।[4][10]

तत्व 113 की पहली रिपोर्ट अगस्त 2003 में थी, जब इसे तत्व 115 के अल्फा क्षय उत्पाद के रूप में पहचाना गया था। तत्व 115 का उत्पादन अमेरिसियम-243 के लक्ष्य पर कैल्शियम-48 प्रोजेक्टाइल की बमबारी करके किया गया था। JINR–LLNL सहयोग ने फरवरी 2004 में अपने परिणाम प्रकाशित किए:[10]

243 + 48 → 291115* → 288115 + 3 neutron → 284113 + alpha
243 + 48 → 291115* → 287115 + 4 neutron → 283113 + alpha

चार और अल्फा क्षय देखे गए, जो तत्व 105, डबनियम के समस्थानिकों के सहज विखंडन के साथ समाप्त हुए।[10]

रिकेन

जबकि JINR–LLNL सहयोग 48Ca के साथ संलयन प्रतिक्रियाओं का अध्ययन कर रहा था, जापान के वाको में रिकेन निशिना सेंटर फॉर एक्सीलरेटर-बेस्ड साइंस में कोसुके मोरीता के नेतृत्व में जापानी वैज्ञानिकों की एक टीम कोल्ड फ्यूजन प्रतिक्रियाओं का अध्ययन कर रही थी। मोरीता ने रिकेन में अपनी टीम शुरू करने से पहले JINR में सुपरहेवी तत्वों के संश्लेषण का अध्ययन किया था। 2001 में, उनकी टीम ने तत्वों 108, 110, 111 और 112 की GSI की खोजों की पुष्टि की। फिर उन्होंने तत्व 113 पर एक नया प्रयास किया, उसी 209Bi + 70Zn प्रतिक्रिया का उपयोग करके जिसे GSI ने 1998 में असफल रूप से प्रयास किया था। कैल्शियम-48 के साथ JINR की हॉट फ्यूजन तकनीक की तुलना में अपेक्षित बहुत कम उपज के बावजूद, रिकेन टीम ने कोल्ड फ्यूजन का उपयोग करना चुना क्योंकि संश्लेषित समस्थानिक ज्ञात बेटी न्यूक्लाइड्स में अल्फा क्षय करेंगे और खोज को बहुत अधिक निश्चित बना देंगे, और रेडियोधर्मी लक्ष्यों के उपयोग की आवश्यकता नहीं होगी।[11] विशेष रूप से, इस प्रतिक्रिया में उत्पादित होने वाला समस्थानिक 278113 ज्ञात 266Bh में क्षय होगा, जिसे 2000 में बर्कले में लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी (LBNL) की एक टीम द्वारा संश्लेषित किया गया था।[12]

रिकेन में 209Bi पर 70Zn की बमबारी सितंबर 2003 में शुरू हुई।[13] टीम ने जुलाई 2004 में 278113 का एक एकल परमाणु पता लगाया और उस सितंबर में अपने परिणाम प्रकाशित किए:[14]

209 + 70 → 279113* → 278113 + neutron

रिकेन टीम ने 278113 से चार अल्फा क्षय देखे, जिससे एक क्षय श्रृंखला बनी जो 274Rg, 270Mt और 266Bh से होकर गुजरी और 262Db के सहज विखंडन के साथ समाप्त हुई।[14] उन्होंने 278113 के अल्फा क्षय के लिए जो क्षय डेटा देखा, वह 2000 के डेटा से मेल खाता था, जिससे उनके दावे को समर्थन मिला। इसकी बेटी 262Db का सहज विखंडन पहले ज्ञात नहीं था; अमेरिकी टीम ने इस न्यूक्लाइड से केवल अल्फा क्षय देखा था।[12]

पुष्टि की राह

जब किसी नए तत्व की खोज का दावा किया जाता है, तो इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) और इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड फिजिक्स (IUPAP) की जॉइंट वर्किंग पार्टी (JWP) नए तत्व की खोज के लिए अपने मानदंडों के अनुसार दावों की जांच करती है, और तत्वों के लिए वैज्ञानिक प्राथमिकता और नामकरण अधिकारों का निर्णय लेती है। JWP मानदंडों के अनुसार, एक खोज को यह प्रदर्शित करना चाहिए कि तत्व का परमाणु क्रमांक सभी पहले देखे गए मानों से भिन्न है। इसे अन्य प्रयोगशालाओं द्वारा भी दोहराया जाना चाहिए, हालांकि इस आवश्यकता को वहां माफ कर दिया गया है जहां डेटा बहुत उच्च गुणवत्ता का है। इस तरह के प्रदर्शन को नए तत्व के गुणों, या तो भौतिक या रासायनिक, को स्थापित करना चाहिए और यह स्थापित करना चाहिए कि वे एक अज्ञात तत्व के हैं। परमाणु क्रमांक प्रदर्शित करने के लिए उपयोग की जाने वाली मुख्य तकनीकें क्रॉस-प्रतिक्रियाएं (विभिन्न प्रतिक्रिया द्वारा उत्पादित अन्य न्यूक्लाइड्स के माता-पिता या बेटियों के रूप में दावा किए गए न्यूक्लाइड्स बनाना) और ज्ञात बेटी न्यूक्लाइड्स के लिए क्षय श्रृंखलाओं को एंकर करना है। JWP के लिए, पुष्टि में प्राथमिकता मूल दावे की तारीख से पहले आती है। दोनों टीमों ने इन तरीकों से अपने परिणामों की पुष्टि करने के लिए कदम उठाए।[15]

2004–2008

जून 2004 और फिर दिसंबर 2005 में, JINR–LLNL सहयोग ने 288115 के अंतिम क्षय उत्पाद, 268Db पर रासायनिक प्रयोग करके तत्व 113 की खोज के लिए अपने दावे को मजबूत किया। यह मूल्यवान था क्योंकि इस क्षय श्रृंखला में कोई भी न्यूक्लाइड पहले ज्ञात नहीं था, इसलिए उनका दावा किसी पिछले प्रयोगात्मक डेटा द्वारा समर्थित नहीं था, और रासायनिक प्रयोग उनके दावे के लिए मामले को मजबूत करेंगे, क्योंकि डबनियम का रसायन विज्ञान ज्ञात है। 268Db को अंतिम क्षय उत्पादों को निकालकर, सहज विखंडन (SF) गतिविधियों को मापकर और यह पुष्टि करने के लिए रासायनिक पहचान तकनीकों का उपयोग करके सफलतापूर्वक पहचाना गया कि वे एक समूह 5 तत्व की तरह व्यवहार करते हैं (डबनियम को समूह 5 में जाना जाता है)।[16][17] प्रस्तावित 268Db के लिए अर्ध-आयु और क्षय मोड दोनों की पुष्टि की गई, जो तत्वों 115 और 113 के लिए क्रमशः माता-पिता और बेटी नाभिक के असाइनमेंट का समर्थन करता है।[17][18] JINR में 2005 के आगे के प्रयोगों ने देखे गए क्षय डेटा की पुष्टि की।[12]

नवंबर और दिसंबर 2004 में, रिकेन टीम ने 205Tl + 70Zn प्रतिक्रिया का अध्ययन किया, जिसमें जस्ता बीम को बिस्मथ लक्ष्य के बजाय थैलियम लक्ष्य पर लक्षित किया गया, ताकि 278113 की तत्काल बेटी के रूप में 274Rg का सीधे उत्पादन करने के लिए क्रॉस-बमबारी में प्रयास किया जा सके। प्रतिक्रिया असफल रही, क्योंकि थैलियम लक्ष्य आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले सीसा और बिस्मथ लक्ष्यों की तुलना में भौतिक रूप से कमजोर था, और यह काफी खराब हो गया और मोटाई में गैर-समान हो गया। इस कमजोरी के कारण अज्ञात हैं, यह देखते हुए कि थैलियम का गलनांक बिस्मथ से अधिक होता है।[19] रिकेन टीम ने फिर मूल 209Bi + 70Zn प्रतिक्रिया को दोहराया और अप्रैल 2005 में 278113 का दूसरा परमाणु उत्पादित किया, एक क्षय श्रृंखला के साथ जो फिर से 262Db के सहज विखंडन के साथ समाप्त हुई। उनके द्वारा देखे गए क्षय डेटा पहली श्रृंखला से थोड़े अलग थे: यह इसलिए हो सकता है क्योंकि एक अल्फा कण अपनी पूरी ऊर्जा जमा किए बिना डिटेक्टर से बच गया, या क्योंकि कुछ मध्यवर्ती क्षय उत्पाद मेटास्टेबल आइसोमेरिक अवस्थाओं में बने थे।[12]

2006 में, लानझोऊ, चीन में हैवी आयन रिसर्च फैसिलिटी की एक टीम ने 243Am + 26Mg प्रतिक्रिया की जांच की, जिसमें 266Bh के चार परमाणु उत्पादित हुए। सभी चार श्रृंखलाएं 262Db के अल्फा क्षय के साथ शुरू हुईं; तीन श्रृंखलाएं वहां सहज विखंडन के साथ समाप्त हुईं, जैसा कि रिकेन में देखी गई 278113 श्रृंखलाओं में हुआ था, जबकि शेष एक 258Lr के लिए एक और अल्फा क्षय के माध्यम से जारी रही, जैसा कि LBNL में देखी गई 266Bh श्रृंखलाओं में हुआ था।[15]

जून 2006 में, JINR–LLNL सहयोग ने त्वरित कैल्शियम-48 नाभिक के साथ नेप्च्यूनियम-237 लक्ष्य पर बमबारी करके सीधे तत्व 113 का एक नया समस्थानिक संश्लेषित करने का दावा किया:

237 + 48 → 285113* → 282113 + 3 neutron

282113 के दो परमाणु पाए गए। इस प्रयोग का उद्देश्य उन समस्थानिकों 281113 और 282113 को संश्लेषित करना था जो हॉट फ्यूजन (283113 और 284113) और कोल्ड फ्यूजन (278113) के माध्यम से उत्पादित समस्थानिकों के बीच के अंतर को भरेंगे। पांच अल्फा क्षय के बाद, ये न्यूक्लाइड्स लॉरेनशियम के ज्ञात समस्थानिकों तक पहुंच जाएंगे, यह मानते हुए कि क्षय श्रृंखलाएं सहज विखंडन द्वारा समय से पहले समाप्त नहीं हुई थीं। पहली क्षय श्रृंखला चार अल्फा क्षय के बाद विखंडन में समाप्त हुई, संभवतः 266Db या इसके इलेक्ट्रॉन-कैप्चर बेटी 266Rf से उत्पन्न हुई। दूसरी श्रृंखला में चार अल्फा क्षय के बाद भी सहज विखंडन नहीं देखा गया। प्रत्येक श्रृंखला में पांचवां अल्फा क्षय छूट सकता था, क्योंकि 266Db सैद्धांतिक रूप से अल्फा क्षय से गुजर सकता है, जिस स्थिति में पहली क्षय श्रृंखला ज्ञात 262Lr या 262No पर समाप्त हो सकती थी और दूसरी ज्ञात लंबी अवधि के 258Md तक जारी रह सकती थी, जिसकी अर्ध-आयु 51.5 दिन है, जो प्रयोग की अवधि से अधिक है: यह इस श्रृंखला में सहज विखंडन घटना की कमी की व्याख्या करेगा। लंबी अवधि के अल्फा क्षय का प्रत्यक्ष पता न चलने के कारण, ये व्याख्याएं अपुष्ट बनी हुई हैं, और हॉट फ्यूजन द्वारा उत्पादित किसी भी सुपरहेवी न्यूक्लाइड और न्यूक्लाइड्स के चार्ट के मुख्य ज्ञात निकाय के बीच अभी भी कोई ज्ञात कड़ी नहीं है।[20]

2009–2015

JWP ने 2011 में तत्वों 113–116 और 118 पर अपनी रिपोर्ट प्रकाशित की। इसने JINR–LLNL सहयोग को तत्वों 114 और 116 की खोज का श्रेय दिया, लेकिन तत्व 113 के लिए किसी भी टीम के दावे को स्वीकार नहीं किया और न ही तत्वों 115 और 118 के लिए JINR–LLNL के दावों को स्वीकार किया। तत्वों 115 और 113 के लिए JINR–LLNL का दावा उनके उप-उत्पाद (daughter) डबनियम (dubnium) की रासायनिक पहचान पर आधारित था, लेकिन JWP ने आपत्ति जताई कि वर्तमान सिद्धांत सुपरहैवी ग्रुप 4 और ग्रुप 5 के तत्वों के बीच उनके रासायनिक गुणों के आधार पर पर्याप्त विश्वास के साथ अंतर नहीं कर सकता ताकि इस असाइनमेंट की अनुमति दी जा सके।[12] तत्व 115 की क्षय श्रृंखला (decay chain) के सभी नाभिकों के क्षय गुणों को JINR प्रयोगों से पहले वर्णित नहीं किया गया था, एक ऐसी स्थिति जिसे JWP आम तौर पर "परेशान करने वाली, लेकिन जरूरी नहीं कि अनन्य" मानता है, और उत्पादित परमाणुओं की कम संख्या के साथ, जिनमें न तो ज्ञात उप-उत्पाद थे और न ही क्रॉस-रिएक्शन, JWP ने माना कि उनके मानदंड पूरे नहीं हुए थे।[12] JWP ने रिकेन (Riken) टीम के दावे को भी स्वीकार नहीं किया, जिसका कारण क्षय डेटा में विसंगतियां, तत्व 113 के उत्पादित परमाणुओं की कम संख्या, और ज्ञात समस्थानिकों (isotopes) के साथ स्पष्ट एंकरों की कमी थी।[12]

2009 की शुरुआत में, रिकेन टीम ने 248Cm + 23Na प्रतिक्रिया में सीधे क्षय उत्पाद 266Bh को संश्लेषित किया ताकि क्रॉस-बॉम्बार्डमेंट के रूप में 278113 के साथ इसके संबंध को स्थापित किया जा सके। उन्होंने 262Db का शाखित क्षय (branched decay) भी स्थापित किया, जो कभी-कभी स्वतः विखंडन (spontaneous fission) से गुजरता था और कभी-कभी 258Lr में पहले से ज्ञात अल्फा क्षय से गुजरता था।[21][22]

2009 के अंत में, JINR–LLNL सहयोग ने तत्व 117 का उत्पादन करने के प्रयास में 249Bk + 48Ca प्रतिक्रिया का अध्ययन किया, जो तत्वों 115 और 113 में क्षय होकर क्रॉस-रिएक्शन में उनके दावों को मजबूत करेगा। अब उनके साथ Oak Ridge National Laboratory (ORNL) और Vanderbilt University (दोनों टेनेसी, संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थित) के वैज्ञानिक भी शामिल हो गए,[4] जिन्होंने आवर्त सारणी के सबसे भारी तत्वों को संश्लेषित करने के लिए JINR के कैल्शियम-48 अभियान को पूरा करने के लिए आवश्यक दुर्लभ और अत्यधिक रेडियोधर्मी berkelium लक्ष्य प्राप्त करने में मदद की।[4] तत्व 117 के दो समस्थानिकों को संश्लेषित किया गया, जो तत्व 115 और फिर तत्व 113 में क्षय हुए:[23]

249 + 48 → 297117* → 294117 + 3 neutron → 290115 + α → 286113 + α
249 + 48 → 297117* → 293117 + 4 neutron → 289115 + α → 285113 + α

उत्पादित नए समस्थानिक 285113 और 286113 पहले से दावा किए गए 282113, 283113, और 284113 के साथ ओवरलैप नहीं करते थे, इसलिए इस प्रतिक्रिया का उपयोग 2003 या 2006 के दावों की पुष्टि करने के लिए क्रॉस-बॉम्बार्डमेंट के रूप में नहीं किया जा सका।[15]

मार्च 2010 में, रिकेन टीम ने उन्नत उपकरणों के साथ 205Tl + 70Zn प्रतिक्रिया के माध्यम से सीधे 274Rg को संश्लेषित करने का फिर से प्रयास किया; वे फिर से विफल रहे और उन्होंने इस क्रॉस-बॉम्बार्डमेंट मार्ग को छोड़ दिया।[19]

जिंक प्रोजेक्टाइल के साथ बिस्मथ के 450 और दिनों के विकिरण के बाद, रिकेन ने अगस्त 2012 में एक और 278113 परमाणु का उत्पादन और पहचान की।[24] हालांकि 2011 Tōhoku earthquake and tsunami के बाद से बिजली की कीमतें बढ़ गई थीं, और रिकेन ने पैसे बचाने के लिए त्वरक (accelerator) कार्यक्रमों को बंद करने का आदेश दिया था, मोरीटा की टीम को एक प्रयोग जारी रखने की अनुमति दी गई थी, और उन्होंने तत्व 113 के अपने संश्लेषण की पुष्टि करने का प्रयास चुना।[25] इस मामले में, छह अल्फा क्षय की एक श्रृंखला देखी गई, जो mendelevium के एक समस्थानिक तक ले गई:

278113 → 274 + alpha → 270 + alpha → 266 + alpha → 262 + alpha → 258 + alpha → 254 + alpha

यह क्षय श्रृंखला रिकेन में पिछले अवलोकनों से मुख्य रूप से 262Db के क्षय मोड में भिन्न थी, जिसे पहले स्वतः विखंडन से गुजरते हुए देखा गया था, लेकिन इस मामले में इसके बजाय अल्फा क्षय हुआ; 262Db का 258Lr में अल्फा क्षय सुविदित है। टीम ने आकस्मिक संयोग की संभावना की गणना 10−28 की, जो पूरी तरह से नगण्य है।[24] परिणामी 254Md परमाणु फिर electron capture के माध्यम से 254Fm में बदल गया, जो श्रृंखला में सातवें अल्फा क्षय से गुजरकर दीर्घकालिक 250Cf में बदल गया, जिसकी अर्ध-आयु (half-life) लगभग तेरह वर्ष है।[26]

249Bk + 48Ca प्रयोग को 2012 और 2013 में JINR में सुसंगत परिणामों के साथ दोहराया गया, और फिर 2014 में GSI में भी दोहराया गया।[15] अगस्त 2013 में, Lund University (लुंड, स्वीडन) और GSI के शोधकर्ताओं की एक टीम ने घोषणा की कि उन्होंने 2003 के 243Am + 48Ca प्रयोग को दोहराया है, जिससे JINR–LLNL सहयोग के निष्कर्षों की पुष्टि हुई।[13][27] उसी वर्ष, 2003 के प्रयोग को JINR में दोहराया गया था, जिसमें अब 289115 समस्थानिक भी बनाया गया जो तत्व 117 समस्थानिक 293117 की उनकी खोज की पुष्टि करने के लिए क्रॉस-बॉम्बार्डमेंट के रूप में काम कर सकता था, साथ ही इसकी क्षय श्रृंखला के हिस्से के रूप में इसके उप-उत्पाद 285113 की भी पुष्टि कर सकता था।[15] 288115 और इसके उप-उत्पादों की पुष्टि LBNL की टीम द्वारा अगस्त 2015 में प्रकाशित की गई थी।[28]

खोजों का अनुमोदन

दिसंबर 2015 में, एक नई JWP रिपोर्ट के निष्कर्ष IUPAC द्वारा एक प्रेस विज्ञप्ति में प्रकाशित किए गए, जिसमें तत्व 113 रिकेन को दिया गया; तत्व 115, 117, और 118 JINR से जुड़े सहयोगों को दिए गए।[29] IUPAC और IUPAP द्वारा एक संयुक्त 2016 घोषणा JWP रिपोर्टों के प्रकाशन के साथ मेल खाने के लिए निर्धारित की गई थी, लेकिन IUPAC ने अकेले ही जल्दी रिलीज करने का निर्णय लिया क्योंकि रिकेन को तत्व 113 का श्रेय दिए जाने की खबर जापानी समाचार पत्रों में लीक हो गई थी।[30] इतिहास में पहली बार, एशियाई भौतिकविदों की एक टीम एक नए तत्व का नाम रखेगी।[29] JINR ने तत्व 113 को रिकेन को दिए जाने को अप्रत्याशित माना, उन्होंने 2003 में तत्वों 115 और 113 के अपने उत्पादन का हवाला दिया, और तत्वों 103, 104, और 105 के उदाहरणों की ओर इशारा किया जहां IUPAC ने JINR और LBNL को संयुक्त श्रेय दिया था। उन्होंने कहा कि वे IUPAC के निर्णय का सम्मान करते हैं, लेकिन JWP रिपोर्टों के आधिकारिक प्रकाशन के लिए अपनी स्थिति का निर्धारण सुरक्षित रखते हैं।[31]

पूर्ण JWP रिपोर्ट 21 जनवरी 2016 को प्रकाशित की गई थी। JWP ने तत्व 113 की खोज को मान्यता दी, और रिकेन को प्राथमिकता दी। उन्होंने उल्लेख किया कि हालांकि 278113 की क्षय श्रृंखला में प्रत्येक न्यूक्लाइड की व्यक्तिगत क्षय ऊर्जा असंगत थी, लेकिन उनका योग अब सुसंगत होने की पुष्टि की गई है, जो दृढ़ता से सुझाव देता है कि 278113 और इसके उप-उत्पाद 262Db में प्रारंभिक और अंतिम अवस्थाएं सभी तीन घटनाओं के लिए समान थीं। 262Db का 258Lr और 254Md में क्षय पहले से ज्ञात था, जिसने 278113 की क्षय श्रृंखला को न्यूक्लाइड चार्ट के ज्ञात क्षेत्रों में मजबूती से एंकर किया। JWP ने माना कि 2004 और 2007 के JINR–LLNL सहयोग, जिन्होंने तत्व 115 के उप-उत्पाद के रूप में तत्व 113 का उत्पादन किया था, ने खोज मानदंडों को पूरा नहीं किया क्योंकि उन्होंने क्रॉस-बॉम्बार्डमेंट के माध्यम से अपने न्यूक्लाइड्स की परमाणु संख्या को ठोस रूप से निर्धारित नहीं किया था, जिसे आवश्यक माना गया था क्योंकि उनकी क्षय श्रृंखलाएं पहले से ज्ञात न्यूक्लाइड्स से जुड़ी नहीं थीं। उन्होंने यह भी माना कि डबनियम उप-उत्पाद की उनकी रासायनिक पहचान पर पिछले JWP की चिंताओं का पर्याप्त रूप से समाधान नहीं किया गया था। JWP ने 2010 के JINR–LLNL–ORNL–Vanderbilt सहयोग को तत्वों 117 और 115 की खोज करने के रूप में मान्यता दी, और स्वीकार किया कि तत्व 113 उनके उप-उत्पाद के रूप में उत्पादित किया गया था, लेकिन इस कार्य को साझा श्रेय नहीं दिया।[15][19][32]

JWP रिपोर्टों के प्रकाशन के बाद, JINR की फ्लेरोव लैब के लैब निदेशक सर्गेई दिमित्रिएव, जहां खोजें की गई थीं, ने टिप्पणी की कि वे IUPAC के निर्णय से खुश हैं, उन्होंने रिकेन द्वारा अपने प्रयोग पर बिताए गए समय और मोरीटा के साथ उनके अच्छे संबंधों का उल्लेख किया, जिन्होंने JINR में सुपरहैवी तत्वों को संश्लेषित करने की मूल बातें सीखी थीं।[4][31]

तत्व 113 की खोज के अनुमोदन में JWP द्वारा आगे बढ़ाए गए योग तर्क की बाद में लुंड विश्वविद्यालय और GSI के मई 2016 के अध्ययन में आलोचना की गई थी, क्योंकि यह केवल तभी मान्य है यदि क्षय श्रृंखला के साथ कोई gamma decay या internal conversion नहीं होता है, जो विषम नाभिकों के लिए संभावित नहीं है, और 278113 क्षय श्रृंखला में मापी गई अल्फा क्षय ऊर्जाओं की अनिश्चितता इस संभावना को खारिज करने के लिए पर्याप्त छोटी नहीं थी। यदि ऐसा है, तो मध्यवर्ती उप-उत्पादों के जीवनकाल में समानता एक अर्थहीन तर्क बन जाती है, क्योंकि एक ही न्यूक्लाइड के विभिन्न आइसोमर्स की अलग-अलग अर्ध-आयु हो सकती है: उदाहरण के लिए, 180Ta की जमीनी अवस्था (ground state) की अर्ध-आयु घंटों की होती है, लेकिन एक उत्तेजित अवस्था 180mTa को कभी भी क्षय होते नहीं देखा गया है। इस अध्ययन ने तत्वों 115 और 117 की खोजों के IUPAC अनुमोदन पर संदेह करने और आलोचना करने का कारण पाया, लेकिन तत्व 113 के लिए रिकेन से डेटा सुसंगत पाया गया, और तत्वों 115 और 113 के लिए JINR टीम से डेटा संभवतः ऐसा ही था, इस प्रकार तत्व 113 की खोज के IUPAC अनुमोदन का समर्थन किया गया।[33][34] JINR टीम के दो सदस्यों ने जून 2017 में तत्वों 113, 115, और 117 पर अपने डेटा की सुसंगतता के खिलाफ इन आलोचनाओं का खंडन करते हुए एक जर्नल लेख प्रकाशित किया।[35]

नामकरण

अनाम और अज्ञात तत्वों के लिए मेंडेलीव के नामकरण का उपयोग करते हुए, निहोनियम को एका-थैलियम के रूप में जाना जाएगा। 1979 में, IUPAC ने सिफारिशें प्रकाशित कीं जिसके अनुसार तत्व को अनुनट्रियम (संबंधित प्रतीक Uut के साथ) कहा जाना था,[36] जो एक systematic element name के रूप में प्लेसहोल्डर था, जब तक कि तत्व की खोज की पुष्टि नहीं हो जाती और नाम तय नहीं हो जाता। सिफारिशों का उपयोग रासायनिक समुदाय में सभी स्तरों पर व्यापक रूप से किया गया था, रसायन विज्ञान की कक्षाओं से लेकर उन्नत पाठ्यपुस्तकों तक, लेकिन क्षेत्र के वैज्ञानिकों के बीच इसे ज्यादातर नजरअंदाज कर दिया गया, जो इसे "तत्व 113" कहते थे, जिसके प्रतीक E113, (113), या बस 113 थे।[16]

उनकी प्राथमिकता की JWP मान्यता से पहले, जापानी टीम ने अनौपचारिक रूप से विभिन्न नामों का सुझाव दिया था: जपोनियम, उनके गृह देश के नाम पर;[37] निशिनानियम, जापानी भौतिक विज्ञानी Yoshio Nishina के नाम पर, जो "जापान में आधुनिक भौतिकी अनुसंधान के संस्थापक पिता" थे;[38] और रिकेनियम, संस्थान के नाम पर।[37] मान्यता के बाद, रिकेन टीम ने नाम तय करने के लिए फरवरी 2016 में बैठक की। मोरीटा ने अपनी इच्छा व्यक्त की कि नाम इस तथ्य का सम्मान करे कि तत्व 113 की खोज जापान में हुई थी। जपोनियम पर विचार किया गया, जिससे गैर-जापानी लोगों के लिए जापान से संबंध की पहचान करना आसान हो जाता, लेकिन इसे खारिज कर दिया गया क्योंकि Jap को एक ethnic slur माना जाता है। एक घंटे के विचार-विमर्श के बाद निहोनियम नाम चुना गया: यह Nihon से आता है, जो जापान के नाम के लिए दो जापानी उच्चारणों में से एक है।[39] खोजकर्ताओं का इरादा जापानी लोगों द्वारा उनके शोध के समर्थन (रिकेन लगभग पूरी तरह से सरकारी वित्त पोषित है) को संदर्भित करना,[40] Fukushima Daiichi nuclear disaster से प्रभावित लोगों के बीच विज्ञान में खोए हुए गर्व और विश्वास को पुनः प्राप्त करना,[41] और जापानी रसायनज्ञ Masataka Ogawa की 1908 में rhenium की खोज का सम्मान करना था, जिसे उन्होंने जापान के नाम के दूसरे जापानी उच्चारण के बाद "निप्पोनियम" नाम दिया था, जिसका प्रतीक Np था।[32] चूंकि ओगावा के दावे को स्वीकार नहीं किया गया था, इसलिए "निप्पोनियम" नाम का उपयोग किसी नए तत्व के लिए नहीं किया जा सकता था, और इसके प्रतीक Np का उपयोग तब से neptunium के लिए किया जा रहा है।[note 2] मार्च 2016 में, मोरीटा ने IUPAC को "निहोनियम" नाम प्रस्तावित किया, जिसका प्रतीक Nh था।[32] नामकरण ने उस सपने को साकार किया जो ओगावा के दावे के बाद से जापानी विज्ञान में एक राष्ट्रीय सपना था।[25]

IUPAP की पूर्व अध्यक्ष, Cecilia Jarlskog ने जून 2016 में स्वीडन के Bäckaskog Castle में सुपरहेवी तत्वों पर आयोजित नोबेल संगोष्ठी में नए तत्वों को मंजूरी देने की प्रक्रिया में पारदर्शिता की कमी के बारे में शिकायत की, और कहा कि उनका मानना है कि JWP का कार्य त्रुटिपूर्ण था और इसे एक नए JWP द्वारा फिर से किया जाना चाहिए। भौतिकविदों के एक सर्वेक्षण से यह निर्धारित हुआ कि कई लोगों का मानना था कि JWP रिपोर्ट की लंड-GSI 2016 की आलोचनाएं अच्छी तरह से आधारित थीं, लेकिन यह भी आम तौर पर माना गया कि यदि कार्य को फिर से किया गया तो निष्कर्ष वही रहेंगे। इस प्रकार नए अध्यक्ष, Bruce McKellar ने निर्णय लिया कि प्रस्तावित नामों को एक संयुक्त IUPAP-IUPAC प्रेस विज्ञप्ति में जारी किया जाना चाहिए।[30] IUPAC और IUPAP ने उस जून में nihonium (निहोनियम) के प्रस्ताव का प्रचार किया,[41] और टिप्पणियां एकत्र करने के लिए पांच महीने की अवधि निर्धारित की, जिसके बाद एक सम्मेलन में नाम को औपचारिक रूप से स्थापित किया जाना था।[44][45] यह नाम आधिकारिक तौर पर 28 नवंबर 2016 को अनुमोदित किया गया था।[46] नए तत्व के लिए नामकरण समारोह 14 मार्च 2017 को Tokyo, जापान में आयोजित किया गया था, जिसमें जापान के तत्कालीन क्राउन प्रिंस Naruhito उपस्थित थे।[47]

समस्थानिक (Isotopes)

मुख्य लेख: Isotopes of nihonium

निहोनियम का कोई स्थिर या प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला समस्थानिक नहीं है। प्रयोगशाला में दो परमाणुओं को संलयित करके या भारी तत्वों के क्षय का अवलोकन करके कई रेडियोधर्मी समस्थानिकों को संश्लेषित किया गया है। निहोनियम के आठ अलग-अलग समस्थानिकों की सूचना मिली है, जिनके परमाणु द्रव्यमान 278, 282–287 और 290 हैं (287Nh और 290Nh की पुष्टि नहीं हुई है); वे सभी अल्फा क्षय के माध्यम से roentgenium के समस्थानिकों में क्षयित होते हैं।[48] ऐसे संकेत मिले हैं कि निहोनियम-284 electron capture द्वारा copernicium-284 में भी क्षयित हो सकता है, हालांकि इस शाखा के लिए partial half-life के अनुमान मॉडल के अनुसार काफी भिन्न होते हैं।[49] निहोनियम-285 की एक spontaneous fission (सहज विखंडन) शाखा की भी सूचना मिली है।

स्थिरता और अर्ध-आयु (Stability and half-lives)

curium, तत्व 96 के बाद परमाणु संख्या में वृद्धि के साथ नाभिक की स्थिरता तेजी से घटती है, जिसकी अर्ध-आयु किसी भी बाद के तत्व की तुलना में दस हजार गुना अधिक है। 101 से ऊपर परमाणु संख्या वाले सभी समस्थानिक 30 घंटे से कम की अर्ध-आयु के साथ रेडियोधर्मी क्षय से गुजरते हैं: ऐसा प्रोटॉन के लगातार बढ़ते कूलम्ब प्रतिकर्षण के कारण होता है, ताकि strong nuclear force नाभिक को spontaneous fission के विरुद्ध लंबे समय तक एक साथ न रख सके। गणना बताती है कि अन्य स्थिर कारकों की अनुपस्थिति में, 103 प्रोटॉन से अधिक वाले तत्व मौजूद नहीं होने चाहिए। 1960 के दशक के शोधकर्ताओं ने सुझाव दिया कि 114 प्रोटॉन और 184 न्यूट्रॉन के आसपास बंद परमाणु कोश को इस अस्थिरता का मुकाबला करना चाहिए, और एक "island of stability" बनाना चाहिए जिसमें हजारों या लाखों वर्षों की अर्ध-आयु वाले न्यूक्लाइड शामिल हों। द्वीप का अस्तित्व अभी भी सिद्ध नहीं हुआ है, लेकिन superheavy elements (निहोनियम सहित) का अस्तित्व पुष्टि करता है कि स्थिर प्रभाव वास्तविक है, और सामान्य तौर पर ज्ञात सुपरहेवी न्यूक्लाइड द्वीप के अनुमानित स्थान के करीब पहुंचने पर लंबे समय तक जीवित रहते हैं।[50][51]

सभी निहोनियम समस्थानिक अस्थिर और रेडियोधर्मी हैं; भारी निहोनियम समस्थानिक हल्के समस्थानिकों की तुलना में अधिक स्थिर हैं, क्योंकि वे द्वीप के केंद्र के करीब हैं। सबसे स्थिर ज्ञात निहोनियम समस्थानिक, 286Nh, सबसे भारी भी है; इसकी अर्ध-आयु 8 सेकंड है। समस्थानिक 285Nh, साथ ही अपुष्ट 287Nh और 290Nh के बारे में भी बताया गया है कि उनकी अर्ध-आयु एक सेकंड से अधिक है। समस्थानिक 284Nh और 283Nh की अर्ध-आयु क्रमशः 0.90 और 0.12 सेकंड है। शेष दो समस्थानिकों की अर्ध-आयु 0.1 और 100 मिलीसेकंड के बीच है: 282Nh की अर्ध-आयु 61 मिलीसेकंड है, और 278Nh, सबसे हल्का ज्ञात निहोनियम समस्थानिक, सबसे कम समय तक जीवित रहने वाला भी है, जिसकी अर्ध-आयु 2.0 मिलीसेकंड है। N = 184 पर बंद न्यूट्रॉन कोश के पास अर्ध-आयु में यह तीव्र वृद्धि रोएंटजेनियम, कोपरनिसियम और निहोनियम (तत्व 111 से 113) में देखी जाती है, जहां प्रत्येक अतिरिक्त न्यूट्रॉन अब तक अर्ध-आयु को 5 से 20 के कारक से गुणा करता है।[51][52]

278Nh और 282Nh के बीच के अंतराल में अज्ञात समस्थानिक ठंडे संलयन द्वारा उत्पादित होने के लिए बहुत भारी हैं और गर्म संलयन द्वारा उत्पादित होने के लिए बहुत हल्के हैं। लापता 280Nh और 281Nh को 284Mc और 285Mc की बेटियों के रूप में आबाद किया जा सकता है, जो 241Am+48Ca प्रतिक्रिया में उत्पादनीय हैं, लेकिन इसका अभी तक प्रयास नहीं किया गया है।(Zagrebaev, Karpov, Greiner, 2013, pp. 1–15) विशेष रुचि 281Nh की है, क्योंकि यह 293119 की अपेक्षित परपोती है, जो 243Am+54Cr प्रतिक्रिया का एक संभावित उत्पाद है।[53] 282Mc और 283Mc का उत्पादन 243Am+44Ca प्रतिक्रिया में संभव है (हालांकि इसका क्रॉस-सेक्शन कम है), और उनकी बेटियां 278Nh (ज्ञात) और 279Nh होंगी।(Zagrebaev, Karpov, Greiner, 2013, pp. 1–15) भारी समस्थानिक 287Nh से 290Nh को आवेशित-कण वाष्पीकरण का उपयोग करके संश्लेषित किया जा सकता है, 242Pu+48Ca और 244Pu+48Ca प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके जहां एक प्रोटॉन और कुछ न्यूट्रॉन वाष्पित हो जाते हैं।[54][55]

अनुमानित गुण (Predicted properties)

निहोनियम या इसके यौगिकों के बहुत कम गुणों को मापा गया है; यह इसके अत्यंत सीमित और महंगे उत्पादन[56] और इस तथ्य के कारण है कि यह बहुत जल्दी क्षयित हो जाता है। निहोनियम के गुण अधिकतर अज्ञात हैं और केवल अनुमान ही उपलब्ध हैं।

भौतिक और परमाणु (Physical and atomic)

[57] निहोनियम तत्वों की 7p श्रृंखला का पहला सदस्य है और आवर्त सारणी पर सबसे भारी समूह 13 तत्व है, जो boron, aluminium, gallium, indium और thallium के नीचे है। बोरॉन को छोड़कर समूह 13 के सभी तत्व धातु हैं, और निहोनियम के भी ऐसा ही करने की उम्मीद है। निहोनियम के अपने हल्के समरूपों से कई अंतर दिखाने की भविष्यवाणी की गई है। इसका मुख्य कारण स्पिन-ऑर्बिट (SO) इंटरैक्शन है, जो superheavy elements के लिए विशेष रूप से मजबूत है, क्योंकि उनके इलेक्ट्रॉन हल्के परमाणुओं की तुलना में बहुत तेजी से, speed of light के करीब के वेग पर चलते हैं।[58]:63 निहोनियम परमाणुओं के संबंध में, यह 7s और 7p इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तरों को कम करता है (उन इलेक्ट्रॉनों को स्थिर करता है), लेकिन 7p इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तरों में से दो अन्य चार की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं।[59] 7s इलेक्ट्रॉनों के स्थिरीकरण को inert pair effect कहा जाता है, और 7p उपकोष के अधिक और कम स्थिर भागों में विभाजन को उपकोष विभाजन कहा जाता है। कम्प्यूटेशनल रसायनज्ञ विभाजन को दूसरे, azimuthal quantum number l के 1 से 1/2 और 3/2 में परिवर्तन के रूप में देखते हैं, जो क्रमशः 7p उपकोष के अधिक और कम स्थिर भागों के लिए है।[58]:63 क्वांटम संख्या इलेक्ट्रॉन कक्षीय नाम में अक्षर से मेल खाती है: 0 से s, 1 से p, 2 से d, आदि। सैद्धांतिक उद्देश्यों के लिए, वैलेंस इलेक्ट्रॉन विन्यास को 7p उपकोष विभाजन को 7s2 7p1/21 के रूप में प्रतिबिंबित करने के लिए दर्शाया जा सकता है।[16] निहोनियम की पहली आयनीकरण ऊर्जा 7.306 eV होने की उम्मीद है, जो समूह 13 की धातुओं में सबसे अधिक है।[16] 6d इलेक्ट्रॉन स्तरों के लिए भी इसी तरह का उपकोष विभाजन होना चाहिए, जिसमें चार 6d3/2 और छह 6d5/2 हों। ये दोनों स्तर ऊर्जा में 7s के करीब होने के लिए उठाए गए हैं, जो रासायनिक रूप से सक्रिय होने के लिए पर्याप्त उच्च हैं। यह हल्के समूह 13 एनालॉग्स के बिना विदेशी निहोनियम यौगिकों की संभावना की अनुमति देगा।[59]

आवधिक रुझान भविष्यवाणी करेंगे कि निहोनियम की परमाणु त्रिज्या थैलियम की तुलना में बड़ी होगी क्योंकि यह आवर्त सारणी में एक अवधि नीचे है, लेकिन गणना बताती है कि निहोनियम की परमाणु त्रिज्या लगभग 170 pm है, जो थैलियम के समान है, इसके 7s और 7p1/2 कक्षीय के सापेक्ष स्थिरीकरण और संकुचन के कारण। इस प्रकार, निहोनियम के थैलियम की तुलना में बहुत अधिक सघन होने की उम्मीद है, जिसका अनुमानित घनत्व लगभग 16 से 18 g/cm3 है, जबकि थैलियम का 11.85 g/cm3 है, क्योंकि निहोनियम परमाणु थैलियम परमाणुओं की तुलना में भारी हैं लेकिन उनका आयतन समान है।[16][57] थोक निहोनियम के थैलियम की तरह hexagonal close-packed क्रिस्टल संरचना होने की उम्मीद है। निहोनियम के गलनांक और क्वथनांक के क्रमशः 430 °C और 1100 °C होने की भविष्यवाणी की गई है, जो आवधिक रुझानों का पालन करते हुए इंडियम और थैलियम के मूल्यों से अधिक है।[16] निहोनियम का bulk modulus 20.8 GPa होना चाहिए, जो थैलियम (43 GPa) का लगभग आधा है।

रासायनिक (Chemical)

निहोनियम का रसायन विज्ञान थैलियम से बहुत अलग होने की उम्मीद है। यह अंतर 7p कोश के स्पिन-ऑर्बिट विभाजन से उत्पन्न होता है, जिसके परिणामस्वरूप निहोनियम दो अपेक्षाकृत अक्रिय बंद-कोश तत्वों (copernicium और flerovium) के बीच होता है।[60] निहोनियम के थैलियम की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील होने की उम्मीद है, क्योंकि थैलियम में 6s उपकोष की तुलना में निहोनियम में 7s उपकोष के अधिक स्थिरीकरण और परिणामी रासायनिक निष्क्रियता के कारण। Nh+/Nh युगल के लिए standard electrode potential 0.6 V होने की भविष्यवाणी की गई है। निहोनियम एक काफी noble metal होना चाहिए।name

धातु समूह 13 तत्व आमतौर पर दो oxidation states में पाए जाते हैं: +1 और +3। पूर्व बंधन में केवल एकल p इलेक्ट्रॉन की भागीदारी से उत्पन्न होता है, और बाद वाला सभी तीन वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की भागीदारी में परिणाम देता है, दो s-उपकोष में और एक p-उपकोष में। समूह में नीचे जाने पर, बंधन ऊर्जा कम हो जाती है और +3 अवस्था कम स्थिर हो जाती है, क्योंकि दो अतिरिक्त बंधन बनाने और +3 अवस्था प्राप्त करने में जारी ऊर्जा हमेशा s-इलेक्ट्रॉनों को शामिल करने के लिए आवश्यक ऊर्जा से अधिक नहीं होती है। इसलिए, एल्यूमीनियम और गैलियम के लिए +3 सबसे स्थिर अवस्था है, लेकिन इंडियम के लिए +1 महत्व प्राप्त करता है और थैलियम तक यह +3 अवस्था से अधिक स्थिर हो जाता है। निहोनियम के इस प्रवृत्ति को जारी रखने और +1 को अपनी सबसे स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था के रूप में रखने की उम्मीद है।[16]

सबसे सरल संभावित निहोनियम यौगिक मोनोहाइड्राइड, NhH है। बंधन निहोनियम के 7p1/2 इलेक्ट्रॉन और हाइड्रोजन के 1s इलेक्ट्रॉन द्वारा प्रदान किया जाता है। SO इंटरैक्शन के कारण निहोनियम मोनोहाइड्राइड की binding energy लगभग 1 eV कम हो जाती है[16] और निहोनियम-हाइड्रोजन बंधन की लंबाई कम हो जाती है क्योंकि बंधन 7p1/2 कक्षीय सापेक्षतावादी रूप से अनुबंधित होता है। यह 7p तत्व मोनोहाइड्राइड के बीच अद्वितीय है; अन्य सभी में बंधन की लंबाई का सापेक्ष विस्तार होता है, संकुचन नहीं।[61] SO इंटरैक्शन का एक और प्रभाव यह है कि Nh–H बंधन में महत्वपूर्ण pi bonding चरित्र (साइड-ऑन कक्षीय ओवरलैप) होने की उम्मीद है, थैलियम मोनोहाइड्राइड (TlH) में लगभग शुद्ध sigma bonding (हेड-ऑन कक्षीय ओवरलैप) के विपरीत।[62] एनालॉगस मोनोफ्लोराइड (NhF) भी मौजूद होना चाहिए।[57] निहोनियम(I) के थैलियम(I) की तुलना में silver(I) के अधिक समान होने की भविष्यवाणी की गई है:[16] Nh+ आयन के anions को अधिक स्वेच्छा से बांधने की उम्मीद है, ताकि NhCl अतिरिक्त hydrochloric acid या ammonia में काफी घुलनशील हो; TlCl नहीं है। Tl+ के विपरीत, जो समाधान में दृढ़ता से क्षारीय हाइड्रोक्साइड (TlOH) बनाता है, Nh+ धनायन को इसके बजाय एम्फोटेरिक ऑक्साइड Nh2O में हाइड्रोलाइज करना चाहिए, जो जलीय अमोनिया में घुलनशील होगा और पानी में थोड़ा घुलनशील होगा।name

थर्मोक्रोमैटोग्राफिकल प्रयोगों में gold सतहों पर निहोनियम के adsorption व्यवहार के थैलियम की तुलना में astatine के करीब होने की उम्मीद है। 7p3/2 उपकोष का अस्थिरीकरण प्रभावी रूप से 7s2 7p2 विन्यास पर एक वैलेंस कोश बंद होने की ओर ले जाता है, न कि स्थिर ऑक्टेट के साथ अपेक्षित 7s2 7p6 विन्यास। जैसे, निहोनियम को, एस्टाटाइन की तरह, एक बंद वैलेंस कोश से एक p-इलेक्ट्रॉन कम माना जा सकता है। इसलिए, भले ही निहोनियम समूह 13 में है, इसमें समूह 17 तत्वों के समान कई गुण हैं। (Tennessine, समूह 17 में, में कुछ समूह-13-जैसे गुण हैं, क्योंकि इसमें 7s2 7p2 बंद कोश के बाहर तीन वैलेंस इलेक्ट्रॉन हैं।[63]) निहोनियम के इस बंद-कोश विन्यास को प्राप्त करने के लिए एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करने में सक्षम होने की उम्मीद है, जो halogens (fluorine, chlorine, bromine, iodine और एस्टाटाइन) की तरह -1 ऑक्सीकरण अवस्था बनाता है। यह अवस्था थैलियम के लिए जितनी है, उससे अधिक स्थिर होनी चाहिए क्योंकि 7p उपकोष का SO विभाजन 6p उपकोष के लिए उससे अधिक है।[58]:63 निहोनियम धातु समूह 13 तत्वों में सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक होना चाहिए,[16] यहाँ तक कि टेनेसीन से भी अधिक विद्युत ऋणात्मक, जो हैलोजन का अवधि 7 समरूप है: यौगिक NhTs में, नकारात्मक आवेश के निहोनियम परमाणु पर होने की उम्मीद है, न कि टेनेसीन परमाणु पर।[57] -1 ऑक्सीकरण निहोनियम के लिए टेनेसीन की तुलना में अधिक स्थिर होना चाहिए।[16][64] निहोनियम की इलेक्ट्रॉन आत्मीयता लगभग 0.68 eV होने की गणना की गई है, जो थैलियम की 0.4 eV से अधिक है; टेनेसीन की 1.8 eV होने की उम्मीद है, जो अपने समूह में सबसे कम है।[16] यह सैद्धांतिक रूप से भविष्यवाणी की गई है कि निहोनियम की enthalpy of sublimation लगभग 150 kJ/mol और सोने की सतह पर सोखने की एन्थैल्पी लगभग -159 kJ/mol होनी चाहिए।[65]

Nh–Au बंधन में महत्वपूर्ण 6d भागीदारी की उम्मीद है, हालांकि यह Tl–Au बंधन की तुलना में अधिक अस्थिर होने की उम्मीद है और पूरी तरह से चुंबकीय इंटरैक्शन के कारण है। यह निहोनियम के लिए कुछ transition metal चरित्र की संभावना को बढ़ाता है।[60] 6d और 7s इलेक्ट्रॉनों के बीच छोटे ऊर्जा अंतराल के आधार पर, निहोनियम के लिए उच्च ऑक्सीकरण अवस्था +3 और +5 का सुझाव दिया गया है।[16]name +3 ऑक्सीकरण अवस्था में निहोनियम के साथ कुछ सरल यौगिक ट्राइहाइड्राइड (NhH3), ट्राइफ्लोराइड (NhF3) और ट्राइक्लोराइड (NhCl3) होंगे। इन अणुओं के T-आकार होने की भविष्यवाणी की गई है, न कि त्रिकोणीय समतलीय जैसे कि उनके boron एनालॉग्स हैं:[note 3] यह बंधन पर 6d5/2 इलेक्ट्रॉनों के प्रभाव के कारण है।[62][note 4] भारी निहोनियम ट्राइब्रोमाइड (NhBr3) और ट्राईआयोडाइड (NhI3) परिधीय परमाणुओं के बीच बढ़े हुए स्टेरिक प्रतिकर्षण के कारण त्रिकोणीय समतलीय हैं; तदनुसार, वे अपने बंधन में महत्वपूर्ण 6d भागीदारी नहीं दिखाते हैं, हालांकि बड़े 7s–7p ऊर्जा अंतराल का मतलब है कि वे अपने बोरॉन एनालॉग्स की तुलना में कम sp2 संकरण दिखाते हैं।[62]

हल्के NhX3 अणुओं में आबंधन को एक रैखिक NhX2+ प्रजाति (जो HgF2 या AuF2- के समान है) के रूप में माना जा सकता है, जिसमें निहोनियम का 7p कक्षक अन्य दो लिगेंडों के लंबवत एक अतिरिक्त Nh–X आबंध बनाता है। इन सभी यौगिकों के X2 अणु के नुकसान और निहोनियम(I) में अपचयन के प्रति अत्यधिक अस्थिर होने की उम्मीद है:[62]

NhX3 → NhX + X2

इस प्रकार निहोनियम समूह 13 में +3 ऑक्सीकरण अवस्था की कम होती स्थिरता के रुझान को जारी रखता है, क्योंकि इन पांचों यौगिकों की अभिक्रिया ऊर्जा अज्ञात थैलियम(III) आयोडाइड से कम है।[note 5] थैलियम के लिए +3 अवस्था TlI4- जैसे आयनिक परिसरों में स्थिर होती है, और हल्के T-आकार के निहोनियम ट्राइहेलाइड्स पर एक संभावित रिक्त समन्वय स्थल की उपस्थिति से NhF4- और शायद NhCl4- के समान स्थिरीकरण की अनुमति मिलने की उम्मीद है।[62]

+5 ऑक्सीकरण अवस्था सभी हल्के समूह 13 तत्वों के लिए अज्ञात है: गणनाओं का अनुमान है कि निहोनियम पेंटाहाइड्राइड (NhH5) और पेंटाफ्लोराइड (NhF5) की square pyramidal molecular geometry होनी चाहिए, लेकिन यह भी कि दोनों X2 अणु के नुकसान और निहोनियम(III) में अपचयन के प्रति थर्मोडायनामिक रूप से अत्यधिक अस्थिर होंगे। फिर से, NhF6- जैसे आयनिक परिसरों के लिए कुछ स्थिरीकरण की उम्मीद है। निहोनियम ट्राइफ्लोराइड और पेंटाफ्लोराइड अणुओं की संरचनाएं chlorine trifluoride और पेंटाफ्लोराइड के समान ही हैं।[62]

प्रायोगिक रसायन विज्ञान

समस्थानिक 284Nh, 285Nh, और 286Nh की अर्ध-आयु रासायनिक जांच के लिए पर्याप्त लंबी है।[65] 2010 से 2012 तक, निहोनियम की वाष्पशीलता निर्धारित करने के लिए JINR में कुछ प्रारंभिक रासायनिक प्रयोग किए गए। 284Nh समस्थानिक की जांच की गई, जिसे 243Am+48Ca अभिक्रिया में उत्पादित 288Mc की संतति के रूप में बनाया गया था। निहोनियम परमाणुओं को एक रिकॉइल चैंबर में संश्लेषित किया गया और फिर 70 °C पर polytetrafluoroethylene (PTFE) केशिकाओं के माध्यम से एक वाहक गैस द्वारा स्वर्ण-लेपित डिटेक्टरों तक ले जाया गया। 284Nh के लगभग दस से बीस परमाणु उत्पादित हुए, लेकिन इनमें से कोई भी परमाणु डिटेक्टरों द्वारा पंजीकृत नहीं किया गया, जिससे यह संकेत मिलता है कि या तो निहोनियम noble gases के समान वाष्पशील था (और इसलिए बहुत जल्दी विसरित हो गया) या, अधिक संभावित रूप से, शुद्ध निहोनियम बहुत अधिक वाष्पशील नहीं था और इसलिए PTFE केशिकाओं से कुशलतापूर्वक नहीं गुजर सका।[65] हाइड्रॉक्साइड NhOH का निर्माण परिवहन को आसान बनाना चाहिए, क्योंकि निहोनियम हाइड्रॉक्साइड के तात्विक निहोनियम की तुलना में अधिक वाष्पशील होने की उम्मीद है, और इस अभिक्रिया को वाहक गैस में अधिक water vapour मिलाकर सुगम बनाया जा सकता है। ऐसा लगता है कि यह निर्माण गतिज रूप से अनुकूल नहीं है, इसलिए भविष्य के प्रयोगों के लिए अधिक लंबी आयु वाले समस्थानिकों 285Nh और 286Nh को अधिक वांछनीय माना गया।[65][70]

JINR में 2017 के एक प्रयोग ने, जिसमें 288Mc और 289Mc की संतति के रूप में 243Am+48Ca अभिक्रिया के माध्यम से 284Nh और 285Nh का उत्पादन किया गया, केवल PTFE का उपयोग करके क्वार्ट्ज सतह को हटाकर इस समस्या से बचा। रासायनिक पृथक्करण के बाद कोई निहोनियम परमाणु नहीं देखा गया, जिसका अर्थ है कि PTFE सतहों पर निहोनियम परमाणुओं का अप्रत्याशित रूप से बड़ा प्रतिधारण हुआ। निहोनियम परमाणुओं की PTFE सतह के साथ परस्पर क्रिया सीमा के लिए यह प्रायोगिक परिणाम (−ΔH(Nh) > 45 kJ/mol) पिछले सिद्धांत से काफी असहमत है, जिसने 14.00 kJ/mol का कम मान अपेक्षित किया था। यह बताता है कि पिछले प्रयोग में शामिल निहोनियम प्रजाति संभवतः तात्विक निहोनियम नहीं बल्कि निहोनियम हाइड्रॉक्साइड थी, और तात्विक निहोनियम के व्यवहार की और जांच करने के लिए वैक्यूम chromatography जैसी उच्च-तापमान तकनीकों की आवश्यकता होगी। boron tribromide से संतृप्त Bromine को निहोनियम रसायन विज्ञान पर प्रयोगों के लिए एक वाहक गैस के रूप में सुझाया गया है; यह निहोनियम के हल्के सजातीय थैलियम को थैलियम(III) में ऑक्सीकृत करता है, जो निहोनियम की ऑक्सीकरण अवस्थाओं की जांच करने का एक मार्ग प्रदान करता है, जो समूह 5 तत्वों के ब्रोमाइड्स पर किए गए पहले के प्रयोगों के समान है, जिसमें सुपरहेवी dubnium भी शामिल है।[71]

GSI में 2024 के एक प्रयोग ने, जिसमें 288Mc की संतति के रूप में 243Am+48Ca अभिक्रिया के माध्यम से 284Nh का उत्पादन किया गया, SiO2 और स्वर्ण सतहों पर निहोनियम और मॉस्कोवियम के सोखना (adsorption) का अध्ययन किया। SiO2 पर निहोनियम की सोखना एन्थैल्पी को प्रयोगात्मक रूप से −ΔH(Nh) = 58 kJ/mol (68% विश्वास अंतराल) के रूप में निर्धारित किया गया था। निहोनियम को अपने हल्के सजातीय थैलियम की तुलना में SiO2 सतह के साथ कम प्रतिक्रियाशील, लेकिन अपने क्लोज्ड-शेल पड़ोसियों कोपर्निसियम और फ्लेरोवियम की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील निर्धारित किया गया। यह 7p1/2 शेल के सापेक्षवादी स्थिरीकरण के कारण होता है।[72]

नोट्स

  1. ↑ ट्रांसएक्टिनाइड तत्व, जैसे कि निहोनियम, नाभिकीय संलयन द्वारा उत्पादित होते हैं। इन संलयन प्रतिक्रियाओं को उत्पादित यौगिक नाभिक की उत्तेजना ऊर्जा के आधार पर "हॉट" और "कोल्ड" फ्यूजन में विभाजित किया जा सकता है। सुपरहेवी तत्व संश्लेषण के संदर्भ में "कोल्ड फ्यूजन" उस विचार से एक अलग अवधारणा है कि परमाणु संलयन कमरे के तापमान की स्थिति में प्राप्त किया जा सकता है।[1] हॉट फ्यूजन प्रतिक्रियाओं में, हल्के, उच्च-ऊर्जा वाले प्रोजेक्टाइल को भारी लक्ष्यों (एक्टिनाइड्स) की ओर त्वरित किया जाता है, जिससे उच्च उत्तेजना ऊर्जा (~40–50 MeV) पर यौगिक नाभिक बनते हैं जो विखंडित हो सकते हैं, या वैकल्पिक रूप से कई (3 से 5) न्यूट्रॉन उत्सर्जित कर सकते हैं।[2] कोल्ड फ्यूजन प्रतिक्रियाएं भारी प्रोजेक्टाइल का उपयोग करती हैं, आमतौर पर चौथे आवर्त से, और हल्के लक्ष्य, आमतौर पर सीसा और बिस्मथ। उत्पादित संलयित नाभिकों में अपेक्षाकृत कम उत्तेजना ऊर्जा (~10–20 MeV) होती है, जो इस संभावना को कम करती है कि वे विखंडन प्रतिक्रियाओं से गुजरेंगे। जैसे ही संलयित नाभिक मूल अवस्था में ठंडे होते हैं, वे केवल एक या दो न्यूट्रॉन उत्सर्जित करते हैं। हॉट फ्यूजन अधिक न्यूट्रॉन-समृद्ध उत्पाद उत्पन्न करता है क्योंकि एक्टिनाइड्स में किसी भी तत्व की तुलना में उच्चतम न्यूट्रॉन-से-प्रोटॉन अनुपात होता है, और यह वर्तमान में फ्लेरोवियम (तत्व 114) के बाद से सुपरहेवी तत्वों का उत्पादन करने का एकमात्र तरीका है।[3]
  2. ↑ नेप्च्यूनियम की पहली बार रिपोर्ट रिकेन में 1940 में निशिना और Kenjiro Kimura द्वारा की गई थी, जिन्हें नामकरण का अधिकार नहीं मिला क्योंकि वे अपनी खोज को रासायनिक रूप से अलग और पहचान नहीं पाए थे।[42][43]
  3. ↑ स्थिर समूह 13 तत्वों के बीच, केवल बोरॉन मानक स्थितियों पर मोनोमेरिक हैलाइड बनाता है; एल्यूमीनियम, गैलियम, इंडियम और थैलियम के हैलाइड आयनिक जाली संरचनाएं बनाते हैं या (कुछ मामलों में) डाइमेराइज होते हैं।[66][67]
  4. ↑ समूह 17 के सुपरहेवी सदस्य, टेनेसीन के लिए विपरीत प्रभाव की उम्मीद है, 7p1/2 कक्षीय के सापेक्ष स्थिरीकरण के कारण: इस प्रकार IF3 T-आकार का है, लेकिन TsF3 के त्रिकोणीय समतलीय होने की उम्मीद है।[68]
  5. ↑ TlI3 स्टोइकोमेट्री वाला यौगिक एक थैलियम(I) यौगिक है जिसमें triiodide आयन, I3- शामिल है।[69]

संदर्भ

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बाहरी कड़ियाँ

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Nihonium" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Nihonium यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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