मेंडेलीवियम

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मेंडेलीवियम (Mendelevium) एक संश्लेषित रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Md (पूर्व में Mv) और परमाणु क्रमांक 101 है। एक्टिनाइड श्रेणी में एक धात्विक रेडियोधर्मी ट्रांसयूरेनियम तत्व, यह परमाणु क्रमांक के आधार पर पहला ऐसा तत्व है जिसे वर्तमान में हल्के तत्वों पर न्यूट्रॉन की बमबारी करके मैक्रोस्कोपिक पैमाने पर उत्पादित नहीं किया जा सकता है। यह तेरहवां एक्टिनाइड, नौवां ट्रांसयूरेनिक तत्व और पहला ट्रांसफर्मियम तत्व है; इसका नाम आवर्त सारणी के जनक दिमित्री मेंडलीव के नाम पर रखा गया है।

सभी ट्रांसफर्मियम तत्वों की तरह, इसे केवल कण त्वरक (particle accelerators) में हल्के तत्वों पर आवेशित कणों की बमबारी करके ही उत्पादित किया जा सकता है। यह तत्व पहली बार 1955 में आइंस्टीनियम पर अल्फा कणों की बमबारी करके उत्पादित किया गया था, जो विधि आज भी उपयोग की जाती है। आइंस्टीनियम-253 की आसानी से उपलब्ध माइक्रोग्राम मात्रा का उपयोग करके, प्रति घंटे दस लाख से अधिक मेंडेलीवियम परमाणु बनाए जा सकते हैं। मेंडेलीवियम का रसायन विज्ञान बाद के एक्टिनाइड्स के लिए विशिष्ट है, जिसमें +3 ऑक्सीकरण अवस्था प्रमुख है, लेकिन विलयन में +2 ऑक्सीकरण अवस्था भी सुलभ है। मेंडेलीवियम के सभी ज्ञात समस्थानिकों (isotopes) का अर्ध-आयु काल (half-life) कम होता है; वर्तमान में बुनियादी वैज्ञानिक अनुसंधान के अलावा इसका कोई उपयोग नहीं है, और केवल थोड़ी मात्रा में ही इसका उत्पादन किया जाता है।

खोज

अगस्त 1939 में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले की लॉरेंस रेडिएशन प्रयोगशाला में 60-इंच साइक्लोट्रॉन

मेंडेलीवियम संश्लेषित किया जाने वाला नौवां ट्रांसयूरेनिक तत्व था। इसे पहली बार 1955 की शुरुआत में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में अल्बर्ट घियोर्सो, ग्लेन टी. सीबोर्ग, ग्रेगरी रॉबर्ट चोपिन, बर्नार्ड जी. हार्वे और टीम के नेता स्टेनली जी. थॉम्पसन द्वारा संश्लेषित किया गया था। टीम ने 256Md (अर्ध-आयु 77.7 मिनटref) का उत्पादन तब किया जब उन्होंने बर्कले रेडिएशन प्रयोगशाला के 60-इंच साइक्लोट्रॉन में केवल एक अरब (109) आइंस्टीनियम परमाणुओं से युक्त 253Es लक्ष्य पर अल्फा कणों (हीलियम नाभिक) की बमबारी की, जिससे लक्ष्य का परमाणु क्रमांक दो बढ़ गया। इस प्रकार 256Md किसी भी तत्व का पहला ऐसा समस्थानिक बन गया जिसे एक बार में एक परमाणु करके संश्लेषित किया गया था। कुल मिलाकर, सत्रह मेंडेलीवियम परमाणु पहचाने गए थे।[1] यह खोज 1952 में शुरू हुए एक कार्यक्रम का हिस्सा थी, जिसमें प्लूटोनियम को भारी एक्टिनाइड्स में बदलने के लिए न्यूट्रॉन के साथ विकिरणित किया गया था।[2] यह विधि आवश्यक थी क्योंकि फर्मियम के समस्थानिकों के ज्ञात बीटा क्षय की कमी थी जो न्यूट्रॉन कैप्चर द्वारा उत्पादन की अनुमति दे सकती थी; अब यह ज्ञात है कि 258Fmref और बाद के समस्थानिकों के सहज विखंडन (spontaneous fission) के लिए बहुत कम अर्ध-आयु के कारण किसी भी संभावित रिएक्टर फ्लक्स पर ऐसा उत्पादन असंभव है, जो अभी भी बीटा क्षय नहीं करते हैं - फर्मियम गैप जो, जहाँ तक हम जानते हैं, न्यूट्रॉन कैप्चर प्रक्रियाओं की सफलता के लिए एक कठिन सीमा निर्धारित करता है।

यह अनुमान लगाने के लिए कि क्या मेंडेलीवियम का उत्पादन संभव होगा, टीम ने एक मोटे अनुमान का उपयोग किया। उत्पादित होने वाले परमाणुओं की संख्या लक्ष्य सामग्री के परमाणुओं की संख्या, लक्ष्य के क्रॉस सेक्शन, आयन बीम की तीव्रता और बमबारी के समय के गुणनफल के लगभग बराबर होगी; यह अंतिम कारक उत्पाद की अर्ध-आयु से संबंधित था जब उसकी अर्ध-आयु के क्रम के समय के लिए बमबारी की जाती थी। इससे प्रति प्रयोग एक परमाणु प्राप्त हुआ। इस प्रकार इष्टतम परिस्थितियों में, प्रति प्रयोग तत्व 101 के केवल एक परमाणु की तैयारी की उम्मीद की जा सकती थी। इस गणना ने प्रदर्शित किया कि प्रयोग के साथ आगे बढ़ना संभव था।[1] लक्ष्य सामग्री, 253Es, को प्लूटोनियम को विकिरणित करके आसानी से उत्पादित किया जा सकता था: एक वर्ष के विकिरण से एक अरब परमाणु प्राप्त होंगे, और इसके तीन सप्ताह के अर्ध-आयु का मतलब था कि तत्व 101 के प्रयोग आइंस्टीनियम के अलग और शुद्ध होने के एक सप्ताह बाद किए जा सकते थे। हालाँकि, 1014 अल्फा कण प्रति सेकंड की आवश्यक तीव्रता प्राप्त करने के लिए साइक्लोट्रॉन को अपग्रेड करना आवश्यक था; सीबोर्ग ने आवश्यक धनराशि के लिए आवेदन किया।[2]

जब सीबोर्ग ने फंडिंग के लिए आवेदन किया, तो हार्वे ने आइंस्टीनियम लक्ष्य पर काम किया, जबकि थॉमसन और चोपिन ने रासायनिक अलगाव के तरीकों पर ध्यान केंद्रित किया। चोपिन ने मेंडेलीवियम परमाणुओं को हल्के एक्टिनाइड्स से अलग करने के लिए α-हाइड्रॉक्सीआइसोब्यूटिरिक एसिड का उपयोग करने का सुझाव दिया।[2] प्रारंभिक पृथक्करण अल्बर्ट घियोर्सो द्वारा सुझाए गए एक रिकॉइल (recoil) तकनीक द्वारा किया गया था: आइंस्टीनियम को बीम से लक्ष्य के विपरीत दिशा में रखा गया था, ताकि रिकॉइल करने वाले मेंडेलीवियम परमाणुओं का संवेग उन्हें लक्ष्य छोड़ने और इसके पीछे एक सोने की कैचर पन्नी पर पकड़े जाने की अनुमति दे सके। यह रिकॉइल लक्ष्य अल्फ्रेड चेथम-स्ट्रोड द्वारा विकसित एक इलेक्ट्रोप्लेटिंग तकनीक द्वारा बनाया गया था। इस तकनीक ने बहुत अधिक उपज दी, जो आइंस्टीनियम लक्ष्य सामग्री जैसे दुर्लभ और मूल्यवान उत्पाद के साथ काम करते समय बिल्कुल आवश्यक थी।[1] रिकॉइल लक्ष्य में 253Es के 109 परमाणु शामिल थे जिन्हें एक पतली सोने की पन्नी पर इलेक्ट्रोलाइटिक रूप से जमा किया गया था। इसे 0.05 सेमी2 के क्षेत्र में 6×1013 कण प्रति सेकंड के बहुत उच्च बीम घनत्व के साथ बर्कले साइक्लोट्रॉन में 41 MeV अल्फा कणों द्वारा बमबारी की गई थी। लक्ष्य को पानी या तरल हीलियम द्वारा ठंडा किया गया था, और पन्नी को बदला जा सकता था।[1][3]

प्रारंभिक प्रयोग सितंबर 1954 में किए गए थे। मेंडेलीवियम परमाणुओं से कोई अल्फा क्षय नहीं देखा गया था; इस प्रकार, घियोर्सो ने सुझाव दिया कि मेंडेलीवियम का सारा हिस्सा इलेक्ट्रॉन कैप्चर द्वारा फर्मियम-256 में क्षय हो गया था, जिसे मुख्य रूप से विखंडन द्वारा क्षय होने वाला माना जाता था, और प्रयोग को दोहराया जाना चाहिए, इस बार उन सहज विखंडन घटनाओं की खोज की जानी चाहिए। प्रयोग का यह संस्करण फरवरी 1955 में किया गया था।[2]

तत्व का नाम दिमित्री मेंडलीव के नाम पर रखा गया था।

खोज के दिन, 19 फरवरी को, आइंस्टीनियम लक्ष्य का अल्फा विकिरण तीन तीन-घंटे के सत्रों में हुआ। साइक्लोट्रॉन कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय परिसर में था, जबकि रेडिएशन प्रयोगशाला अगली पहाड़ी पर थी। इस स्थिति से निपटने के लिए, एक जटिल प्रक्रिया का उपयोग किया गया: घियोर्सो ने साइक्लोट्रॉन से कैचर पन्नी (तीन लक्ष्य और तीन पन्नी थे) को हार्वे के पास ले गए, जो इसे घोलने के लिए एक्वा रेजिया का उपयोग करेंगे और इसे सोने और अन्य उत्पादों से ट्रांसयूरेनियम तत्वों को अलग करने के लिए एक आयन-विनिमय रेज़िन कॉलम के माध्यम से पारित करेंगे।[2][4] परिणामी बूंदें एक परखनली में प्रवेश करती थीं, जिसे चोपिन और घियोर्सो जितनी जल्दी हो सके रेडिएशन प्रयोगशाला में ले जाने के लिए कार में ले गए। थॉम्पसन और चोपिन ने एक धनायन-विनिमय रेज़िन कॉलम और α-हाइड्रॉक्सीआइसोब्यूटिरिक एसिड का उपयोग किया। समाधान की बूंदों को प्लेटिनम डिस्क पर एकत्र किया गया और हीट लैंप के नीचे सुखाया गया। तीनों डिस्क में क्रमशः फर्मियम, कोई नया तत्व नहीं, और मेंडेलीवियम होने की उम्मीद थी। अंत में, उन्हें उनके अपने काउंटरों में रखा गया, जो रिकॉर्डर से जुड़े थे ताकि सहज विखंडन घटनाओं को एक ग्राफ में बड़े विक्षेप के रूप में दर्ज किया जा सके जो क्षय की संख्या और समय को दर्शाता है। इस प्रकार कोई प्रत्यक्ष पता नहीं चला, लेकिन इसके इलेक्ट्रॉन-कैप्चर बेटी 256Fm से उत्पन्न सहज विखंडन घटनाओं के अवलोकन द्वारा। पहले की पहचान एक "हुर्रे" के साथ की गई, जिसके बाद एक "डबल हुर्रे" और एक "ट्रिपल हुर्रे" आया। चौथे ने अंततः आधिकारिक तौर पर 101वें तत्व, मेंडेलीवियम की रासायनिक पहचान को साबित कर दिया। कुल मिलाकर, सुबह 4 बजे तक पांच क्षय की सूचना मिली। सीबोर्ग को सूचित किया गया और टीम सोने के लिए चली गई।[2] अतिरिक्त विश्लेषण और आगे के प्रयोगों ने दिखाया कि उत्पादित मेंडेलीवियम समस्थानिक का अपेक्षित द्रव्यमान 256 था और यह इलेक्ट्रॉन कैप्चर द्वारा फर्मियम-256 (अर्ध-आयु 157.6 मिनट) में क्षय होता है, जो देखे गए विखंडन का स्रोत था।ref

ग्लेन टी. सीबोर्ग

रासायनिक तत्वों के दूसरे सौ के पहले तत्व के रूप में, यह निर्णय लिया गया कि तत्व का नाम आवर्त सारणी के जनक रूसी रसायनज्ञ दिमित्री मेंडलीव के नाम पर "मेंडेलीवियम" रखा जाएगा। चूंकि यह खोज शीत युद्ध के दौरान हुई थी, इसलिए सीबोर्ग को संयुक्त राज्य अमेरिका की सरकार से यह प्रस्ताव देने की अनुमति मांगनी पड़ी कि तत्व का नाम एक रूसी के नाम पर रखा जाए, लेकिन इसे मंजूरी दे दी गई।[2] "मेंडेलीवियम" नाम को 1955 में इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) द्वारा प्रतीक "Mv" के साथ स्वीकार किया गया था,[5] जिसे अगली IUPAC महासभा (पेरिस, 1957) में "Md" में बदल दिया गया था।[6]

विशेषताएं

भौतिक

f-ब्लॉक लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स के लिए f इलेक्ट्रॉन को d सबशेल में प्रमोट करने के लिए आवश्यक ऊर्जा। लगभग 210 kJ/mol से ऊपर, यह ऊर्जा त्रिसंयोजक अवस्था की अधिक क्रिस्टल ऊर्जा द्वारा प्रदान करने के लिए बहुत अधिक है और इसलिए आइंस्टीनियम, फर्मियम और मेंडेलीवियम लैंथेनाइड्स यूरोपियम और येटरबियम की तरह द्विसंयोजक धातुएं बनाते हैं। (नोबेलियम के भी द्विसंयोजक धातु बनाने की उम्मीद है, लेकिन इसकी अभी तक पुष्टि नहीं हुई है।)[7]

आवर्त सारणी में, मेंडेलीवियम एक्टिनाइड फर्मियम के दाईं ओर, एक्टिनाइड नोबेलियम के बाईं ओर और लैंथेनाइड थुलियम के नीचे स्थित है। मेंडेलीवियम धातु अभी तक थोक मात्रा में तैयार नहीं की गई है, और थोक तैयारी वर्तमान में असंभव है।[8] फिर भी, इसके गुणों के संबंध में कई भविष्यवाणियां और कुछ प्रारंभिक प्रयोगात्मक परिणाम किए गए हैं।[8]

लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स, धात्विक अवस्था में, या तो द्विसंयोजक (जैसे यूरोपियम और येटरबियम) 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 संसक्त ऊर्जाओं (क्रिस्टलीकरण की एन्थैल्पी) के लिए मापे गए और अनुमानित मूल्यों की जांच की।[9][10] निष्कर्ष यह था कि मेंडेलीवियम के लिए [Rn]5f126d17s2 विन्यास की बढ़ी हुई बंधन ऊर्जा [Rn]5f137s2 विन्यास की तुलना में एक 5f इलेक्ट्रॉन को 6d में प्रमोट करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की भरपाई करने के लिए पर्याप्त नहीं थी, जैसा कि बहुत बाद के एक्टिनाइड्स के लिए भी सच है: इसलिए आइंस्टीनियम, फर्मियम, मेंडेलीवियम और नोबेलियम के द्विसंयोजक धातु होने की उम्मीद थी।[9] एक्टिनाइड श्रृंखला समाप्त होने से काफी पहले द्विसंयोजक अवस्था की बढ़ती प्रधानता को 5f इलेक्ट्रॉनों के सापेक्षतावादी स्थिरीकरण के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, जो परमाणु क्रमांक बढ़ने के साथ बढ़ता है।[11] 1976 से 1982 तक ज़वारा और ह्यूबेनर द्वारा मेंडेलीवियम की ट्रेस मात्रा के साथ थर्मोक्रोमैटोग्राफिक अध्ययनों ने इस भविष्यवाणी की पुष्टि की।[8] 1990 में, हेयर और गिब्सन ने मेंडेलीवियम धातु की उच्चीकरण की एन्थैल्पी (enthalpy of sublimation) 134 और 142 kJ/mol के बीच होने का अनुमान लगाया।[8] द्विसंयोजक मेंडेलीवियम धातु की धात्विक त्रिज्या लगभग 194 ± 10 pm होनी चाहिए।[8] अन्य द्विसंयोजक बाद के एक्टिनाइड्स (एक बार फिर त्रिसंयोजक लॉरेनशियम को छोड़कर) की तरह, धात्विक मेंडेलीवियम को फलक-केंद्रित घनीय (face-centered cubic) क्रिस्टल संरचना माननी चाहिए। मेंडेलीवियम का गलनांक 800 °C अनुमानित किया गया है, जो पड़ोसी तत्व नोबेलियम के लिए अनुमानित मान के समान है।[12] इसका घनत्व लगभग 10.3 ± 0.7 g/cm3 होने का अनुमान है।

रासायनिक

मेंडेलीवियम का रसायन विज्ञान काफी हद तक विलयन में ज्ञात है (क्योंकि उपलब्ध मात्रा शुद्ध यौगिकों के निर्माण की अनुमति नहीं देती है), जिसमें यह +3 या +2 ऑक्सीकरण अवस्था ले सकता है। +1 अवस्था की भी सूचना मिली है, लेकिन अभी तक इसकी पुष्टि नहीं हुई है।[13]

मेंडेलीवियम की खोज से पहले, सीबोर्ग और काट्ज़ ने भविष्यवाणी की थी कि यह जलीय विलयन में मुख्य रूप से त्रिसंयोजक होना चाहिए और इसलिए इसे अन्य त्रिसंयोजक लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स के समान व्यवहार करना चाहिए। 1955 में मेंडेलीवियम के संश्लेषण के बाद, इन भविष्यवाणियों की पुष्टि हुई, पहले इसकी खोज के अवलोकन में कि यह धनायन-विनिमय रेज़िन के कॉलम से त्रिसंयोजक एक्टिनाइड एल्यूशन अनुक्रम में फर्मियम के ठीक बाद एल्यूट (eluted) हुआ, और बाद में 1967 के अवलोकन में कि मेंडेलीवियम अघुलनशील हाइड्रॉक्साइड और फ्लोराइड बना सकता है जो त्रिसंयोजक लैंथेनाइड लवणों के साथ सह-अवक्षेपित (coprecipitated) होते हैं।[13] धनायन-विनिमय और विलायक निष्कर्षण अध्ययनों ने इस निष्कर्ष को जन्म दिया कि मेंडेलीवियम एक त्रिसंयोजक एक्टिनाइड था जिसकी आयनिक त्रिज्या पिछले एक्टिनाइड, फर्मियम की तुलना में थोड़ी छोटी थी। मेंडेलीवियम 1,2-साइक्लोहेक्सेनडिनिट्रिलोटेट्राएसेटिक एसिड (DCTA) के साथ समन्वय परिसर (coordination complexes) बना सकता है।[13]

अपचयन (reducing) स्थितियों में, मेंडेलीवियम(III) को आसानी से मेंडेलीवियम(II) में अपचयित किया जा सकता है, जो जलीय विलयन में स्थिर है। E°(Md3+→Md2+) युग्म के मानक अपचयन विभव का 1967 में विभिन्न रूप से −0.10 V या −0.20 V के रूप में अनुमान लगाया गया था:[13] बाद के 2013 के प्रयोगों ने मान को −0.16 ± 0.05 V के रूप में स्थापित किया।[14] तुलना में, E°(Md3+→Md0) लगभग −1.74 V होना चाहिए, और E°(Md2+→Md0) लगभग −2.5 V होना चाहिए।[13] मेंडेलीवियम(II) के एल्यूशन व्यवहार की तुलना स्ट्रोंटियम(II) और यूरोपियम(II) के साथ की गई है।[13]

1973 में, रूसी वैज्ञानिकों द्वारा मेंडेलीवियम(I) के उत्पादित होने की सूचना मिली थी, जिन्होंने इसे समैरियम(II) के साथ मेंडेलीवियम की उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं को अपचयित करके प्राप्त किया था। यह तटस्थ जल–इथेनॉल विलयन में स्थिर पाया गया और सीज़ियम(I) के समजात (homologous) था। हालाँकि, बाद के प्रयोगों में मेंडेलीवियम(I) के लिए कोई सबूत नहीं मिला और पाया गया कि मेंडेलीवियम अपचयित होने पर द्विसंयोजक तत्वों की तरह व्यवहार करता है, न कि एकसंयोजक क्षार धातुओं की तरह।[13] फिर भी, रूसी टीम ने क्षार धातु क्लोराइड्स के साथ मेंडेलीवियम के सह-क्रिस्टलीकरण के ऊष्मागतिकी पर और अध्ययन किए, और निष्कर्ष निकाला कि मेंडेलीवियम(I) का गठन हुआ था और यह द्विसंयोजक तत्वों के साथ मिश्रित क्रिस्टल बना सकता है, इस प्रकार उनके साथ सह-क्रिस्टलीकरण कर सकता है। +1 ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिति अभी भी अस्थायी है।[13]

इलेक्ट्रोड विभव E°(Md4+→Md3+) का 1975 में +5.4 V होने का अनुमान लगाया गया था; मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट सोडियम बिस्मथेट के साथ 1967 के प्रयोग मेंडेलीवियम(III) को मेंडेलीवियम(IV) में ऑक्सीकृत करने में असमर्थ थे।[13]

परमाणु

एक मेंडेलीवियम परमाणु में 101 इलेक्ट्रॉन होते हैं। उनके [Rn]5f137s2 (मूल अवस्था पद प्रतीक 2F7/2) विन्यास में व्यवस्थित होने की उम्मीद है, हालाँकि 2006 तक इस इलेक्ट्रॉन विन्यास का प्रयोगात्मक सत्यापन नहीं किया गया था। 5f और 7s सबशेल में पंद्रह इलेक्ट्रॉन संयोजकता इलेक्ट्रॉन (valence electrons) हैं।[15] यौगिक बनाने में, तीन संयोजकता इलेक्ट्रॉन खो सकते हैं, जिससे एक [Rn]5f12 कोर पीछे रह जाता है: यह त्रिसंयोजक अवस्था में उनके [Rn] 5fn इलेक्ट्रॉन विन्यास के साथ अन्य एक्टिनाइड्स द्वारा निर्धारित प्रवृत्ति के अनुरूप है। मेंडेलीवियम की पहली आयनन ऊर्जा (ionization potential) 1974 में अधिकतम (6.58 ± 0.07) eV मापी गई थी, इस धारणा के आधार पर कि 7s इलेक्ट्रॉन 5f इलेक्ट्रॉनों से पहले आयनित होंगे;[16] मेंडेलीवियम के बड़े नमूनों की कमी के कारण इस मान को अभी तक और परिष्कृत नहीं किया गया है।[17] हेक्साकोऑर्डिनेट Md3+ की आयनिक त्रिज्या का 1978 में प्रारंभिक अनुमान लगभग 91.2 pm लगाया गया था;[13] वितरण गुणांक (distribution coefficients) और आयनिक त्रिज्या के बीच लघुगणकीय प्रवृत्ति के आधार पर 1988 की गणनाओं ने 89.6 pm का मान, साथ ही −3654 ± 12 kJ/mol की जलयोजन की एन्थैल्पी (enthalpy of hydration) का उत्पादन किया।[13] Md2+ की आयनिक त्रिज्या 115 pm और जलयोजन एन्थैल्पी −1413 kJ/mol होनी चाहिए; Md+ की आयनिक त्रिज्या 117 pm होनी चाहिए।[13]

समस्थानिक

मेंडेलीवियम के सत्रह समस्थानिक ज्ञात हैं, जिनका द्रव्यमान संख्या 244 से 260 तक है; सभी रेडियोधर्मी हैं।[18] सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला समस्थानिक 258Md है जिसकी अर्ध-आयु 51.6 दिन है।ref फिर भी, कम समय तक जीवित रहने वाले 256Md (अर्ध-आयु 77.7 मिनट) का उपयोग रासायनिक प्रयोगों में अधिक किया जाता है क्योंकि इसे आइंस्टीनियम से बड़ी मात्रा में उत्पादित किया जा सकता है,[18] क्योंकि 258Md के लिए 255Es की आवश्यकता होगी, जिसकी महत्वपूर्ण मात्रा केवल एक समस्थानिक मिश्रण के एक छोटे घटक के रूप में उपलब्ध है।

मेंडेलीवियम समस्थानिकों की अर्ध-आयु ज्यादातर उच्च द्रव्यमान की ओर सुचारू रूप से बढ़ती है (विषम/सम प्रभावों के अलावा), 258Md तक, फिर घटती है (जैसा कि उपलब्ध प्रयोगात्मक डेटा द्वारा इंगित किया गया है) क्योंकि सहज विखंडन प्रमुख क्षय मोड बन जाता है;[18] दूसरा सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला समस्थानिक 260Md है, जो सबसे भारी ज्ञात है, जिसकी अर्ध-आयु 27.8 दिन है।ref मेंडेलीवियम अंतिम तत्व है जिसका कोई भी ज्ञात समस्थानिक एक दिन से अधिक की अर्ध-आयु वाला है।ref

मेंडेलीवियम-256, मेंडेलीवियम का वर्तमान में सबसे महत्वपूर्ण समस्थानिक, लगभग 90% इलेक्ट्रॉन कैप्चर और 10% अल्फा क्षय के माध्यम से क्षय होता है।[18] यह सबसे आसानी से इसके इलेक्ट्रॉन कैप्चर बेटी फर्मियम-256 के सहज विखंडन के माध्यम से पता लगाया जाता है, लेकिन अन्य न्यूक्लाइड्स की उपस्थिति में जो सहज विखंडन से गुजरते हैं, मेंडेलीवियम-256 (7.205 और 7.139 MeV) के लिए विशिष्ट ऊर्जाओं पर अल्फा क्षय अधिक उपयोगी पहचान प्रदान कर सकते हैं।[19]

उत्पादन और अलगाव

सबसे हल्के समस्थानिक (244Md से 247Md) ज्यादातर बिस्मथ लक्ष्यों पर आर्गन आयनों की बमबारी के माध्यम से उत्पादित होते हैं, जबकि थोड़े भारी (248Md से 253Md) प्लूटोनियम और अमेरिकियम लक्ष्यों पर कार्बन और नाइट्रोजन के आयनों की बमबारी करके उत्पादित होते हैं। सबसे महत्वपूर्ण और सबसे स्थिर समस्थानिक 254Md से 258Md की सीमा में हैं और आइंस्टीनियम पर अल्फा कणों की बमबारी के माध्यम से उत्पादित होते हैं: आइंस्टीनियम-253, −254 और −255 सभी का उपयोग किया जा सकता है। 259Md को 259No के बेटी के रूप में उत्पादित किया जाता है, और 260Md को आइंस्टीनियम-254 और ऑक्सीजन-18 के बीच एक स्थानांतरण अभिक्रिया में उत्पादित किया जा सकता है।[18] आमतौर पर, सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला समस्थानिक 256Md आइंस्टीनियम-253 या −254 पर अल्फा कणों की बमबारी करके उत्पादित किया जाता है: आइंस्टीनियम-254 को उपलब्ध होने पर प्राथमिकता दी जाती है क्योंकि इसकी अर्ध-आयु लंबी होती है और इसलिए इसे लंबे समय तक लक्ष्य के रूप में उपयोग किया जा सकता है।[18] आइंस्टीनियम की उपलब्ध माइक्रोग्राम मात्रा का उपयोग करके, मेंडेलीवियम-256 की फेम्टोग्राम मात्रा उत्पादित की जा सकती है।[18]

उत्पादित मेंडेलीवियम-256 परमाणुओं के रिकॉइल संवेग का उपयोग उन्हें उस आइंस्टीनियम 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, एल्युमिनियम, प्लेटिनम या सोना) की एक पतली पन्नी पर लाते हैं।[19] यह तत्काल रासायनिक पृथक्करण की आवश्यकता को समाप्त करता है, जो महंगा है और महंगे आइंस्टीनियम लक्ष्य के पुन: उपयोग को रोकता है।[19] मेंडेलीवियम परमाणु तब गैस वातावरण (अक्सर हीलियम) में फंस जाते हैं, और प्रतिक्रिया कक्ष में एक छोटे से उद्घाटन से एक गैस जेट मेंडेलीवियम को साथ ले जाता है।[19] एक लंबी केशिका नली (capillary tube) का उपयोग करके, और हीलियम गैस में पोटेशियम क्लोराइड एरोसोल को शामिल करके, मेंडेलीवियम परमाणुओं को रासायनिक रूप से विश्लेषण करने और उनकी मात्रा निर्धारित करने के लिए दसियों मीटर तक ले जाया जा सकता है।[4][19] मेंडेलीवियम को तब पन्नी सामग्री और अन्य विखंडन उत्पादों से अलग किया जा सकता है, पन्नी पर एसिड लगाकर और फिर लैंथेनम फ्लोराइड के साथ मेंडेलीवियम को सह-अवक्षेपित (coprecipitating) करके, फिर हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ संतृप्त 10% इथेनॉल समाधान के साथ एक धनायन-विनिमय रेज़िन कॉलम का उपयोग करके, जो एक निक्षालक (eluant) के रूप में कार्य करता है। हालाँकि, यदि पन्नी सोने की बनी है और पर्याप्त पतली है, तो आयन-विनिमय क्रोमैटोग्राफी का उपयोग करके त्रिसंयोजक एक्टिनाइड्स को सोने से अलग करने से पहले सोने को एक्वा रेजिया में घोलना पर्याप्त है, निक्षालक 6 M हाइड्रोक्लोरिक एसिड है।[19]

मेंडेलीवियम को अंततः धनायन-विनिमय रेज़िन कॉलम से चयनात्मक एल्यूशन का उपयोग करके अन्य त्रिसंयोजक एक्टिनाइड्स से अलग किया जा सकता है, निक्षालक अमोनिया α-HIB है। गैस-जेट विधि का उपयोग अक्सर पहले दो चरणों को अनावश्यक बना देता है।[19]

त्रिसंयोजक एक्टिनाइड्स को अलग करने का एक और संभावित तरीका स्थिर कार्बनिक चरण के रूप में बिस-(2-एथिलहेक्सिल) फॉस्फोरिक एसिड (संक्षिप्त में HDEHP) और मोबाइल जलीय चरण के रूप में नाइट्रिक एसिड का उपयोग करके विलायक निष्कर्षण क्रोमैटोग्राफी के माध्यम से है। एक्टिनाइड एल्यूशन अनुक्रम धनायन-विनिमय रेज़िन कॉलम से उलट जाता है, ताकि भारी एक्टिनाइड्स बाद में एल्यूट हों। इस विधि द्वारा अलग किए गए मेंडेलीवियम में रेज़िन कॉलम की तुलना में कार्बनिक जटिल एजेंट से मुक्त होने का लाभ है; नुकसान यह है कि मेंडेलीवियम तब एल्यूशन अनुक्रम में बहुत देर से, फर्मियम के बाद एल्यूट होता है।[4][19]

मेंडेलीवियम को अलग करने की एक और विधि Es3+ और Fm3+ से Md2+ के विशिष्ट एल्यूशन गुणों का फायदा उठाती है। प्रारंभिक चरण ऊपर के समान हैं, और निष्कर्षण क्रोमैटोग्राफी के लिए HDEHP का उपयोग करते हैं, लेकिन लैंथेनम फ्लोराइड के बजाय टेर्बियम फ्लोराइड के साथ मेंडेलीवियम को सह-अवक्षेपित करते हैं। फिर, जस्ता या पारा के साथ 0.1 M हाइड्रोक्लोरिक एसिड में इसे +2 अवस्था में अपचयित करने के लिए मेंडेलीवियम में 50 mg क्रोमियम मिलाया जाता है।[19] विलायक निष्कर्षण तब आगे बढ़ता है, और जबकि त्रिसंयोजक और चतुर्संयोजक लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स कॉलम पर बने रहते हैं, मेंडेलीवियम(II) नहीं रहता है और हाइड्रोक्लोरिक एसिड में रहता है। इसे फिर हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग करके +3 अवस्था में पुन: ऑक्सीकृत किया जाता है और फिर 2 M हाइड्रोक्लोरिक एसिड (अशुद्धियों को दूर करने के लिए, क्रोमियम सहित) और अंत में 6 M हाइड्रोक्लोरिक एसिड (मेंडेलीवियम को दूर करने के लिए) के साथ चयनात्मक एल्यूशन द्वारा अलग किया जाता है।[19] अपचयन को प्रभावित करने के लिए, 1 M हाइड्रोक्लोरिक एसिड को निक्षालक के रूप में उपयोग करके, धनायनाइट और जस्ता अमलगम के कॉलम का उपयोग करना भी संभव है। वाष्पशील मेंडेलीवियम हेक्साफ्लोरोएसीटाइलएसीटोनेट का उपयोग करके थर्मोक्रोमैटोग्राफिक रासायनिक अलगाव प्राप्त किया जा सकता है: अनुरूप फर्मियम यौगिक ज्ञात है और समान है।[19]

विषाक्तता

हालाँकि बहुत कम लोग मेंडेलीवियम के संपर्क में आते हैं, फिर भी इंटरनेशनल कमीशन ऑन रेडियोलॉजिकल प्रोटेक्शन (अंतर्राष्ट्रीय रेडियोलॉजिकल सुरक्षा आयोग) ने सबसे स्थिर समस्थानिक के लिए वार्षिक जोखिम सीमा निर्धारित की है। मेंडेलीवियम-258 के लिए, अंतर्ग्रहण (ingestion) सीमा 9×105 बेकरेल (1 Bq = 1 क्षय प्रति सेकंड) निर्धारित की गई थी। इस समस्थानिक की अर्ध-आयु को देखते हुए, यह केवल 2.48 नैनोग्राम (ng) है। साँस के माध्यम से अंदर लेने (inhalation) की सीमा 6000 Bq या 16.5 पिकोग्राम (pg) है।[20]

नोट्स

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 1.3 (1955). New Element Mendelevium, Atomic Number 101. Physical Review. 98 (5) 1518–1519. ISBN 9789810214401. doi:10.1103/PhysRev.98.1518.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Choppin, Gregory R.. (2003). Mendelevium. Chemical and Engineering News. 81 (36).
  3. ↑ Hofmann, Sigurd. (2002). On beyond uranium: journey to the end of the periodic table. 40–42. CRC Press. ISBN 978-0-415-28496-7.
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 Hall, Nina. (2000). The new chemistry. 9–11. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-45224-3.
  5. ↑ (1955). Comptes rendus de la confèrence IUPAC.
  6. ↑ (1957). Comptes rendus de la confèrence IUPAC.
  7. ↑ Haire, Richard G.. (2006). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. 3 1577–1620. Springer. ISBN 978-1-4020-3555-5. doi:10.1007/1-4020-3598-5_12.
  8. ↑ 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 Silva, pp. 1634–5
  9. ↑ 9.0 9.1 Silva, pp. 1626–8
  10. ↑ (1975). "Generalized phase diagram for the rare-earth elements: Calculations and correlations of bulk properties". Physical Review B. 11 (8) 2836–2857. doi:10.1103/PhysRevB.11.2836.
  11. ↑ Hulet, E. K.. (1980). Lanthanide and Actinide Chemistry and Spectroscopy. 131 239–263. ISBN 9780841205680. doi:10.1021/bk-1980-0131.ch012.
  12. ↑ (2011). "CRC Handbook of Chemistry and Physics". 4.121–4.123. CRC Press. ISBN 978-1439855119.
  13. ↑ 13.00 13.01 13.02 13.03 13.04 13.05 13.06 13.07 13.08 13.09 13.10 13.11 Silva, pp. 1635–6
  14. ↑ (11 October 2013). "Measurement of the Md3+/Md2+ Reduction Potential Studied with Flow Electrolytic Chromatography". Inorganic Chemistry. 52 (21) 12311–3. doi:10.1021/ic401571h.
  15. ↑ Silva, pp. 1633–4
  16. ↑ (1974). Ground Levels and Ionization Potentials for Lanthanide and Actinide Atoms and Ions. J. Phys. Chem. Ref. Data. 3 (3) 771–9. doi:10.1063/1.3253147.
  17. ↑ David R. Lide (ed), CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th Edition. CRC Press. Boca Raton, Florida, 2003; Section 10, Atomic, Molecular, and Optical Physics; Ionization Potentials of Atoms and Atomic Ions
  18. ↑ 18.0 18.1 18.2 18.3 18.4 18.5 18.6 Silva, pp. 1630–1
  19. ↑ 19.00 19.01 19.02 19.03 19.04 19.05 19.06 19.07 19.08 19.09 19.10 Silva, pp. 1631–3
  20. ↑ (2000). "Transuranium Elements, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry". Wiley. ISBN 978-3527306732. doi:10.1002/14356007.a27_167.

ग्रन्थसूची

अतिरिक्त पठन

  • Hoffman, D.C., Ghiorso, A., Seaborg, G. T. The transuranium people: the inside story, (2000), 201–229
  • Morss, L. R., Edelstein, N. M., Fuger, J., The chemistry of the actinide and transactinide element, 3, (2006), 1630–1636
  • A Guide to the Elements – Revised Edition, Albert Stwertka, (Oxford University Press; 1998) ISBN 0-19-508083-1

बाहरी कड़ियाँ

mendelevium

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

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