प्रोमेथियम

From LTRC

प्रोमेथियम (Promethium) एक सामान्यतः कृत्रिम रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Pm है और परमाणु क्रमांक 61 है। इसके सभी समस्थानिक रेडियोधर्मी हैं; यह अत्यंत दुर्लभ है, पृथ्वी की पपड़ी में किसी भी समय केवल 500-600 ग्राम ही प्राकृतिक रूप से मौजूद होता है। प्रोमेथियम उन केवल दो रेडियोधर्मी तत्वों में से एक है जो आवर्त सारणी में स्थिर रूपों वाले तत्वों से पहले और बाद में आते हैं, दूसरा टेक्नेटियम है। रासायनिक रूप से, प्रोमेथियम एक लैंथेनाइड है। प्रोमेथियम केवल +3 की एक स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था दिखाता है।

1902 में बोहुस्लाव ब्रूनर (Bohuslav Brauner) ने सुझाव दिया था कि उस समय एक अज्ञात तत्व था जिसके गुण ज्ञात तत्वों नियोडिमियम (60) और सैमरियम (62) के बीच के थे; इसकी पुष्टि 1914 में हेनरी मोसले द्वारा की गई, जिन्होंने उस समय ज्ञात सभी तत्वों के परमाणु क्रमांकों को मापने के बाद पाया कि परमाणु क्रमांक 61 वाला तत्व गायब था। 1926 में, दो समूहों (एक इतालवी और एक अमेरिकी) ने तत्व 61 का एक नमूना अलग करने का दावा किया; दोनों "खोजें" जल्द ही गलत साबित हुईं। 1938 में, ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी में किए गए एक परमाणु प्रयोग के दौरान, कुछ रेडियोधर्मी न्यूक्लाइड उत्पन्न हुए जो निश्चित रूप से नियोडिमियम या सैमरियम के रेडियोआइसोटोप नहीं थे, लेकिन इस बात का रासायनिक प्रमाण नहीं था कि तत्व 61 का उत्पादन हुआ था, और खोज को अधिक मान्यता नहीं मिली। प्रोमेथियम का उत्पादन और लक्षण वर्णन पहली बार 1945 में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी में ग्रेफाइट रिएक्टर में विकिरणित यूरेनियम ईंधन के विखंडन उत्पादों के पृथक्करण और विश्लेषण द्वारा किया गया था। खोजकर्ताओं ने "प्रोमेथियम" (Prometheum) (sic; वर्तनी बाद में बदल दी गई) नाम प्रस्तावित किया, जो ग्रीक पौराणिक कथाओं के टाइटन प्रोमेथियस से लिया गया है, जिसने माउंट ओलिंपस से आग चुराई और इसे मनुष्यों तक पहुँचाया, ताकि "मानव बुद्धि के साहस और संभावित दुरुपयोग दोनों" का प्रतीक बन सके। धातु का एक नमूना केवल 1963 में बनाया गया था।

प्राकृतिक प्रोमेथियम के दो स्रोत प्राकृतिक यूरोपियम-151 का दुर्लभ अल्फा क्षय (प्रोमेथियम-147 का उत्पादन) और यूरेनियम का सहज विखंडन (विभिन्न समस्थानिक) हैं। प्रोमेथियम-145 सबसे स्थिर प्रोमेथियम समस्थानिक है, लेकिन व्यावहारिक अनुप्रयोगों वाला एकमात्र समस्थानिक प्रोमेथियम-147 है, जिसके रासायनिक यौगिकों का उपयोग चमकदार पेंट, परमाणु बैटरी और मोटाई-मापने वाले उपकरणों में किया जाता है। चूंकि प्राकृतिक प्रोमेथियम अत्यधिक दुर्लभ है, इसलिए इसे आमतौर पर प्रोमेथियम-147 को विखंडन उत्पाद के रूप में उत्पन्न करने के लिए थर्मल न्यूट्रॉन के साथ यूरेनियम-235 (संवर्धित यूरेनियम) पर बमबारी करके संश्लेषित किया जाता है।

गुण

भौतिक गुण

एक प्रोमेथियम परमाणु में 61 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो विन्यास [Xe] 4f5 6s2 में व्यवस्थित होते हैं। सात 4f और 6s इलेक्ट्रॉन संयोजी इलेक्ट्रॉन हैं।[1] यौगिक बनाने में, परमाणु अपने दो सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉनों और एक 4f-इलेक्ट्रॉन को खो देता है, जो एक खुले उपकोष से संबंधित है। तत्व की परमाणु त्रिज्या सभी लैंथेनाइडों में दूसरी सबसे बड़ी है लेकिन पड़ोसी तत्वों की तुलना में केवल थोड़ी अधिक है।[1] यह परमाणु क्रमांकों में वृद्धि के साथ लैंथेनाइड परमाणुओं के संकुचन (लैंथेनाइड संकुचन[2]) की सामान्य प्रवृत्ति का सबसे उल्लेखनीय अपवाद है। प्रोमेथियम के कई गुण लैंथेनाइडों के बीच इसकी स्थिति पर निर्भर करते हैं और नियोडिमियम और सैमरियम के गुणों के बीच के होते हैं। उदाहरण के लिए, गलनांक, पहले तीन आयनन ऊर्जा, और जलयोजन ऊर्जा नियोडिमियम से अधिक और सैमरियम से कम हैं;[1] इसी तरह, क्वथनांक, आयनिक (Pm(3+)) त्रिज्या, और मोनोएटोमिक गैस के गठन की मानक ऊष्मा का अनुमान सैमरियम से अधिक और नियोडिमियम से कम है।[1]

प्रोमेथियम की संरचना डबल हेक्सागोनल क्लोज पैक्ड (dhcp) है और कठोरता 63 kg/mm2 है।[3] यह निम्न-तापमान वाला अल्फा रूप 890 °C तक गर्म करने पर बीटा, बॉडी-सेंटर्ड क्यूबिक (bcc) चरण में परिवर्तित हो जाता है।[4]

रासायनिक गुण और यौगिक

प्रोमेथियम लैंथेनाइडों के सीरियम समूह से संबंधित है और रासायनिक रूप से पड़ोसी तत्वों के समान है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 120) अपनी अस्थिरता के कारण, प्रोमेथियम का रासायनिक अध्ययन अधूरा है। हालांकि कुछ यौगिकों को संश्लेषित किया गया है, लेकिन उनका पूरी तरह से अध्ययन नहीं किया गया है; सामान्य तौर पर, वे रंग में गुलाबी या लाल होते हैं।(Emsley, 2011, p. 429)[5] मई 2024 में, जलीय घोल में तटस्थ PyDGA लिगेंड के साथ एक प्रोमेथियम समन्वय परिसर का लक्षण वर्णन किया गया था।[6] अमोनिया के साथ Pm(3+) आयनों वाले अम्लीय समाधानों के उपचार के परिणामस्वरूप हाइड्रोक्साइड, Pm(OH)3 का एक जिलेटिनस हल्का-भूरा तलछट प्राप्त होता है, जो पानी में अघुलनशील है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 121) हाइड्रोक्लोरिक एसिड में घुलने पर, एक पानी में घुलनशील पीला नमक, PmCl3, उत्पन्न होता है;(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 121) इसी तरह, नाइट्रिक एसिड में घुलने पर, एक नाइट्रेट, Pm(NO3)3 प्राप्त होता है। बाद वाला भी अच्छी तरह से घुलनशील है; सूखने पर, यह गुलाबी क्रिस्टल बनाता है, जो Nd(NO3)3 के समान है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 121) Pm(3+) के लिए इलेक्ट्रॉन विन्यास [Xe] 4f4 है, और आयन का रंग गुलाबी है। ग्राउंड स्टेट टर्म सिंबल 5I4 है।[7] सल्फेट अन्य सीरियम समूह सल्फेट्स की तरह थोड़ा घुलनशील है। इसके ऑक्टाहाइड्रेट के लिए सेल पैरामीटर की गणना की गई है; इससे यह निष्कर्ष निकला कि Pm2(SO4)3*8H2O का घनत्व 2.86 g/cm3 है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 122) ऑक्सालेट, Pm2(C2O4)3*10H2O, की घुलनशीलता सभी लैंथेनाइड ऑक्सालेट्स में सबसे कम है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 123)

नाइट्रेट के विपरीत, ऑक्साइड संबंधित सैमरियम नमक के समान है न कि नियोडिमियम नमक के। संश्लेषित होने पर, जैसे कि ऑक्सालेट को गर्म करके, यह अव्यवस्थित संरचना वाला एक सफेद या लैवेंडर-रंग का पाउडर है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 121) यह पाउडर 600 °C तक गर्म करने पर एक घनीय जाली में क्रिस्टलीकृत हो जाता है। 800 °C और फिर 1750 °C पर आगे एनीलिंग इसे अपरिवर्तनीय रूप से क्रमशः मोनोक्लिनिक और हेक्सागोनल चरणों में बदल देती है, और अंतिम दो चरणों को एनीलिंग समय और तापमान को समायोजित करके आपस में बदला जा सकता है।[8]

सूत्र समरूपता स्पेस ग्रुप संख्या पियर्सन प्रतीक a (pm) b (pm) c (pm) Z घनत्व,
g/cm3
α-Pm dhcp[3][4] P63/mmc 194 hP4 365 365 1165 4 7.26
β-Pm bcc[4] Fm3m 225 cF4 410 410 410 4 6.99
Pm2O3 cubic[8] Ia3 206 cI80 1099 1099 1099 16 6.77
Pm2O3 monoclinic[8] C2/m 12 mS30 1422 365 891 6 7.40
Pm2O3 hexagonal[8] P3m1 164 hP5 380.2 380.2 595.4 1 7.53

प्रोमेथियम केवल एक स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था, +3, आयनों के रूप में बनाता है; यह अन्य लैंथेनाइडों के अनुरूप है। प्रोमेथियम +2 ऑक्सीकरण अवस्था भी बना सकता है।[9] Pm(2+) के ऊष्मप्रवैगिकी गुण बताते हैं कि डाइलाइड्स स्थिर हैं, जो NdCl2 और SmCl2 के समान हैं।[10]

प्रोमेथियम हैलाइड्स[11]
सूत्र रंग समन्वय
संख्या 		समरूपता स्पेस ग्रुप संख्या पियर्सन प्रतीक m.p. (°C)
PmF3 Purple-pink 11 hexagonal P3c1 165 hP24 1338
PmCl3 Lavender 9 hexagonal P63/mc 176 hP8 655
PmBr3 Red 8 orthorhombic Cmcm 63 oS16 624
α-PmI3 Red 8 orthorhombic Cmcm 63 oS16 α→β
β-PmI3 Red 6 rhombohedral R3 148 hR24 695

समस्थानिक

मुख्य लेख: Isotopes of promethium

प्रोमेथियम एकमात्र लैंथेनाइड है और पहले 83 तत्वों में से केवल दो में से एक है (बिस्मथ में एक लंबे समय तक जीवित रहने वाला समस्थानिक है) जिसमें कोई स्थिर या लंबे समय तक जीवित रहने वाला (आदिम समस्थानिक) समस्थानिक नहीं है। यह नाभिक के तरल बूंद मॉडल और पड़ोसी तत्व समस्थानिकों की स्थिरता के दुर्लभ प्रभाव का परिणाम है; यह पहले 84 तत्वों में सबसे कम स्थिर तत्व भी है।ref प्राथमिक क्षय उत्पाद नियोडिमियम और सैमरियम समस्थानिक हैं (प्रोमेथियम-146 दोनों में क्षय होता है, हल्के समस्थानिक आमतौर पर पॉज़िट्रॉन क्षय और इलेक्ट्रॉन कैप्चर के माध्यम से नियोडिमियम में, और भारी समस्थानिक बीटा क्षय के माध्यम से सैमरियम में)। प्रोमेथियम परमाणु आइसोमर अन्य प्रोमेथियम समस्थानिकों में क्षय हो सकते हैं और एक समस्थानिक (145Pm) में स्थिर प्रासियोडिमियम-141 के लिए बहुत दुर्लभ अल्फा क्षय मोड है।ref

तत्व का सबसे स्थिर समस्थानिक प्रोमेथियम-145 है, जिसकी विशिष्ट गतिविधि 139 Ci/g है और इलेक्ट्रॉन कैप्चर के माध्यम से अर्ध-आयु 17.7 वर्ष है।ref चूंकि इसमें 84 न्यूट्रॉन हैं (82 से दो अधिक, जो एक जादुई संख्या है जो एक स्थिर न्यूट्रॉन विन्यास के अनुरूप है), यह 82 न्यूट्रॉन के साथ प्रासियोडिमियम-141 बनाने के लिए एक अल्फा कण (जिसमें 2 न्यूट्रॉन होते हैं) उत्सर्जित कर सकता है। इस प्रकार, यह प्रयोगात्मक रूप से देखे गए अल्फा क्षय वाला एकमात्र प्रोमेथियम समस्थानिक है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 114) अल्फा क्षय के लिए इसकी आंशिक अर्ध-आयु लगभग 6.3×109 वर्ष है, और इस तरह से क्षय होने के लिए 145Pm नाभिक की सापेक्ष संभावना 2.8×10-7% है। कई अन्य प्रोमेथियम समस्थानिक जैसे 144Pm, 146Pm, और 147Pm में भी अल्फा क्षय के लिए सकारात्मक ऊर्जा रिलीज होती है; उनके अल्फा क्षय होने की भविष्यवाणी की गई है लेकिन देखे नहीं गए हैं। कुल मिलाकर, प्रोमेथियम के 41 समस्थानिक ज्ञात हैं, जो 126Pm से 166Pm तक हैं।ref[12]

तत्व में 18 परमाणु आइसोमर भी हैं, जिनका द्रव्यमान संख्या 133 से 142, 144, 148, 149, 152, और 154 है (कुछ द्रव्यमान संख्याओं में एक से अधिक आइसोमर होते हैं)। उनमें से सबसे स्थिर प्रोमेथियम-148m है, जिसकी अर्ध-आयु 41.3 दिन है; यह इसकी ग्राउंड स्टेट की अर्ध-आयु और 143-147 को छोड़कर सभी प्रोमेथियम समस्थानिकों की अर्ध-आयु से अधिक है।ref

प्राप्ति

1934 में, विलार्ड लिब्बी ने बताया कि उन्होंने शुद्ध नियोडिमियम में कमजोर बीटा गतिविधि पाई थी, जिसे 1012 वर्षों से अधिक की अर्ध-आयु के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 117) लगभग 20 साल बाद, यह दावा किया गया कि तत्व प्राकृतिक नियोडिमियम में नियोडिमियम के प्रति ग्राम 10−20 ग्राम से कम मात्रा में संतुलन में होता है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 117) हालांकि, इन अवलोकनों को नए जांचों द्वारा गलत साबित कर दिया गया था, क्योंकि सभी सात प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले नियोडिमियम समस्थानिकों के लिए, कोई भी एकल बीटा क्षय (जो प्रोमेथियम समस्थानिक उत्पन्न कर सकता है) ऊर्जा संरक्षण द्वारा निषिद्ध है।[13] विशेष रूप से, परमाणु द्रव्यमानों के सावधानीपूर्वक माप से पता चलता है कि 150Nd और 150Pm के बीच द्रव्यमान अंतर नकारात्मक (−87 keV) है, जो 150Nd के 150Pm में एकल बीटा क्षय को पूरी तरह से रोकता है।[14]

1965 में, ओलावी एरामेट्सा ने एपेटाइट से शुद्ध किए गए दुर्लभ पृथ्वी सांद्रण से 147Pm के निशान अलग किए, जिसके परिणामस्वरूप प्रकृति में प्रोमेथियम की प्रचुरता के लिए 10−21 की ऊपरी सीमा प्राप्त हुई; यह यूरेनियम के प्राकृतिक परमाणु विखंडन द्वारा, या 146Nd के न्यूट्रॉन कैप्चर द्वारा उत्पादित किया गया हो सकता है।[15]

प्राकृतिक यूरोपियम के दोनों समस्थानिकों में उनके संभावित अल्फा बेटियों के योग और एक अल्फा कण के योग से अधिक द्रव्यमान अधिकता होती है; इसलिए, वे (व्यवहार में स्थिर) प्रोमेथियम में अल्फा क्षय हो सकते हैं।[16] लैबोरेटरी नाज़ियोनाली डेल ग्रैन सासो में शोध से पता चला है कि यूरोपियम-151 5×1018 वर्षों की अर्ध-आयु के साथ प्रोमेथियम-147 में क्षय होता है;[16] बाद के मापों ने अर्ध-आयु को (4.62 ± 0.95(stat.) ± 0.68(syst.)) × 1018 वर्ष दिया।[17] यह दिखाया गया है कि यूरोपियम पृथ्वी की पपड़ी में लगभग 12 ग्राम प्रोमेथियम के लिए "जिम्मेदार" है।[16] यूरोपियम-153 के लिए अल्फा क्षय अभी तक नहीं मिले हैं, और इसकी सैद्धांतिक रूप से गणना की गई अर्ध-आयु इतनी अधिक है (क्षय की कम ऊर्जा के कारण) कि यह प्रक्रिया निकट भविष्य में शायद नहीं देखी जाएगी।[18]

प्रोमेथियम प्रकृति में यूरेनियम-238 के सहज विखंडन के उत्पाद के रूप में भी बन सकता है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 117) प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले अयस्कों में केवल निशान मात्रा पाई जा सकती है: पिचब्लेंड के एक नमूने में द्रव्यमान के अनुसार चार भाग प्रति क्विंटल (4×10-18) की सांद्रता में प्रोमेथियम पाया गया है।[19] इस प्रकार यूरेनियम पृथ्वी की पपड़ी में 560 ग्राम प्रोमेथियम के लिए "जिम्मेदार" है।[16]

प्रोमेथियम की पहचान एंड्रोमेडा में तारे HR 465 के स्पेक्ट्रम में भी की गई है; यह HD 101065 (प्रज़िबिल्स्की का तारा) और HD 965 में भी पाया गया है।[20] प्रोमेथियम समस्थानिकों की कम अर्ध-आयु के कारण, उन्हें उन तारों की सतह के पास बनना चाहिए।[21]

इतिहास

तत्व 61 की खोज

1902 में, चेक रसायनज्ञ बोहुस्लाव ब्रूनर ने पाया कि नियोडिमियम और सैमरियम के बीच गुणों में अंतर उस समय ज्ञात अनुक्रम में किन्हीं दो लगातार लैंथेनाइडों के बीच सबसे अधिक था; निष्कर्ष के रूप में, उन्होंने सुझाव दिया कि उनके बीच मध्यवर्ती गुणों वाला एक तत्व था।[22] इस भविष्यवाणी का समर्थन 1914 में हेनरी मोसले द्वारा किया गया, जिन्होंने यह पता लगाने के बाद कि परमाणु क्रमांक तत्वों का एक प्रयोगात्मक रूप से मापने योग्य गुण था, पाया कि कुछ परमाणु क्रमांकों के कोई ज्ञात संबंधित तत्व नहीं थे: अंतराल 43, 61, 72, 75, 85, और 87 थे।[23] आवर्त सारणी में एक अंतराल के ज्ञान के साथ कई समूहों ने प्राकृतिक वातावरण में अन्य दुर्लभ पृथ्वी के बीच अनुमानित तत्व की खोज शुरू की।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 108)[24][25]

खोज का पहला दावा फ्लोरेंस, इटली के लुइगी रोला और लोरेंजो फर्नांडीस द्वारा प्रकाशित किया गया था। ब्राजील के खनिज मोनाज़ाइट से कुछ दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के नाइट्रेट सांद्रण के मिश्रण को आंशिक क्रिस्टलीकरण द्वारा अलग करने के बाद, उन्होंने एक समाधान प्राप्त किया जिसमें ज्यादातर सैमरियम था। इस समाधान ने सैमरियम और तत्व 61 के लिए जिम्मेदार एक्स-रे स्पेक्ट्रा दिए। अपने शहर के सम्मान में, उन्होंने तत्व 61 का नाम "फ्लोरेंटियम" रखा। परिणाम 1926 में प्रकाशित हुए थे, लेकिन वैज्ञानिकों ने दावा किया कि प्रयोग 1924 में किए गए थे।[26][27][28][29][30][31] 1926 में भी, यूनिवर्सिटी ऑफ इलिनोइस एट अर्बाना-शैंपेन के वैज्ञानिकों के एक समूह, स्मिथ हॉपकिंस और लेन यंटेमा ने तत्व 61 की खोज प्रकाशित की। उन्होंने विश्वविद्यालय के नाम पर इसका नाम "इलिनियम" रखा।[32][33][34] इन दोनों रिपोर्ट की गई खोजों को गलत दिखाया गया क्योंकि स्पेक्ट्रम रेखा जो तत्व 61 के "अनुरूप" थी, वह डिडिमियम के समान थी; जिन रेखाओं के तत्व 61 से संबंधित होने का विचार था, वे कुछ अशुद्धियों (बेरियम, क्रोमियम, और प्लैटिनम) की निकलीं।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 108)

1934 में, जोसेफ मटाउच ने अंततः मटाउच आइसोबार नियम तैयार किया। इस नियम के अप्रत्यक्ष परिणामों में से एक यह था कि तत्व 61 स्थिर समस्थानिक बनाने में असमर्थ था।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 108)[35] 1938 से, ओहियो स्टेट यूनिवर्सिटी में एच. बी. लॉ और अन्य द्वारा एक परमाणु प्रयोग किया गया। 1941 में न्यूक्लाइड्स का उत्पादन किया गया जो नियोडिमियम या सैमरियम के रेडियोआइसोटोप नहीं थे, और "साइक्लोनियम" नाम प्रस्तावित किया गया था, लेकिन इस बात का रासायनिक प्रमाण नहीं था कि तत्व 61 का उत्पादन हुआ था और खोज को व्यापक रूप से मान्यता नहीं मिली।(Emsley, 2011, p. 428)[36]

प्रोमेथियम धातु की खोज और संश्लेषण

प्रोमेथियम का उत्पादन और लक्षण वर्णन पहली बार 1945 में ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी (उस समय क्लिंटन लेबोरेटरीज) में जैकब ए. मारिंस्की, लॉरेंस ई. ग्लेन्डेनिन और चार्ल्स डी. कोरीएल द्वारा ग्रेफाइट रिएक्टर में विकिरणित यूरेनियम ईंधन के विखंडन उत्पादों के पृथक्करण और विश्लेषण द्वारा किया गया था; हालांकि, द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान सैन्य-संबंधी अनुसंधान में बहुत व्यस्त होने के कारण, उन्होंने 1947 तक अपनी खोज की घोषणा नहीं की।[37][38] मूल प्रस्तावित नाम "क्लिंटोनियम" था, उस प्रयोगशाला के नाम पर जहाँ काम किया गया था; हालांकि, "प्रोमेथियम" नाम खोजकर्ताओं में से एक की पत्नी ग्रेस मैरी कोरीएल द्वारा सुझाया गया था।(Emsley, 2011, p. 428) यह ग्रीक पौराणिक कथाओं के टाइटन प्रोमेथियस से लिया गया है, जिसने माउंट ओलिंपस से आग चुराई और इसे मनुष्यों तक पहुँचाया(Emsley, 2011, p. 428) और "मानव बुद्धि के साहस और संभावित दुरुपयोग दोनों" का प्रतीक है।[39] वर्तनी को फिर "प्रोमेथियम" में बदल दिया गया, क्योंकि यह अधिकांश अन्य धातुओं के अनुरूप था।(Emsley, 2011, p. 428)

1963 में, प्रोमेथियम(III) फ्लोराइड का उपयोग प्रोमेथियम धातु बनाने के लिए किया गया था। समैरियम, नियोडिमियम और अमेरिकियम की अशुद्धियों से अस्थायी रूप से शुद्ध किए गए इस पदार्थ को एक टैंटलम क्रूसिबल में रखा गया, जिसे एक अन्य टैंटलम क्रूसिबल के भीतर रखा गया था; बाहरी क्रूसिबल में लिथियम धातु (प्रोमेथियम की तुलना में 10 गुना अधिक) थी।(Emsley, 2011, p. 429)(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 123) निर्वात (vacuum) बनाने के बाद, रसायनों को मिश्रित करके प्रोमेथियम धातु का उत्पादन किया गया:

PmF3 + 3 Li → Pm + 3 LiF

उत्पादित प्रोमेथियम नमूने का उपयोग धातु के कुछ गुणों, जैसे कि इसके गलनांक (melting point) को मापने के लिए किया गया था।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 123)

1963 में, ORNL में परमाणु रिएक्टर ईंधन प्रसंस्करण अपशिष्ट से लगभग दस ग्राम प्रोमेथियम तैयार करने के लिए आयन-विनिमय विधियों का उपयोग किया गया था।[21][40][41]

प्रोमेथियम को या तो यूरेनियम विखंडन के उप-उत्पादों से प्राप्त किया जा सकता है या 146Nd को न्यूट्रॉन के साथ बमबारी करके उत्पादित किया जा सकता है, जिससे यह 147Nd में बदल जाता है, जो 11 दिनों की अर्ध-आयु (half-life) के साथ बीटा क्षय के माध्यम से 147Pm में क्षयित हो जाता है।[42]

उत्पादन

विभिन्न समस्थानिकों (isotopes) के लिए उत्पादन विधियाँ भिन्न होती हैं, और केवल प्रोमेथियम-147 के लिए विधियाँ दी गई हैं क्योंकि यह औद्योगिक अनुप्रयोगों वाला एकमात्र समस्थानिक है। प्रोमेथियम-147 का उत्पादन (अन्य समस्थानिकों की तुलना में) बड़ी मात्रा में यूरेनियम-235 पर थर्मल न्यूट्रॉन की बमबारी करके किया जाता है। इसका उत्पादन अपेक्षाकृत अधिक है, जो कुल उत्पाद का 2.6% है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 115) प्रोमेथियम-147 का उत्पादन करने का एक और तरीका नियोडिमियम-147 के माध्यम से है, जो कम अर्ध-आयु के साथ प्रोमेथियम-147 में क्षयित हो जाता है। नियोडिमियम-147 को या तो संवर्धित नियोडिमियम-146 पर थर्मल न्यूट्रॉन की बमबारी करके[43] या कण त्वरक (particle accelerator) में यूरेनियम कार्बाइड लक्ष्य पर ऊर्जावान प्रोटॉन की बमबारी करके प्राप्त किया जा सकता है।[44] एक अन्य विधि यूरेनियम-238 पर फास्ट न्यूट्रॉन की बमबारी करना है ताकि फास्ट विखंडन हो सके, जो कई प्रतिक्रिया उत्पादों के बीच, प्रोमेथियम-147 बनाता है।[45]

1960 के दशक की शुरुआत में, ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी प्रति वर्ष 650 ग्राम प्रोमेथियम का उत्पादन कर सकती थी(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 116) और यह दुनिया की एकमात्र बड़ी मात्रा वाली संश्लेषण सुविधा थी।[46] अमेरिका में 1980 के दशक की शुरुआत में प्रोमेथियम का ग्राम-स्तर पर उत्पादन बंद कर दिया गया था, लेकिन 2010 के बाद हाई फ्लक्स आइसोटोप रिएक्टर में इसे फिर से शुरू किए जाने की संभावना है। 2010 में, रूस एकमात्र ऐसा देश था जो अपेक्षाकृत बड़े पैमाने पर प्रोमेथियम-147 का उत्पादन कर रहा था।[43]

अनुप्रयोग

केवल प्रोमेथियम-147 का उपयोग प्रयोगशालाओं के बाहर होता है।(Emsley, 2011, p. 428) इसे ऑक्साइड या क्लोराइड के रूप में,(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 118) मिलीग्राम मात्रा में प्राप्त किया जाता है।(Emsley, 2011, p. 428) इस समस्थानिक की अर्ध-आयु अपेक्षाकृत लंबी होती है और इसके विकिरण की पदार्थ में प्रवेश गहराई अपेक्षाकृत कम होती है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 118)

कुछ सिग्नल लाइटें ल्यूमिनस पेंट (चमकदार पेंट) का उपयोग करती हैं जिसमें एक फॉस्फर होता है जो प्रोमेथियम-147 द्वारा उत्सर्जित बीटा विकिरण को अवशोषित करता है और प्रकाश उत्सर्जित करता है।[21](Emsley, 2011, p. 428) यह समस्थानिक फॉस्फर की उम्र नहीं बढ़ाता, जैसा कि अल्फा उत्सर्जक करते हैं,(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 118) और इसलिए प्रकाश उत्सर्जन कुछ वर्षों तक स्थिर रहता है।(Lavrukhina, Pozdnyakov, 1966, p. 118) मूल रूप से, इस उद्देश्य के लिए रेडियम-226 का उपयोग किया जाता था, लेकिन बाद में इसे प्रोमेथियम-147 और ट्रिटियम (हाइड्रोजन-3) द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया गया।[47] परमाणु सुरक्षा के लिए ट्रिटियम की तुलना में प्रोमेथियम को प्राथमिकता दी जा सकती है।[48]

परमाणु बैटरी में, प्रोमेथियम-147 द्वारा उत्सर्जित बीटा कणों को दो अर्धचालक प्लेटों के बीच एक छोटा प्रोमेथियम स्रोत रखकर विद्युत धारा में परिवर्तित किया जाता है। इन बैटरियों का उपयोगी जीवनकाल लगभग पांच वर्ष होता है।[5][21](Emsley, 2011, p. 428) पहली प्रोमेथियम-आधारित बैटरी 1964 में बनाई गई थी और इसने "शील्डिंग सहित लगभग 2 क्यूबिक इंच के आयतन से कुछ मिलीवाट बिजली उत्पन्न की थी"।[49]

प्रोमेथियम का उपयोग नमूने से गुजरने वाले प्रोमेथियम स्रोत से विकिरण की मात्रा को मापकर सामग्रियों की मोटाई मापने के लिए भी किया जाता है।[21](Emsley, 2011, p. 429)[50] इसके भविष्य में पोर्टेबल एक्स-रे स्रोतों में, और अंतरिक्ष जांच और उपग्रहों के लिए सहायक गर्मी या बिजली स्रोतों के रूप में संभावित उपयोग हैं[51] (हालांकि अल्फा उत्सर्जक प्लूटोनियम-238 अधिकांश अंतरिक्ष-अन्वेषण संबंधित उपयोगों के लिए मानक बन गया है)।[52]

प्रोमेथियम-147 का उपयोग बहुत कम मात्रा में (330nCi से कम), कुछ फिलिप्स CFL (कॉम्पैक्ट फ्लोरोसेंट लैंप) ग्लो स्विच में PLC 22W/28W 15mm CFL रेंज में भी किया जाता है।[53]

सावधानियां

प्रोमेथियम, अधिकांश अन्य लैंथेनाइडों के समान, कोई जैविक भूमिका नहीं निभाता है। प्रोमेथियम-147 अपने बीटा क्षय के दौरान गामा किरणें उत्सर्जित कर सकता है, जो सभी जीवों के लिए खतरनाक हैं।[54] यदि कुछ सावधानियां बरती जाएं तो प्रोमेथियम-147 की सूक्ष्म मात्रा के साथ संपर्क खतरनाक नहीं है।[55] सामान्य तौर पर, दस्ताने, जूते के कवर, सुरक्षा चश्मा और आसानी से हटाए जाने वाले सुरक्षात्मक कपड़ों की एक बाहरी परत का उपयोग किया जाना चाहिए।[56]

यह ज्ञात नहीं है कि प्रोमेथियम के साथ संपर्क से मानव शरीर के कौन से अंग प्रभावित होते हैं; एक संभावित उम्मीदवार हड्डी के ऊतक (bone tissues) हैं।[56] सीलबंद प्रोमेथियम-147 खतरनाक नहीं है। हालांकि, यदि पैकेजिंग क्षतिग्रस्त हो जाती है, तो प्रोमेथियम पर्यावरण और मनुष्यों के लिए खतरनाक हो जाता है। यदि रेडियोधर्मी संदूषण पाया जाता है, तो दूषित क्षेत्र को पानी और साबुन से धोया जाना चाहिए, लेकिन, भले ही प्रोमेथियम मुख्य रूप से त्वचा को प्रभावित करता है, त्वचा को रगड़ना नहीं चाहिए। यदि प्रोमेथियम का रिसाव पाया जाता है, तो क्षेत्र को खतरनाक के रूप में पहचाना जाना चाहिए और खाली कराया जाना चाहिए, और आपातकालीन सेवाओं से संपर्क किया जाना चाहिए। रेडियोधर्मिता के अलावा प्रोमेथियम से कोई अन्य खतरा ज्ञात नहीं है।[56]

नोट्स

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 1233.
  2. ↑ Cotton&Wilkinson5th, p. 776, 955.
  3. ↑ 3.0 3.1 (1971). "The crystal structure of promethium". Journal of the Less Common Metals. 24 (3) 233. doi:10.1016/0022-5088(71)90101-9.
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 Gschneidner Jr., K.A.. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press. ISBN 978-0-8493-0486-6.
  5. ↑ 5.0 5.1 promethium. Encyclopædia Britannica Online
  6. ↑ (May 2024). "Observation of a promethium complex in solution". Nature. 629 (8013) 819–823. doi:10.1038/s41586-024-07267-6.
  7. ↑ Aspinall, H. C.. (2001). "Chemistry of the f-block elements". 34, Table 2.1. Gordon & Breach. ISBN 978-90-5699-333-7.
  8. ↑ 8.0 8.1 8.2 8.3 (1972). "Polymorphic Modifications of Pm2O3". Journal of the American Ceramic Society. 55 (8) 428. doi:10.1111/j.1151-2916.1972.tb11329.x.
  9. ↑ Holleman&Wiberg, p. 1704.
  10. ↑ (2020-07-10). "Promethium: To Strive, to Seek, to Find and Not to Yield". Frontiers in Chemistry. 8. doi:10.3389/fchem.2020.00588.
  11. ↑ Cotton, Simon. (2006). Lanthanide And Actinide Chemistry. 117. John Wiley & Sons. ISBN 978-0-470-01006-8.
  12. ↑ (2022). "Measuring the β-decay properties of neutron-rich exotic Pm, Sm, Eu, and Gd isotopes to constrain the nucleosynthesis yields in the rare-earth region". The Astrophysical Journal. 936 (107) 107. doi:10.3847/1538-4357/ac80fc.
  13. ↑ (2003). The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties. Nuclear Physics A. 729 (1) 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
  14. ↑ N. E. Holden. (2004). "CRC Handbook of Chemistry and Physics". Section 11. CRC Press. ISBN 978-0-8493-0485-9.
  15. ↑ 31 188. doi:10.1002/14356007.a22_607.
  16. ↑ 16.0 16.1 16.2 16.3 (2007). "Search for α decay of natural Europium". Nuclear Physics A. 789 (1–4) 15–29. doi:10.1016/j.nuclphysa.2007.03.001.
  17. ↑ (2014). "Discovery of the 151Eu α decay". Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 41 (7). doi:10.1088/0954-3899/41/7/075101.
  18. ↑ (2019). "Experimental searches for rare alpha and beta decays". European Physical Journal A. 55 (8) 140–1–140–7. doi:10.1140/epja/i2019-12823-2.
  19. ↑ (May 1968). "Promethium in pitchblende". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 30 (3) 699–703. doi:10.1016/0022-1902(68)80427-0.
  20. ↑ (2004). "On the possible presence of promethium in the spectra of HD 101065 (Przybylski's star) and HD 965". Astronomy & Astrophysics. 419 (3) 1087–1093. doi:10.1051/0004-6361:20035726.
  21. ↑ 21.0 21.1 21.2 21.3 21.4 Hammond, C. R.. (2011). "CRC Handbook of Chemistry and Physics". 4.28. CRC Press. ISBN 978-1-4398-5511-9.
  22. ↑ Laing, Michael. (2005). "A Revised Periodic Table: With the Lanthanides Repositioned". Foundations of Chemistry. 7 (3) 203–233. doi:10.1007/s10698-004-5959-9.
  23. ↑ (1968). "Atomic and Nuclear Physics: An Introduction in S.I. Units". 109. Van Nostrand.
  24. ↑ (1956). The discovery of the elements. Journal of Chemical Education.
  25. ↑ (2016). Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Last Member. The Hexagon. 4–9.
  26. ↑ (1926). "Über das Element der Atomnummer 61". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 157 (1) 371–381. doi:10.1002/zaac.19261570129.
  27. ↑ Noyes, W. A.. (1927). "Florentium or Illinium?". Nature. 120 (3009) 14. doi:10.1038/120014c0.
  28. ↑ Rolla, L.; Fernandes, L.. (1927). "Florentium or Illinium?". Nature. 119 (3000) 637. doi:10.1038/119637a0.
  29. ↑ Rolla, Luigi; Fernandes, Lorenzo. (1928). "Florentium. II". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 169 (1) 319–320. doi:10.1002/zaac.19281690128.
  30. ↑ Rolla, Luigi; Fernandes, Lorenzo. (1927). "Florentium". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 163 (1) 40–42. doi:10.1002/zaac.19271630104.
  31. ↑ Rolla, Luigi; Fernandes, Lorenzo. (1927). "Über Das Element der Atomnummer 61 (Florentium)". Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. 160 (1) 190–192. doi:10.1002/zaac.19271600119.
  32. ↑ Harris, J. A.; Yntema, L. F.; Hopkins, B. S.. (1926). "The Element of Atomic Number 61; Illinium". Nature. 117 (2953) 792. doi:10.1038/117792a0.
  33. ↑ Brauner, Bohuslav. (1926). "The New Element of Atomic Number 61: Illinium". Nature. 118 (2959) 84–85. doi:10.1038/118084b0.
  34. ↑ Meyer, R. J.; Schumacher, G.; Kotowski, A.. (1926). "Über das Element 61 (Illinium)". Naturwissenschaften. 14 (33) 771. doi:10.1007/BF01490264.
  35. ↑ (2011). Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. 63. Elsevier. ISBN 978-0-444-53590-0.
  36. ↑ (2015). "The Lost Elements". 302–303. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-938334-4.
  37. ↑ (1947). "The chemical identification of radioisotopes of neodymium and of element 61". Journal of the American Chemical Society. 69 (11) 2781–5. doi:10.1021/ja01203a059.
  38. ↑ (2003). Discovery of Promethium. Oak Ridge National Laboratory Review. 36 (1).
  39. ↑ (2001). "Inorganic Chemistry". 1694. John Wiley and Sons. ISBN 978-0-12-352651-9.
  40. ↑ Chung-Sin, Lee; Wang, Yun-Ming; Cheng, Wu-Long; Ting, Gann. (1989). "Chemical study on the separation and purification of promethium-147". Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 130 (1) 21–37. doi:10.1007/BF02037697.
  41. ↑
  42. ↑ Gagnon, Steve. The Element Promethium. Jefferson Lab.
  43. ↑ 43.0 43.1 (2010). Radioisotope Thin-Film Powered Microsystems. 12. Springer. ISBN 978-1-4419-6762-6.
  44. ↑ (2011). "Applications of inorganic mass spectrometry". 144. Springer. ISBN 978-3-642-21022-8.
  45. ↑ (2001). "Applications of inorganic mass spectrometry". 205. Wiley-IEEE. ISBN 978-0-471-34539-8.
  46. ↑ (2007). "On the Home Front: The Cold War Legacy of the Hanford Nuclear Site". 162. University of Nebraska Press. ISBN 978-0-8032-5995-9.
  47. ↑ (2004). "Man-made and natural radioactivity in environmental pollution and radiochronology". 78. Springer. ISBN 978-1-4020-1860-2.
  48. ↑ Deeter, David P.. (1993). "Disease and the Environment". 187. Government Printing Office.
  49. ↑ (1964). "Construction of a promethium-147 atomic battery". IEEE Transactions on Electron Devices. 11 (1) 2. doi:10.1109/T-ED.1964.15271.
  50. ↑ (2011). The Terrorist Effect – Weapons of Mass Disruption: The Danger of Nuclear Terrorism. 180. iUniverse. ISBN 978-1-4620-3932-6.
  51. ↑ Stwertka, Albert. (2002). "A guide to the elements". 154. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-515026-1.
  52. ↑ Radioisotope Power Systems Committee, National Research Council U.S.. (2009). "Radioisotope power systems: an imperative for maintaining U.S. leadership in space exploration". 8. National Academies Press. ISBN 978-0-309-13857-4.
  53. ↑ https://www.msdsdigital.com/system/files/PHILIPS-CFL-15MM.pdf MSDS for the Philips CFL lamps containing Pm-147.
  54. ↑ Simmons, Howard. (1964). "Reed Business Information". New Scientist. 22 (389) 292.
  55. ↑ (1991). Operator, organizational, direct support, and general support maintenance manual: installation, operation, and checkout procedures for Joint-Services Interior Intrusion Detection System (J-SIIDS).. 5. Headquarters, Departments of the Army, Navy, and Air Force.
  56. ↑ 56.0 56.1 56.2 Radioactive Material Safety Data Sheet.

ग्रंथसूची

  • Emsley, John. (2011). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. 428–430. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-960563-7.
  • (1966). "Аналитическая химия технеция, прометия, астатина и франция (Analytical Chemistry of Technetium, Promethium, Astatine, and Francium)". Nauka.
  • 2013, E.R. Scerri,A tale of seven elements, Oxford University Press, Oxford, ISBN 9780195391312

बाहरी कड़ियाँ

promethium

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

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=प्रोमेथियम&oldid=4742"