नोबेलियम

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नोबेलियम (Nobelium) एक संश्लेषित रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक No और परमाणु क्रमांक 102 है। इसका नाम डायनामाइट के आविष्कारक और विज्ञान के उपकारी अल्फ्रेड नोबेल के नाम पर रखा गया है। एक रेडियोधर्मी धातु, यह दसवां ट्रांसयुरेनियम तत्व, दूसरा ट्रांसफर्मियम तत्व है, और एक्टिनाइड श्रेणी का चौदहवां सदस्य है। 100 से अधिक परमाणु क्रमांक वाले सभी तत्वों की तरह, नोबेलियम का उत्पादन केवल कण त्वरकों में हल्के तत्वों को आवेशित कणों के साथ बमबारी करके ही किया जा सकता है। कुल बारह नोबेलियम समस्थानिक ज्ञात हैं; सबसे स्थिर 259No है जिसकी अर्ध-आयु 58 मिनट है, लेकिन कम समय तक जीवित रहने वाला 255No (अर्ध-आयु 3.1 मिनट) रसायन विज्ञान में सबसे अधिक उपयोग किया जाता है क्योंकि इसे बड़े पैमाने पर उत्पादित किया जा सकता है।

रसायन विज्ञान के प्रयोगों ने पुष्टि की है कि नोबेलियम आवर्त सारणी में यिटरबियम के भारी समरूप के रूप में व्यवहार करता है। नोबेलियम के रासायनिक गुण पूरी तरह से ज्ञात नहीं हैं: वे अधिकतर केवल जलीय घोल में ही ज्ञात हैं। नोबेलियम की खोज से पहले, यह भविष्यवाणी की गई थी कि यह अन्य एक्टिनाइड्स की विशेषता वाली +3 अवस्था के साथ-साथ एक स्थिर +2 ऑक्सीकरण अवस्था भी दिखाएगा; इन भविष्यवाणियों की बाद में पुष्टि हुई, क्योंकि जलीय घोल में +2 अवस्था +3 अवस्था की तुलना में बहुत अधिक स्थिर है और नोबेलियम को +3 अवस्था में रखना कठिन है।

1950 और 1960 के दशक में, स्वीडन, सोवियत संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका की प्रयोगशालाओं से नोबेलियम की खोज के कई दावे किए गए थे। हालाँकि स्वीडिश वैज्ञानिकों ने जल्द ही अपने दावों को वापस ले लिया, लेकिन खोज की प्राथमिकता और इसलिए तत्व के नामकरण पर सोवियत और अमेरिकी वैज्ञानिकों के बीच विवाद था। 1992 तक इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) ने सोवियत टीम को खोज का श्रेय नहीं दिया। फिर भी, स्वीडिश प्रस्ताव, नोबेलियम, को साहित्य में इसके लंबे समय से उपयोग के कारण तत्व के नाम के रूप में बरकरार रखा गया।

परिचय

खोज

तत्व 102 की खोज एक जटिल प्रक्रिया थी और इसका दावा स्वीडन, यूनाइटेड किंगडम, संयुक्त राज्य अमेरिका और सोवियत संघ के समूहों द्वारा किया गया था। इसकी पहचान की पहली पूर्ण और निर्विवाद रिपोर्ट केवल 1966 में डुबना (तब सोवियत संघ में) स्थित संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान से आई।[1]

तत्व 102 की खोज की पहली घोषणा 1957 में आर्गोन नेशनल लेबोरेटरी, हार्वेल एटॉमिक एनर्जी रिसर्च एस्टेब्लिशमेंट और स्वीडन में नोबेल इंस्टीट्यूट फॉर फिजिक्स के भौतिकविदों द्वारा की गई थी। टीम ने बताया कि उन्होंने पचास बार आधे घंटे के अंतराल में क्यूरियम लक्ष्य पर कार्बन-13 आयनों की बमबारी की थी। बमबारी के बीच, लक्ष्य पर आयन-विनिमय रसायन विज्ञान किया गया। पचास बमबारी में से बारह में (8.5 ± 0.1) MeV अल्फा कण उत्सर्जित करने वाले नमूने थे, जो उन बूंदों में थे जो फर्मियम (परमाणु क्रमांक Z = 100) और कैलिफोर्नियम (Z = 98) से पहले निकले थे। रिपोर्ट की गई अर्ध-आयु 10 मिनट थी और इसे या तो 251No या 253No को सौंपा गया था, हालांकि इस संभावना को बाहर नहीं किया गया था कि देखे गए अल्फा कण तत्व 102 के इलेक्ट्रॉन कैप्चर से बने संभवतः अल्पकालिक मेंडेलीवियम (Z = 101) समस्थानिक से थे।[1] टीम ने नए तत्व के लिए नोबेलियम (No) नाम प्रस्तावित किया,[2][3] जिसे IUPAC द्वारा तुरंत अनुमोदित कर दिया गया,[4] एक ऐसा निर्णय जिसे डुबना समूह ने 1968 में जल्दबाजी में लिया गया बताया।[5]

1958 में, लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के वैज्ञानिकों ने प्रयोग को दोहराया। बर्कले टीम, जिसमें अल्बर्ट घियोर्सो, ग्लेन टी. सीबोर्ग, जॉन आर. वाल्टन और टोरबजॉर्न सिक्केलैंड शामिल थे, ने 13C और 12C आयनों के साथ क्यूरियम लक्ष्य (95% 244Cm और 5% 246Cm) पर बमबारी करने के लिए नए भारी-आयन रैखिक त्वरक (HILAC) का उपयोग किया। वे स्वीडन द्वारा दावा की गई 8.5 MeV गतिविधि की पुष्टि करने में असमर्थ थे, लेकिन इसके बजाय 250Fm से क्षय का पता लगाने में सक्षम थे, जो संभवतः 254No (246Cm से उत्पादित) की बेटी थी, जिसकी स्पष्ट अर्ध-आयु ~3 सेकंड थी। संभवतः यह असाइनमेंट भी गलत था, क्योंकि बाद में 1963 के डुबना कार्य ने दिखाया कि 254No की अर्ध-आयु काफी लंबी (लगभग 50 सेकंड) है। यह अधिक संभावना है कि देखे गए अल्फा क्षय तत्व 102 से नहीं, बल्कि 250mFm से आए थे।[1]

1959 में, स्वीडिश टीम ने 1958 में तत्व 102 का पता लगाने में बर्कले टीम की अक्षमता को समझाने का प्रयास किया, यह बनाए रखते हुए कि उन्होंने इसकी खोज की थी। हालाँकि, बाद के काम ने दिखाया है कि 3 मिनट से अधिक की अर्ध-आयु वाला 259No से हल्का कोई नोबेलियम समस्थानिक (स्वीडिश प्रयोगों में कोई भारी समस्थानिक उत्पादित नहीं किया जा सकता था) मौजूद नहीं है, और स्वीडिश टीम के परिणाम सबसे अधिक संभावना 225Th से हैं, जिसकी अर्ध-आयु 8 मिनट है और यह जल्दी से 213Po में ट्रिपल अल्फा क्षय से गुजरता है, जिसकी क्षय ऊर्जा 8.53612 MeV है। इस परिकल्पना को इस तथ्य से बल मिलता है कि 225Th को उपयोग की गई प्रतिक्रिया में आसानी से उत्पादित किया जा सकता है और उपयोग की गई रासायनिक विधियों द्वारा इसे अलग नहीं किया जाएगा। नोबेलियम पर बाद के काम ने यह भी दिखाया कि द्विसंयोजक अवस्था त्रिसंयोजक अवस्था की तुलना में अधिक स्थिर है और इसलिए अल्फा कण उत्सर्जित करने वाले नमूनों में नोबेलियम नहीं हो सकता था, क्योंकि द्विसंयोजक नोबेलियम अन्य त्रिसंयोजक एक्टिनाइड्स के साथ नहीं निकलता।[1] इस प्रकार, स्वीडिश टीम ने बाद में अपना दावा वापस ले लिया और गतिविधि को पृष्ठभूमि प्रभावों से जोड़ दिया।[4]

1959 में, टीम ने अपने अध्ययन जारी रखे और दावा किया कि वे एक ऐसा समस्थानिक बनाने में सक्षम थे जो मुख्य रूप से 8.3 MeV अल्फा कण के उत्सर्जन द्वारा क्षय होता है, जिसकी अर्ध-आयु 3 सेकंड है और इसमें 30% सहज विखंडन शाखा जुड़ी है। गतिविधि को शुरू में 254No को सौंपा गया था लेकिन बाद में इसे 252No में बदल दिया गया। हालाँकि, उन्होंने यह भी नोट किया कि यह निश्चित नहीं था कि कठिन परिस्थितियों के कारण तत्व 102 का उत्पादन किया गया था।[1] बर्कले टीम ने तत्व के लिए स्वीडिश टीम के प्रस्तावित नाम, "नोबेलियम" को अपनाने का निर्णय लिया।[4]

244 + 12 → 256 → 252 + 4 1

इस बीच, डुबना में, 1958 और 1960 में प्रयोग किए गए जिनका उद्देश्य तत्व 102 को संश्लेषित करना भी था। पहले 1958 के प्रयोग ने 239Pu और 241Pu पर 16O आयनों के साथ बमबारी की। 8.5 MeV से अधिक ऊर्जा वाले कुछ अल्फा क्षय देखे गए, और उन्हें 251,252,253No को सौंपा गया, हालांकि टीम ने लिखा कि सीसा या बिस्मथ अशुद्धियों (जो नोबेलियम का उत्पादन नहीं करेंगे) से समस्थानिकों के गठन से इनकार नहीं किया जा सकता है। जबकि बाद के 1958 के प्रयोगों ने नोट किया कि पारा, थैलियम, सीसा, या बिस्मथ अशुद्धियों से नए समस्थानिकों का उत्पादन किया जा सकता है, वैज्ञानिकों ने अभी भी अपने निष्कर्ष पर खड़े रहे कि तत्व 102 का उत्पादन इस प्रतिक्रिया से किया जा सकता है, जिसमें 30 सेकंड से कम की अर्ध-आयु और (8.8 ± 0.5) MeV की क्षय ऊर्जा का उल्लेख है। बाद के 1960 के प्रयोगों ने साबित कर दिया कि ये पृष्ठभूमि प्रभाव थे। 1967 के प्रयोगों ने भी क्षय ऊर्जा को (8.6 ± 0.4) MeV तक कम कर दिया, लेकिन दोनों मान 253No या 254No के मानों से मेल खाने के लिए बहुत अधिक हैं।[1] डुबना टीम ने बाद में 1970 में और फिर 1987 में कहा कि ये परिणाम निर्णायक नहीं थे।[1]

1961 में, बर्कले के वैज्ञानिकों ने बोरोन और कार्बन आयनों के साथ कैलिफोर्नियम की प्रतिक्रिया में लॉरेनशियम की खोज का दावा किया। उन्होंने 257Lr समस्थानिक के उत्पादन का दावा किया, और तत्व 102 के एक अल्फा-क्षय समस्थानिक को संश्लेषित करने का भी दावा किया जिसकी अर्ध-आयु 15 सेकंड और अल्फा क्षय ऊर्जा 8.2 MeV थी। उन्होंने इसे बिना किसी कारण के 255No को सौंपा। मान अब 255No के लिए ज्ञात मानों से सहमत नहीं हैं, हालांकि वे 257No के लिए ज्ञात मानों से सहमत हैं, और जबकि इस समस्थानिक ने शायद इस प्रयोग में एक भूमिका निभाई थी, इसकी खोज निर्णायक नहीं थी।[1]

तत्व 102 पर काम डुबना में भी जारी रहा, और 1964 में, नियॉन आयनों के साथ 238U लक्ष्य की प्रतिक्रिया से तत्व 102 को संश्लेषित करके तत्व 102 समस्थानिकों की अल्फा-क्षय बेटियों का पता लगाने के लिए वहां प्रयोग किए गए। उत्पादों को एक चांदी के कैचर फॉयल के साथ ले जाया गया और रासायनिक रूप से शुद्ध किया गया, और 250Fm और 252Fm समस्थानिकों का पता चला। 252Fm की उपज को इस बात के प्रमाण के रूप में व्याख्यायित किया गया कि इसके जनक 256No को भी संश्लेषित किया गया था: जैसा कि नोट किया गया था कि 252Fm को अतिरिक्त न्यूट्रॉन के साथ अल्फा कण के एक साथ उत्सर्जन द्वारा इस प्रतिक्रिया में सीधे उत्पादित किया जा सकता है, यह सुनिश्चित करने के लिए कदम उठाए गए थे कि 252Fm सीधे कैचर फॉयल पर नहीं जा सके। 256No के लिए पता लगाई गई अर्ध-आयु 8 सेकंड थी, जो (3.2 ± 0.2) सेकंड के अधिक आधुनिक 1967 मान से बहुत अधिक है।[1] 1966 में 254No के लिए और प्रयोग किए गए, जिसमें 243Am(15N,4n)254No और 238U(22Ne,6n)254No प्रतिक्रियाओं का उपयोग किया गया, जिसमें (50 ± 10) सेकंड की अर्ध-आयु पाई गई: उस समय इस मान और पहले के बर्कले मान के बीच के अंतर को नहीं समझा गया था, हालांकि बाद के काम ने साबित कर दिया कि बर्कले प्रयोगों की तुलना में डुबना प्रयोगों में 250mFm आइसोमर का गठन कम संभावित था। पीछे मुड़कर देखें तो, 254No पर डुबना के परिणाम शायद सही थे और अब उन्हें तत्व 102 का निर्णायक पता माना जा सकता है।[1]

डुबना से एक और बहुत ही ठोस प्रयोग 1966 में प्रकाशित हुआ था (हालांकि इसे 1965 में प्रस्तुत किया गया था), फिर से उन्हीं दो प्रतिक्रियाओं का उपयोग करते हुए, जिसने निष्कर्ष निकाला कि 254No की अर्ध-आयु वास्तव में बर्कले द्वारा दावा किए गए 3 सेकंड से बहुत लंबी थी।[1] 1967 में बर्कले और 1971 में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में बाद के काम ने तत्व 102 की खोज की पूरी तरह से पुष्टि की और पहले के अवलोकनों को स्पष्ट किया।[4] दिसंबर 1966 में, बर्कले समूह ने डुबना प्रयोगों को दोहराया और उनकी पूरी तरह से पुष्टि की, और इस डेटा का उपयोग उन समस्थानिकों को सही ढंग से असाइन करने के लिए किया जिन्हें उन्होंने पहले संश्लेषित किया था लेकिन उस समय अभी तक पहचान नहीं पाए थे। इस प्रकार उन्होंने 1958 से 1961 तक नोबेलियम की खोज करने का दावा किया।[4]

238 + 22 → 260 → 254 + 6 1

1969 में, डुबना टीम ने तत्व 102 पर रासायनिक प्रयोग किए और निष्कर्ष निकाला कि यह यिटरबियम के भारी समरूप के रूप में व्यवहार करता है। रूसी वैज्ञानिकों ने नए तत्व के लिए इरेन जोलियट-क्यूरी के नाम पर जोलियटियम (Jo) नाम प्रस्तावित किया, जिनका हाल ही में निधन हो गया था, जिससे एक तत्व नामकरण विवाद पैदा हुआ जो कई दशकों तक हल नहीं होगा, जिसमें प्रत्येक समूह अपने स्वयं के प्रस्तावित नामों का उपयोग कर रहा था।[4][6]

1992 में, IUPAC-IUPAP ट्रांसफरमियम वर्किंग ग्रुप (TWG) ने खोज के दावों का पुनर्मूल्यांकन किया और निष्कर्ष निकाला कि केवल 1966 के डुबना कार्य ने उस समय परमाणु क्रमांक 102 वाले नाभिकों का सही पता लगाया और क्षय को सौंपा। इसलिए डुबना टीम को आधिकारिक तौर पर नोबेलियम के खोजकर्ता के रूप में मान्यता प्राप्त है, हालांकि यह संभव है कि इसका पता 1959 में बर्कले में चला था।[1] इस निर्णय की अगले वर्ष बर्कले द्वारा आलोचना की गई, जिसने तत्व 101 से 103 के मामलों को फिर से खोलने को "समय की व्यर्थ बर्बादी" कहा, जबकि डुबना ने IUPAC के निर्णय से सहमति व्यक्त की।[5]

1994 में, तत्व नामकरण विवाद के समाधान के प्रयास के हिस्से के रूप में, IUPAC ने तत्वों 101–109 के नामों की पुष्टि की। तत्व 102 के लिए, इसने नोबेलियम (No) नाम की पुष्टि इस आधार पर की कि यह 30 वर्षों के दौरान साहित्य में स्थापित हो गया था और अल्फ्रेड नोबेल को इस तरह से सम्मानित किया जाना चाहिए।[7] 1994 के नामों पर आक्रोश के कारण, जो ज्यादातर खोजकर्ताओं की पसंद का सम्मान नहीं करते थे, एक टिप्पणी अवधि शुरू हुई, और 1995 में IUPAC ने तत्व 102 का नाम जॉर्जी फ्लेरोव या उनकी उपनाम वाली फ्लेरोव प्रयोगशाला के नाम पर एक नए प्रस्ताव के हिस्से के रूप में फ्लेरोवियम (Fl) रखा।[8] यह प्रस्ताव भी स्वीकार नहीं किया गया, और 1997 में नोबेलियम नाम बहाल कर दिया गया।[7] आज नाम फ्लेरोवियम, उसी प्रतीक के साथ, तत्व 114 को संदर्भित करता है।[9]

विशेषताएं

भौतिक

[10] आवर्त सारणी में, नोबेलियम एक्टिनाइड मेंडेलीवियम के दाईं ओर, एक्टिनाइड लॉरेनशियम के बाईं ओर, और लैंथेनाइड यिटरबियम के नीचे स्थित है। नोबेलियम धातु अभी तक थोक मात्रा में तैयार नहीं की गई है, और थोक तैयारी वर्तमान में असंभव है।[11] फिर भी, इसके गुणों के संबंध में कई भविष्यवाणियां और कुछ प्रारंभिक प्रयोगात्मक परिणाम किए गए हैं।[11]

लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स, धात्विक अवस्था में, या तो द्विसंयोजक (जैसे यूरोपियम और यिटरबियम) या त्रिसंयोजक (अधिकांश अन्य लैंथेनाइड्स) धातुओं के रूप में मौजूद हो सकते हैं। पूर्व में fns2 विन्यास होते हैं, जबकि बाद वाले में fn−1d1s2 विन्यास होते हैं। 1975 में, जोहानसन और रोसेनग्रेन ने द्विसंयोजक और त्रिसंयोजक धातुओं के रूप में धात्विक लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स की संसंजक ऊर्जा (क्रिस्टलीकरण की एन्थैल्पी) के लिए मापे गए और अनुमानित मानों की जांच की।[12][13] निष्कर्ष यह था कि नोबेलियम के लिए [Rn]5f147s2 विन्यास पर [Rn]5f136d17s2 विन्यास की बढ़ी हुई बंधन ऊर्जा एक 5f इलेक्ट्रॉन को 6d में बढ़ावा देने के लिए आवश्यक ऊर्जा की भरपाई करने के लिए पर्याप्त नहीं थी, जैसा कि बहुत देर से एक्टिनाइड्स के लिए भी सच है: इस प्रकार आइंस्टीनियम, फर्मियम, मेंडेलीवियम और नोबेलियम से द्विसंयोजक धातु होने की उम्मीद थी, हालांकि नोबेलियम के लिए इस भविष्यवाणी की अभी तक पुष्टि नहीं हुई है।[12] एक्टिनाइड श्रृंखला समाप्त होने से काफी पहले द्विसंयोजक अवस्था की बढ़ती प्रधानता को 5f इलेक्ट्रॉनों के सापेक्षवादी स्थिरीकरण के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, जो परमाणु क्रमांक बढ़ने के साथ बढ़ता है: इसका एक प्रभाव यह है कि नोबेलियम त्रिसंयोजक के बजाय मुख्य रूप से द्विसंयोजक है, अन्य सभी लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स के विपरीत।[14] 1986 में, नोबेलियम धातु की उच्चीकरण की एन्थैल्पी 126 kJ/mol के बीच होने का अनुमान लगाया गया था, जो आइंस्टीनियम, फर्मियम और मेंडेलीवियम के मानों के करीब है और इस सिद्धांत का समर्थन करता है कि नोबेलियम एक द्विसंयोजक धातु बनाएगा।[11] अन्य द्विसंयोजक देर से एक्टिनाइड्स (एक बार फिर त्रिसंयोजक लॉरेनशियम को छोड़कर) की तरह, धात्विक नोबेलियम को फलक-केंद्रित घन क्रिस्टल संरचना माननी चाहिए। द्विसंयोजक नोबेलियम धातु की धात्विक त्रिज्या लगभग 197 pm होनी चाहिए।[11] नोबेलियम के गलनांक का अनुमान 800 °C लगाया गया है, जो पड़ोसी तत्व मेंडेलीवियम के लिए अनुमानित मान के समान है।[15] इसका घनत्व लगभग 9.9 ± 0.4 g/cm3 होने का अनुमान है।

रासायनिक

नोबेलियम का रसायन विज्ञान अधूरा है और केवल जलीय घोल में ज्ञात है, जिसमें यह +3 या +2 ऑक्सीकरण अवस्था ले सकता है, बाद वाला अधिक स्थिर है।[2] नोबेलियम की खोज से पहले यह काफी हद तक उम्मीद की गई थी कि घोल में, यह अन्य एक्टिनाइड्स की तरह व्यवहार करेगा, जिसमें त्रिसंयोजक अवस्था प्रमुख होगी; हालाँकि, सीबोर्ग ने 1949 में भविष्यवाणी की थी कि नोबेलियम के लिए +2 अवस्था भी अपेक्षाकृत स्थिर होगी, क्योंकि No2+ आयन में जमीनी-अवस्था इलेक्ट्रॉन विन्यास [Rn]5f14 होगा, जिसमें स्थिर भरा हुआ 5f14 शेल शामिल है। इस भविष्यवाणी की पुष्टि होने में उन्नीस साल लग गए।[16]

1967 में, नोबेलियम के रासायनिक व्यवहार की तुलना टर्बियम, कैलिफोर्नियम और फर्मियम से करने के लिए प्रयोग किए गए। चारों तत्वों की प्रतिक्रिया क्लोरीन के साथ की गई और परिणामी क्लोराइड को एक ट्यूब के साथ जमा किया गया, जिसके साथ उन्हें गैस द्वारा ले जाया गया। यह पाया गया कि उत्पादित नोबेलियम क्लोराइड ठोस सतहों पर दृढ़ता से अधिशोषित था, यह साबित करते हुए कि यह बहुत वाष्पशील नहीं था, अन्य तीन जांचे गए तत्वों के क्लोराइड की तरह। हालाँकि, NoCl2 और NoCl3 दोनों के गैर-वाष्पशील व्यवहार प्रदर्शित करने की उम्मीद थी और इसलिए यह प्रयोग इस बारे में निर्णायक नहीं था कि नोबेलियम की पसंदीदा ऑक्सीकरण अवस्था क्या थी। नोबेलियम के +2 अवस्था के पक्ष में होने का निर्धारण अगले वर्ष तक प्रतीक्षा करनी पड़ी, जब लगभग पचास हजार 255No परमाणुओं पर केशन-एक्सचेंज क्रोमैटोग्राफी और सह-अवक्षेपण प्रयोग किए गए, जिसमें पाया गया कि यह अन्य एक्टिनाइड्स से अलग और द्विसंयोजक क्षारीय पृथ्वी धातुओं की तरह व्यवहार करता है। इसने साबित कर दिया कि जलीय घोल में, नोबेलियम द्विसंयोजक अवस्था में सबसे स्थिर है जब मजबूत ऑक्सीकारक अनुपस्थित होते हैं।[16] 1974 में बाद के प्रयोग ने दिखाया कि नोबेलियम Ca2+ और Sr2+ के बीच क्षारीय पृथ्वी धातुओं के साथ निकलता है।[16] नोबेलियम एकमात्र ज्ञात f-ब्लॉक तत्व है जिसके लिए +2 अवस्था जलीय घोल में सबसे आम और स्थिर है। यह एक्टिनाइड श्रृंखला के अंत में 5f और 6d ऑर्बिटल्स के बीच बड़े ऊर्जा अंतर के कारण होता है।[17]

यह उम्मीद की जाती है कि 7s सबशेल का सापेक्षवादी स्थिरीकरण नोबेलियम डाइहाइड्राइड, NoH2 को बहुत अस्थिर करता है, और 6d3/2 स्पिनर पर 7p1/2 स्पिनर का सापेक्षवादी स्थिरीकरण का मतलब है कि नोबेलियम परमाणुओं में उत्तेजित अवस्थाओं में अपेक्षित 6d योगदान के बजाय 7s और 7p योगदान होता है। NoH2 अणु में लंबी No–H दूरियां और महत्वपूर्ण आवेश हस्तांतरण इस अणु के लिए 5.94 D के द्विध्रुवीय क्षण के साथ अत्यधिक आयनिकता की ओर ले जाते हैं। इस अणु में, नोबेलियम से मुख्य-समूह तत्व जैसा व्यवहार प्रदर्शित करने की उम्मीद है, विशेष रूप से अपने ns2 वैलेंस शेल विन्यास और कोर-जैसे 5f ऑर्बिटल्स के साथ एक क्षारीय पृथ्वी धातु की तरह कार्य करना।[18]

क्लोराइड आयनों के साथ नोबेलियम की कॉम्प्लेक्सिंग क्षमता बेरियम के समान है, जो काफी कमजोर रूप से कॉम्प्लेक्स बनाती है।[16] 0.5 M अमोनियम नाइट्रेट के जलीय घोल में साइट्रेट, ऑक्सालेट और एसीटेट के साथ इसकी कॉम्प्लेक्सिंग क्षमता कैल्शियम और स्ट्रोंटियम के बीच है, हालांकि यह स्ट्रोंटियम के कुछ करीब है।[16]

E°(No3+→No2+) युगल की मानक कमी क्षमता का अनुमान 1969 में +1.4 और +1.5 V के बीच लगाया गया था;[16] बाद में 2009 में यह केवल +0.75 V के आसपास पाया गया।[19] सकारात्मक मान दिखाता है कि No2+, No3+ से अधिक स्थिर है और No3+ एक अच्छा ऑक्सीकरण एजेंट है। जबकि E°(No2+→No0) और E°(No3+→No0) के लिए उद्धृत मान स्रोतों के बीच भिन्न होते हैं, स्वीकृत मानक अनुमान −2.61 और −1.26 V हैं।[16] यह भविष्यवाणी की गई है कि E°(No4+→No3+) युगल के लिए मान +6.5 V होगा।[16] No3+ और No2+ के गठन के लिए गिब्स ऊर्जा का अनुमान क्रमशः −342 और −480 kJ/mol लगाया गया है।[16]

परमाणु

नोबेलियम परमाणु में 102 इलेक्ट्रॉन होते हैं। इनके [Rn]5f147s2 विन्यास (मूल अवस्था पद प्रतीक 1S0) में व्यवस्थित होने की अपेक्षा की जाती है, हालाँकि 2006 तक इस इलेक्ट्रॉन विन्यास का प्रायोगिक सत्यापन नहीं किया गया था। 5f और 7s उपकोशों में सोलह इलेक्ट्रॉन संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं।[11] यौगिक बनाने में, तीन संयोजी इलेक्ट्रॉन खो सकते हैं, जिससे पीछे एक [Rn]5f13 कोर रह जाता है: यह त्रिपॉजिटिव अवस्था में [Rn]5fn इलेक्ट्रॉन विन्यास वाले अन्य एक्टिनाइड्स द्वारा निर्धारित प्रवृत्ति के अनुरूप है। फिर भी, यह अधिक संभावना है कि केवल दो संयोजी इलेक्ट्रॉन ही खोते हैं, जिससे एक भरा हुआ 5f14 कोश वाला स्थिर [Rn]5f14 कोर पीछे रह जाता है। नोबेलियम का प्रथम आयनन विभव 1974 में अधिकतम (6.65 ± 0.07) eV मापा गया था, जो इस धारणा पर आधारित था कि 7s इलेक्ट्रॉन 5f इलेक्ट्रॉनों से पहले आयनित होंगे;[20] इस मान को बाद में 6.62621 eV (639.33 kJ/mol) के रूप में परिष्कृत किया गया।[21] हेक्साकोऑर्डिनेट और ऑक्टाकोऑर्डिनेट No3+ की आयनिक त्रिज्या का प्रारंभिक अनुमान 1978 में क्रमशः लगभग 90 और 102 pm लगाया गया था;[16] No2+ की आयनिक त्रिज्या प्रायोगिक रूप से दो सार्थक अंक तक 100 pm पाई गई है।[11] No2+ की जलयोजन की एन्थैल्पी 1486 kJ/mol परिकलित की गई है।[16]

समस्थानिक

मुख्य लेख: Isotopes of nobelium

नोबेलियम के चौदह समस्थानिक ज्ञात हैं, जिनकी द्रव्यमान संख्या 248–260 और 262 है; सभी रेडियोधर्मी हैं।ref इसके अतिरिक्त, सत्रह नाभिकीय समावयवी ज्ञात हैं, जिनकी द्रव्यमान संख्या 250 से 256 के बीच है।ref[22][23][24][25] इनमें से, सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला समस्थानिक 259No है जिसकी अर्ध-आयु 58 मिनट है, और सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला समावयवी 251mNo है जिसकी अर्ध-आयु 1.02 सेकंड है।ref हालाँकि, अभी तक खोजे न गए समस्थानिक 261No की अर्ध-आयु 3 घंटे होने का अनुमान है।ref इसके अतिरिक्त, कम समय तक जीवित रहने वाले 255No (अर्ध-आयु 3.52 मिनट) का उपयोग रासायनिक प्रयोगों में अधिक बार किया जाता है क्योंकि इसे कैलिफोर्नियम-249 के कार्बन-12 आयनों के साथ विकिरण द्वारा बड़ी मात्रा में उत्पादित किया जा सकता है।[26] 259No और 255No के बाद, अगले सबसे स्थिर नोबेलियम समस्थानिक 253No (अर्ध-आयु 1.57 मिनट), 254No (51.2 सेकंड), 257No (24.5 सेकंड), 256No (2.91 सेकंड), और 252No (2.467 सेकंड) हैं।ref शेष सभी नोबेलियम समस्थानिकों की अर्ध-आयु एक सेकंड से कम है, और सबसे कम समय तक जीवित रहने वाले ज्ञात नोबेलियम समस्थानिक (248No) की अर्ध-आयु 2 माइक्रोसेकंड से कम है।ref समस्थानिक 254No सैद्धांतिक रूप से विशेष रूप से दिलचस्प है क्योंकि यह 231Pa से 279Rg तक प्रोलेट नाभिकों की एक श्रृंखला के मध्य में है, और इसके नाभिकीय समावयवियों (जिनमें से दो ज्ञात हैं) का निर्माण प्रोटॉन कक्षकों जैसे 2f5/2 द्वारा नियंत्रित होता है जो गोलाकार प्रोटॉन कोश के ठीक ऊपर आते हैं; इसे 208Pb की 48Ca के साथ प्रतिक्रिया में संश्लेषित किया जा सकता है।[27]

नोबेलियम समस्थानिकों की अर्ध-आयु 250No से 253No तक सुचारू रूप से बढ़ती है। हालाँकि, 254No पर एक गिरावट दिखाई देती है, और इसके बाद सम-सम नोबेलियम समस्थानिकों की अर्ध-आयु तेजी से गिरती है क्योंकि सहज विखंडन क्षय का प्रमुख तरीका बन जाता है। उदाहरण के लिए, 256No की अर्ध-आयु लगभग तीन सेकंड है, लेकिन 258No की अर्ध-आयु केवल 1.2 मिलीसेकंड है।[26] यह दर्शाता है कि नोबेलियम पर, प्रोटॉन का पारस्परिक प्रतिकर्षण एक्टिनाइड श्रृंखला में दीर्घकालिक नाभिकों के क्षेत्र की एक सीमा निर्धारित करता है।[28] सम-विषम नोबेलियम समस्थानिकों की अर्ध-आयु अधिकतर बढ़ती रहती है जैसे-जैसे उनकी द्रव्यमान संख्या बढ़ती है, जिसमें 257No पर प्रवृत्ति में गिरावट आती है।[26]

तैयारी और शुद्धिकरण

नोबेलियम के समस्थानिक अधिकतर एक्टिनाइड लक्ष्यों (यूरेनियम, प्लूटोनियम, क्यूरियम, कैलिफोर्नियम, या आइंस्टीनियम) पर बमबारी करके उत्पादित किए जाते हैं, सिवाय नोबेलियम-262 के, जो लॉरेंशियम-262 के पुत्री के रूप में उत्पादित होता है।[26] सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला समस्थानिक, 255No, क्यूरियम-248 या कैलिफोर्नियम-249 पर कार्बन-12 की बमबारी से उत्पादित किया जा सकता है: बाद वाली विधि अधिक सामान्य है। दस मिनट के लिए प्रति सेकंड तीन ट्रिलियन 73 MeV कार्बन-12 आयनों के साथ कैलिफोर्नियम-249 के 350 μg cm−2 लक्ष्य को विकिरणित करने से लगभग 1200 नोबेलियम-255 परमाणु उत्पादित हो सकते हैं।[26]

एक बार नोबेलियम-255 उत्पादित हो जाने के बाद, इसे उसी तरह अलग किया जा सकता है जैसे पड़ोसी एक्टिनाइड मेंडेलीवियम को शुद्ध करने के लिए उपयोग किया जाता है। उत्पादित नोबेलियम-255 परमाणुओं के प्रतिक्षेप संवेग का उपयोग उन्हें उस लक्ष्य से भौतिक रूप से दूर ले जाने के लिए किया जाता है जिससे वे उत्पादित होते हैं, उन्हें निर्वात में लक्ष्य के ठीक पीछे धातु (आमतौर पर बेरिलियम, एल्युमीनियम, प्लैटिनम, या सोना) की एक पतली पन्नी पर लाया जाता है: इसे आमतौर पर नोबेलियम परमाणुओं को गैस वातावरण (अक्सर हीलियम) में फंसाकर और उन्हें प्रतिक्रिया कक्ष में एक छोटे से उद्घाटन से गैस जेट के साथ ले जाकर जोड़ा जाता है। एक लंबी केशिका नली का उपयोग करके, और हीलियम गैस में पोटेशियम क्लोराइड एरोसोल को शामिल करके, नोबेलियम परमाणुओं को दर्जनों मीटर तक ले जाया जा सकता है।[29] पन्नी पर एकत्र नोबेलियम की पतली परत को फिर पन्नी को पूरी तरह से घोले बिना तनु अम्ल के साथ हटाया जा सकता है।[29] नोबेलियम को फिर अन्य त्रिसंयोजक एक्टिनाइड्स के विपरीत, द्विसंयोजक अवस्था बनाने की इसकी प्रवृत्ति का लाभ उठाकर अलग किया जा सकता है: आमतौर पर उपयोग की जाने वाली निक्षालन स्थितियों (स्थिर कार्बनिक चरण के रूप में बिस-(2-एथिलहेक्सिल) फॉस्फोरिक एसिड (HDEHP) और मोबाइल जलीय चरण के रूप में 0.05 M हाइड्रोक्लोरिक एसिड, या धनायन-विनिमय राल कॉलम से निक्षालक के रूप में 3 M हाइड्रोक्लोरिक एसिड का उपयोग करके) के तहत, नोबेलियम कॉलम से होकर गुजर जाएगा और निक्षालित हो जाएगा जबकि अन्य त्रिसंयोजक एक्टिनाइड कॉलम पर ही रह जाएंगे।[29] हालाँकि, यदि सीधे "कैचर" सोने की पन्नी का उपयोग किया जाता है, तो प्रक्रिया जटिल हो जाती है क्योंकि HDEHP का उपयोग करके क्रोमैटोग्राफिक निष्कर्षण कॉलम से नोबेलियम को अलग करने से पहले ऋणायन-विनिमय क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके सोने को अलग करने की आवश्यकता होती है।[29]

नोट्स

संदर्भ

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ग्रंथसूची

बाहरी कड़ियाँ

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

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