लिवरमोरियम

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लिवरमोरियम एक संश्लेषित रासायनिक तत्व है; इसका रासायनिक प्रतीक Lv और परमाणु क्रमांक 116 है। यह एक अत्यंत रेडियोधर्मी तत्व है जिसे केवल प्रयोगशालाओं में बनाया गया है और प्रकृति में नहीं देखा गया है; 2020 तक लगभग 35 लिवरमोरियम परमाणु बनाए जा चुके थे।[1] इस तत्व का नाम संयुक्त राज्य अमेरिका में स्थित लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी के नाम पर रखा गया है,[2][3] जिसने 2000 और 2006 के बीच किए गए प्रयोगों के दौरान लिवरमोरियम की खोज के लिए रूस के दुबना में स्थित जॉइंट इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (JINR) के साथ सहयोग किया था। प्रयोगशाला का नाम लिवरमोर, कैलिफ़ोर्निया शहर के संदर्भ में है, जहाँ यह स्थित है, जिसका नाम स्वयं रैंचर और ज़मींदार रॉबर्ट लिवरमोर के नाम पर रखा गया था। IUPAC ने आधिकारिक तौर पर इसे 1 जून, 2011 को आवर्त सारणी में जोड़ा,[4] और 30 मई, 2012 को इसके नाम को अपनाया। लिवरमोरियम के छह समस्थानिक ज्ञात हैं, जिनके द्रव्यमान संख्या 288 से 293 तक हैं; सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला लिवरमोरियम-293 है, जिसकी अर्ध-आयु लगभग 80 मिलीसेकंड है। द्रव्यमान संख्या 294 वाले एक सातवें संभावित समस्थानिक की सूचना मिली है, लेकिन अभी तक इसकी पुष्टि नहीं हुई है।

आवर्त सारणी में, यह एक p-ब्लॉक ट्रांसएक्टिनाइड तत्व है।[1] यह 7वीं अवधि का सदस्य है और इसे समूह 16 में सबसे भारी चाल्कोजेन के रूप में रखा गया है, लेकिन यह पुष्टि नहीं हुई है कि यह चाल्कोजेन पोलोनियम के भारी समजात के रूप में व्यवहार करता है। गणना के अनुसार लिवरमोरियम के गुण इसके हल्के समजात तत्वों (ऑक्सीजन, सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम और पोलोनियम) के समान होने चाहिए और यह एक पोस्ट-ट्रांजिशन मेटल होना चाहिए, हालाँकि इसमें उनसे कई बड़े अंतर भी होने चाहिए।

परिचय

इतिहास

असफल संश्लेषण प्रयास

तत्व 116 के लिए पहली खोज, 248Cm और 48Ca के बीच प्रतिक्रिया का उपयोग करके, 1977 में लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी (LLNL) में केन हुलेट और उनकी टीम द्वारा की गई थी। वे लिवरमोरियम के किसी भी परमाणु का पता लगाने में असमर्थ रहे।[5] यूरी ओगानेसियन और जॉइंट इंस्टीट्यूट फॉर न्यूक्लियर रिसर्च (JINR) में फ्लेरोव लेबोरेटरी ऑफ न्यूक्लियर रिएक्शंस (FLNR) में उनकी टीम ने बाद में 1978 में प्रतिक्रिया का प्रयास किया और विफल रहे। 1985 में, बर्कले और GSI में पीटर आर्मब्रस्टर की टीम के बीच एक संयुक्त प्रयोग में, परिणाम फिर से नकारात्मक रहा, जिसकी गणना की गई क्रॉस सेक्शन सीमा 10–100 pb थी। 48Ca के साथ प्रतिक्रियाओं पर काम, जो natPb+48Ca प्रतिक्रिया से नोबेलियम के संश्लेषण में बहुत उपयोगी साबित हुआ था, दुबना में जारी रहा, 1989 में एक सुपरहेवी तत्व विभाजक विकसित किया गया, 1990 में लक्ष्य सामग्री की खोज और LLNL के साथ सहयोग शुरू हुआ, 1996 में अधिक तीव्र 48Ca बीम का उत्पादन शुरू हुआ, और 1990 के दशक की शुरुआत में 3 गुना अधिक संवेदनशीलता के साथ दीर्घकालिक प्रयोगों की तैयारी की गई। इस काम ने सीधे तौर पर 48Ca और एक्टिनाइड लक्ष्यों की प्रतिक्रियाओं में तत्वों 112 से 118 के नए समस्थानिकों के उत्पादन और आवर्त सारणी पर 5 सबसे भारी तत्वों की खोज की: फ्लेरोवियम, मोस्कोवियम, लिवरमोरियम, टेनेसीन और ओगानेसन।[6]

1995 में, जर्मनी के डार्मस्टाड में गेसेलशाफ्ट फर श्वेरियोनेनफॉरशुंग (GSI) में सिगर्ड हॉफमैन के नेतृत्व में एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने एक रेडियोधर्मी कैप्चर प्रतिक्रिया (जिसमें यौगिक नाभिक न्यूट्रॉन को वाष्पित किए बिना शुद्ध गामा उत्सर्जन के माध्यम से डी-एक्साइट होता है) में लेड-208 लक्ष्य और सेलेनियम-82 प्रोजेक्टाइल के बीच तत्व 116 को संश्लेषित करने का प्रयास किया। तत्व 116 का कोई भी परमाणु पहचाना नहीं गया।[7]

अपुष्ट खोज के दावे

1998 के अंत में, पोलिश भौतिक विज्ञानी रॉबर्ट स्मोलांचुक ने तत्वों 118 और 116 सहित सुपरहेवी परमाणुओं के संश्लेषण की दिशा में परमाणु नाभिक के संलयन पर गणना प्रकाशित की।[8] उनकी गणनाओं ने सुझाव दिया कि सावधानीपूर्वक नियंत्रित परिस्थितियों में लेड को क्रिप्टन के साथ संलयित करके इन दो तत्वों को बनाना संभव हो सकता है।[8]

1999 में, लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी के शोधकर्ताओं ने इन भविष्यवाणियों का उपयोग किया और फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित एक पेपर में तत्वों 118 और 116 की खोज की घोषणा की,[9] और बहुत जल्द ही परिणामों को साइंस में रिपोर्ट किया गया।[10] शोधकर्ताओं ने प्रतिक्रिया करने की सूचना दी:

86 + 208 → 293 + Neutron → 289 + α

अगले वर्ष, उन्होंने एक सुधार (retraction) प्रकाशित किया क्योंकि अन्य प्रयोगशालाओं के शोधकर्ता परिणामों को दोहराने में असमर्थ थे और बर्कले लैब स्वयं भी उन्हें दोहराने में असमर्थ थी।[11] जून 2002 में, लैब के निदेशक ने घोषणा की कि इन दो तत्वों की खोज का मूल दावा मुख्य लेखक विक्टर निनोव द्वारा गढ़े गए डेटा पर आधारित था।[12][13] समस्थानिक 289Lv की खोज अंततः 2024 में JINR में हुई।[14]

खोज

लिवरमोरियम को पहली बार 19 जुलाई, 2000 को संश्लेषित किया गया था, जब दुबना (JINR) के वैज्ञानिकों ने क्यूरियम-248 लक्ष्य पर त्वरित कैल्शियम-48 आयनों की बमबारी की थी। एक एकल परमाणु का पता चला था, जो अल्फा क्षय द्वारा 10.54 MeV की क्षय ऊर्जा के साथ फ्लेरोवियम के एक समस्थानिक में क्षय हो रहा था। परिणाम दिसंबर 2000 में प्रकाशित हुए थे।[15]

248 + 48 → 296* → 293 + 3 1 → 289 + α

पुत्री फ्लेरोवियम समस्थानिक में ऐसे गुण थे जो जून 1999 में पहली बार संश्लेषित फ्लेरोवियम समस्थानिक से मेल खाते थे, जिसे मूल रूप से 288Fl के रूप में सौंपा गया था,[15] जिसका अर्थ है कि मूल लिवरमोरियम समस्थानिक को 292Lv के रूप में सौंपा गया था। दिसंबर 2002 में बाद के काम ने संकेत दिया कि संश्लेषित फ्लेरोवियम समस्थानिक वास्तव में 289Fl था, और इसलिए संश्लेषित लिवरमोरियम परमाणु का असाइनमेंट तदनुसार 293Lv में बदल दिया गया था।[16]

पुष्टि की राह

संस्थान द्वारा अप्रैल-मई 2001 के दौरान उनके दूसरे प्रयोग के दौरान दो और परमाणुओं की सूचना दी गई थी।[17] उसी प्रयोग में उन्होंने एक क्षय श्रृंखला का भी पता लगाया जो दिसंबर 1998 में फ्लेरोवियम के पहले देखे गए क्षय के अनुरूप थी, जिसे 289Fl के रूप में सौंपा गया था।[17] दिसंबर 1998 में पाए गए गुणों वाले फ्लेरोवियम समस्थानिक को फिर कभी नहीं देखा गया है, यहाँ तक कि उसी प्रतिक्रिया के दोहराव में भी नहीं। बाद में यह पाया गया कि 289Fl के क्षय गुण अलग हैं और यह कि पहला देखा गया फ्लेरोवियम परमाणु इसका परमाणु आइसोमर 289mFl हो सकता है।[15][18] प्रयोगों की इस श्रृंखला में 289mFl का अवलोकन लिवरमोरियम के एक मूल आइसोमर, अर्थात् 293mLv के गठन, या पहले से खोजे गए राज्य 293Lv की 289mFl में एक दुर्लभ और पहले न देखे गए क्षय शाखा का संकेत दे सकता है। कोई भी संभावना निश्चित नहीं है, और इस गतिविधि को सकारात्मक रूप से असाइन करने के लिए शोध की आवश्यकता है। एक और संभावना मूल दिसंबर 1998 परमाणु को 290Fl के रूप में असाइन करना है, क्योंकि उस मूल प्रयोग में उपयोग की गई कम बीम ऊर्जा 2n चैनल को प्रशंसनीय बनाती है; इसका मूल तब 294Lv हो सकता है, लेकिन इस असाइनमेंट को अभी भी 248Cm(48Ca,2n)294Lv प्रतिक्रिया में पुष्टि की आवश्यकता होगी।[15][18][19]

टीम ने अप्रैल-मई 2005 में प्रयोग को दोहराया और लिवरमोरियम के 8 परमाणुओं का पता लगाया। मापा गया क्षय डेटा ने पहले खोजे गए समस्थानिक के 293Lv के रूप में असाइनमेंट की पुष्टि की। इस रन में, टीम ने पहली बार 292Lv समस्थानिक का भी अवलोकन किया।[16] 2004 से 2006 तक के आगे के प्रयोगों में, टीम ने क्यूरियम-248 लक्ष्य को हल्के क्यूरियम समस्थानिक क्यूरियम-245 से बदल दिया। यहाँ 290Lv और 291Lv दो समस्थानिकों के प्रमाण मिले।[20]

मई 2009 में, IUPAC/IUPAP संयुक्त कार्य समूह ने कोपरनिसियम की खोज पर रिपोर्ट दी और 283Cn समस्थानिक की खोज को स्वीकार किया।[21] इसका अर्थ था 291Lv समस्थानिक की वास्तविक खोज, इसके पोते 283Cn से संबंधित डेटा की स्वीकृति से, हालाँकि लिवरमोरियम डेटा कोपरनिसियम की खोज के प्रदर्शन के लिए बिल्कुल महत्वपूर्ण नहीं था। 2009 में भी, जर्मनी में बर्कले और गेसेलशाफ्ट फर श्वेरियोनेनफॉरशुंग (GSI) से फ्लेरोवियम समस्थानिकों 286 से 289 के लिए पुष्टि आई, जो चार ज्ञात लिवरमोरियम समस्थानिकों की तत्काल पुत्रियाँ थीं। 2011 में, IUPAC ने 2000-2006 के दुबना टीम प्रयोगों का मूल्यांकन किया। जबकि उन्होंने सबसे शुरुआती डेटा (जिसमें 291Lv और 283Cn शामिल नहीं थे) को अनिर्णायक पाया, 2004-2006 के परिणामों को लिवरमोरियम की पहचान के रूप में स्वीकार किया गया, और तत्व को आधिकारिक तौर पर खोजा गया माना गया।[20]

लिवरमोरियम का संश्लेषण GSI (2012) और RIKEN (2014 और 2016) में अलग से पुष्टि किया गया है।[22][23] 2012 के GSI प्रयोग में, 293Lv को अस्थायी रूप से सौंपी गई एक श्रृंखला पिछले डेटा के साथ असंगत दिखाई गई; ऐसा माना जाता है कि यह श्रृंखला इसके बजाय एक आइसोमेरिक अवस्था, 293mLv से उत्पन्न हो सकती है।[22] 2016 के RIKEN प्रयोग में, एक परमाणु जिसे 294Lv को सौंपा जा सकता है, स्पष्ट रूप से पता चला था, जो 290Fl और 286Cn में अल्फा क्षय हो रहा था, जो सहज विखंडन से गुजरा; हालाँकि, उत्पादित लिवरमोरियम न्यूक्लाइड से पहला अल्फा छूट गया था, और 294Lv को असाइनमेंट अभी भी अनिश्चित है, हालांकि प्रशंसनीय है।[24]

नामकरण

रॉबर्ट लिवरमोर, लिवरमोरियम के अप्रत्यक्ष नामस्रोत

अनाम और अज्ञात तत्वों के लिए मेंडेलीव के नामकरण का उपयोग करते हुए, लिवरमोरियम को कभी-कभी एका-पोलोनियम कहा जाता है।[25] 1979 में IUPAC ने सिफारिश की कि प्लेसहोल्डर व्यवस्थित तत्व नाम अनुनहेक्सियम (Uuh)[26] का उपयोग तब तक किया जाए जब तक कि तत्व की खोज की पुष्टि न हो जाए और एक नाम तय न हो जाए। हालांकि रसायन विज्ञान के समुदाय में सभी स्तरों पर व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, रसायन विज्ञान कक्षाओं से लेकर उन्नत पाठ्यपुस्तकों तक, सिफारिशों को क्षेत्र के वैज्ञानिकों के बीच ज्यादातर अनदेखा कर दिया गया,[27][28] जो इसे "तत्व 116" कहते थे, E116, (116), या बस 116 के प्रतीक के साथ।[29]

IUPAC सिफारिशों के अनुसार, एक नए तत्व के खोजकर्ता या खोजकर्ताओं के पास नाम सुझाने का अधिकार है।[30] लिवरमोरियम की खोज को 1 जून 2011 को IUPAC के संयुक्त कार्य समूह (JWP) द्वारा फ्लेरोवियम के साथ मान्यता दी गई थी।[20] JINR के उप-निदेशक के अनुसार, दुबना टीम मूल रूप से तत्व 116 का नाम मोस्कोवियम रखना चाहती थी, मॉस्को ओब्लास्ट के बाद जिसमें दुबना स्थित है,[31] लेकिन बाद में इसके बजाय तत्व 115 के लिए इस नाम का उपयोग करने का निर्णय लिया गया। नाम लिवरमोरियम और प्रतीक Lv को 23 मई, 2012 को अपनाया गया था।[32][33] यह नाम लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी को मान्यता देता है, जो लिवरमोर, कैलिफ़ोर्निया, अमेरिका शहर के भीतर है, जिसने खोज पर JINR के साथ सहयोग किया था। शहर का नाम स्वयं अमेरिकी रैंचर रॉबर्ट लिवरमोर के नाम पर रखा गया है, जो अंग्रेजी मूल के एक प्राकृतिक मैक्सिकन नागरिक थे। फ्लेरोवियम और लिवरमोरियम के लिए नामकरण समारोह 24 अक्टूबर, 2012 को मॉस्को में आयोजित किया गया था।[34]

संश्लेषण के अन्य मार्ग

यह भी देखें: Isotopes of livermorium#Nucleosynthesis

48Ca से भारी प्रक्षेप्यों (projectiles) का उपयोग करके संलयन अभिक्रियाओं में लिवरमोरियम के संश्लेषण का पता लगाया गया है, जो अभी तक खोजे नहीं गए तत्व 120 के संश्लेषण प्रयासों की तैयारी के लिए है, क्योंकि ऐसी अभिक्रियाओं में अनिवार्य रूप से भारी प्रक्षेप्यों का उपयोग करना होगा। 2023 में, डबना में JINR की सुपरहेवी एलिमेंट फैक्ट्री में 238U और 54Cr के बीच की अभिक्रिया का अध्ययन किया गया; नए समस्थानिक 288Lv के एक परमाणु की सूचना मिली थी।[35] इस अभिक्रिया का अधिक विस्तृत विश्लेषण 2025 में प्रकाशित किया गया था, जिस समय तक एक और परमाणु की सूचना मिल चुकी थी।[36] इसी प्रकार, 2024 में, लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी की एक टीम ने 244Pu और 50Ti के बीच की अभिक्रिया में 290Lv के दो परमाणुओं के संश्लेषण की सूचना दी। इस परिणाम को RIKEN के निदेशक हिरोमित्सु हाबा ने "वास्तव में अभूतपूर्व" बताया, जिनकी टीम तत्व 119 की खोज करने की योजना बना रही है।[37][38][39] JINR की टीम ने 238U+54Cr के अनुवर्ती के रूप में 2024 में 242Pu और 50Ti के बीच की अभिक्रिया का अध्ययन किया, जिसमें 288Lv और इसके क्षय उत्पादों (दो नई श्रृंखलाएं) के लिए अतिरिक्त क्षय डेटा प्राप्त किया और नए समस्थानिक 289Lv (तीन श्रृंखलाएं) की खोज की।[14][36]

अनुमानित गुण

नाभिकीय गुणों के अलावा, लिवरमोरियम या इसके यौगिकों के किसी भी गुण को मापा नहीं गया है; इसका कारण इसका अत्यंत सीमित और महंगा उत्पादन[40] और यह तथ्य है कि यह बहुत तेजी से क्षय होता है। लिवरमोरियम के गुण अज्ञात हैं और केवल अनुमान ही उपलब्ध हैं।

नाभिकीय स्थिरता और समस्थानिक

मुख्य लेख: Isotopes of livermorium
स्थिरता के द्वीप (island of stability) की अपेक्षित स्थिति को सफेद घेरे द्वारा चिह्नित किया गया है। बिंदु वाली रेखा बीटा स्थिरता की रेखा है।

लिवरमोरियम के कोपरनिसियम (तत्व 112) और फ्लेरोवियम (तत्व 114) पर केंद्रित एक स्थिरता के द्वीप के निकट होने की उम्मीद है।[41][42] अपेक्षित उच्च विखंडन अवरोध (fission barriers) के कारण, इस स्थिरता के द्वीप के भीतर कोई भी नाभिक विशेष रूप से अल्फा क्षय और संभवतः कुछ इलेक्ट्रॉन कैप्चर और बीटा क्षय द्वारा क्षय होता है। हालांकि लिवरमोरियम के ज्ञात समस्थानिकों में वास्तव में स्थिरता के द्वीप पर होने के लिए पर्याप्त न्यूट्रॉन नहीं हैं, लेकिन उन्हें द्वीप के करीब आते देखा जा सकता है, क्योंकि भारी समस्थानिक आमतौर पर अधिक लंबे समय तक जीवित रहने वाले होते हैं।[15][20]

सुपरहेवी तत्वों का उत्पादन नाभिकीय संलयन द्वारा किया जाता है। इन संलयन अभिक्रियाओं को "हॉट" और "कोल्ड" संलयन में विभाजित किया जा सकता है,[note 1] जो उत्पादित यौगिक नाभिक की उत्तेजना ऊर्जा पर निर्भर करता है। हॉट फ्यूजन अभिक्रियाओं में, बहुत हल्के, उच्च-ऊर्जा प्रक्षेप्यों को बहुत भारी लक्ष्यों (एक्टिनाइड्स) की ओर त्वरित किया जाता है, जिससे उच्च उत्तेजना ऊर्जा (~40–50 MeV) पर यौगिक नाभिक उत्पन्न होते हैं जो या तो विखंडित हो सकते हैं या कई (3 से 5) न्यूट्रॉन उत्सर्जित कर सकते हैं।[44] कोल्ड फ्यूजन अभिक्रियाओं में (जो भारी प्रक्षेप्यों, आमतौर पर चौथे आवर्त से, और हल्के लक्ष्यों, आमतौर पर सीसा और बिस्मथ का उपयोग करते हैं), उत्पादित संलयित नाभिकों में अपेक्षाकृत कम उत्तेजना ऊर्जा (~10–20 MeV) होती है, जो इस संभावना को कम करती है कि ये उत्पाद विखंडन अभिक्रियाओं से गुजरेंगे। जैसे-जैसे संलयित नाभिक मूल अवस्था (ground state) में ठंडे होते हैं, उन्हें केवल एक या दो न्यूट्रॉन के उत्सर्जन की आवश्यकता होती है। हॉट फ्यूजन अभिक्रियाएं अधिक न्यूट्रॉन-समृद्ध उत्पाद उत्पन्न करती हैं क्योंकि एक्टिनाइड्स में उन सभी तत्वों की तुलना में उच्चतम न्यूट्रॉन-से-प्रोटॉन अनुपात होता है जिन्हें वर्तमान में मैक्रोस्कोपिक मात्रा में बनाया जा सकता है।[45]

लिवरमोरियम के अधिक समस्थानिकों के संश्लेषण द्वारा सुपरहेवी नाभिकों के गुणों के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्राप्त की जा सकती है, विशेष रूप से वे जिनमें ज्ञात समस्थानिकों से कुछ न्यूट्रॉन अधिक या कम हों - 286Lv, 287Lv, 294Lv, और 295Lv। यह संभव है क्योंकि क्यूरियम के समस्थानिक के कई उचित रूप से लंबे समय तक जीवित रहने वाले समस्थानिक हैं जिनका उपयोग लक्ष्य बनाने के लिए किया जा सकता है।[41] हल्के समस्थानिकों को क्यूरियम-243 को कैल्शियम-48 के साथ संलयित करके बनाया जा सकता है। वे अल्फा क्षय की एक श्रृंखला से गुजरेंगे, जो ट्रांसएक्टिनाइड समस्थानिकों पर समाप्त होगी जो हॉट फ्यूजन द्वारा प्राप्त करने के लिए बहुत हल्के और कोल्ड फ्यूजन द्वारा उत्पादित करने के लिए बहुत भारी हैं।[41] वही न्यूट्रॉन-कमी वाले समस्थानिक 48Ca से भारी प्रक्षेप्यों के साथ अभिक्रियाओं में भी पहुंच योग्य हैं, जो परमाणु संख्या 118 (या संभवतः 119) से परे तत्वों तक पहुंचने के लिए आवश्यक होंगे; इसी तरह 288Lv और 289Lv की खोज हुई थी।[14][35]

भारी समस्थानिकों 294Lv और 295Lv का संश्लेषण भारी क्यूरियम समस्थानिक क्यूरियम-250 को कैल्शियम-48 के साथ संलयित करके पूरा किया जा सकता है। इस नाभिकीय अभिक्रिया का क्रॉस सेक्शन लगभग 1 पिकोबार्न होगा, हालांकि लक्ष्य निर्माण के लिए आवश्यक मात्रा में 250Cm का उत्पादन करना अभी संभव नहीं है।[41] वैकल्पिक रूप से, 294Lv का उत्पादन 251Cf(48Ca,pn) अभिक्रिया में आवेशित-कण वाष्पीकरण के माध्यम से किया जा सकता है।[46][47] कुछ अल्फा क्षय के बाद, ये लिवरमोरियम समस्थानिक बीटा स्थिरता की रेखा पर न्यूक्लाइड तक पहुंच जाएंगे। इसके अतिरिक्त, इलेक्ट्रॉन कैप्चर भी इस क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण क्षय मोड बन सकता है, जिससे प्रभावित नाभिक द्वीप के मध्य तक पहुंच सकें। उदाहरण के लिए, यह अनुमान लगाया गया है कि 295Lv अल्फा क्षय होकर 291Fl बनाएगा, जो क्रमिक इलेक्ट्रॉन कैप्चर के माध्यम से 291Nh और फिर 291Cn में बदल जाएगा, जिसके स्थिरता के द्वीप के मध्य में होने और लगभग 1200 वर्षों की अर्ध-आयु होने की उम्मीद है, जो वर्तमान तकनीक का उपयोग करके द्वीप के मध्य तक पहुंचने की सबसे संभावित आशा प्रदान करता है। एक कमी यह है कि बीटा स्थिरता की रेखा के इतने करीब सुपरहेवी नाभिकों के क्षय गुण काफी हद तक अज्ञात हैं।[41]

स्थिरता के द्वीप पर नाभिकों को संश्लेषित करने की अन्य संभावनाओं में एक विशाल नाभिक का क्वाज़ीफिशन (आंशिक संलयन जिसके बाद विखंडन होता है) शामिल है।[48] ऐसे नाभिक विखंडित होने की प्रवृत्ति रखते हैं, जिससे जादुई या लगभग दोहरे जादुई टुकड़े जैसे कैल्शियम-40, टिन-132, सीसा-208, या बिस्मथ-209 उत्सर्जित होते हैं।[49] हाल ही में यह दिखाया गया है कि एक्टिनाइड नाभिकों (जैसे यूरेनियम और क्यूरियम) के टकराव में बहु-न्यूक्लियॉन स्थानांतरण अभिक्रियाओं का उपयोग स्थिरता के द्वीप पर स्थित न्यूट्रॉन-समृद्ध सुपरहेवी नाभिकों को संश्लेषित करने के लिए किया जा सकता है,[48] हालांकि हल्के तत्वों नोबेलियम या सीबोर्गियम का निर्माण अधिक अनुकूल है।[41] द्वीप के पास समस्थानिकों को संश्लेषित करने की एक अंतिम संभावना नियंत्रित नाभिकीय विस्फोटों का उपयोग करना है ताकि 258–260Fm और द्रव्यमान संख्या 275 (परमाणु संख्या 104 से 108) पर अस्थिरता के अंतराल को बायपास करने के लिए पर्याप्त न्यूट्रॉन फ्लक्स बनाया जा सके, जो r-प्रक्रिया की नकल करता है जिसमें एक्टिनाइड्स पहली बार प्रकृति में उत्पादित हुए थे और रेडॉन के आसपास अस्थिरता के अंतराल को बायपास किया गया था।[41] कुछ ऐसे समस्थानिक (विशेष रूप से 291Cn और 293Cn) शायद प्रकृति में संश्लेषित भी हुए होंगे, लेकिन वे बहुत जल्दी क्षय हो गए होंगे (केवल हजारों वर्षों की अर्ध-आयु के साथ) और बहुत कम मात्रा में उत्पादित हुए होंगे (सीसा की प्रचुरता का लगभग 10−12) कि आज कॉस्मिक किरणों के बाहर आदिम न्यूक्लाइड के रूप में पता लगाना असंभव है।[41]

भौतिक और परमाणु

आवर्त सारणी में, लिवरमोरियम समूह 16, चैल्कोजेन्स का सदस्य है। यह ऑक्सीजन, सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम और पोलोनियम के नीचे आता है। प्रत्येक पिछले चैल्कोजेन के संयोजी कोश में छह इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो ns2np4 का संयोजी इलेक्ट्रॉन विन्यास बनाते हैं। लिवरमोरियम के मामले में, प्रवृत्ति जारी रहनी चाहिए और संयोजी इलेक्ट्रॉन विन्यास 7s27p4 होने का अनुमान है;[29] इसलिए, लिवरमोरियम में अपने हल्के समजातों के साथ कुछ समानताएं होंगी। अंतर उत्पन्न होने की संभावना है; एक बड़ा योगदान देने वाला प्रभाव स्पिन-ऑर्बिट (SO) इंटरैक्शन है—इलेक्ट्रॉनों की गति और स्पिन के बीच पारस्परिक इंटरैक्शन। यह सुपरहेवी तत्वों के लिए विशेष रूप से मजबूत है, क्योंकि उनके इलेक्ट्रॉन हल्के परमाणुओं की तुलना में बहुत तेजी से चलते हैं, प्रकाश की गति के बराबर वेग पर।[50] लिवरमोरियम परमाणुओं के संबंध में, यह 7s और 7p इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तरों को कम करता है (संबंधित इलेक्ट्रॉनों को स्थिर करता है), लेकिन 7p इलेक्ट्रॉन ऊर्जा स्तरों में से दो अन्य चार की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं।[51] 7s इलेक्ट्रॉनों के स्थिरीकरण को अक्रिय युग्म प्रभाव (inert pair effect) कहा जाता है, और 7p उपकोश को अधिक स्थिर और कम स्थिर भागों में "फाड़ने" वाले प्रभाव को उपकोश विभाजन (subshell splitting) कहा जाता है। कम्प्यूटेशनल रसायनज्ञ इस विभाजन को दूसरे (दिगंशीय क्वांटम संख्या) क्वांटम संख्या l के 1 से 7p उपकोश के अधिक स्थिर और कम स्थिर भागों के लिए क्रमशः 2 और 2 में परिवर्तन के रूप में देखते हैं: 7p1/2 उपकोश एक दूसरे अक्रिय युग्म के रूप में कार्य करता है, हालांकि 7s इलेक्ट्रॉनों जितना अक्रिय नहीं, जबकि 7p3/2 उपकोश आसानी से रसायन विज्ञान में भाग ले सकता है।[29][50][note 2] कई सैद्धांतिक उद्देश्यों के लिए, संयोजी इलेक्ट्रॉन विन्यास को 7p उपकोश विभाजन को 7s7p7p के रूप में दर्शाने के लिए प्रस्तुत किया जा सकता है।[29]

लिवरमोरियम में अक्रिय युग्म प्रभाव पोलोनियम की तुलना में और भी मजबूत होना चाहिए और इसलिए +2 ऑक्सीकरण अवस्था +4 अवस्था की तुलना में अधिक स्थिर हो जाती है, जो केवल सबसे विद्युतऋणात्मक लिगेंड द्वारा स्थिर होगी; यह लिवरमोरियम की अपेक्षित आयनन ऊर्जा में परिलक्षित होता है, जहां दूसरी और तीसरी आयनन ऊर्जाओं (अक्रिय 7p1/2 कोश के उल्लंघन के अनुरूप) और चौथी और पांचवीं आयनन ऊर्जाओं के बीच बड़े अंतराल होते हैं।name वास्तव में, 7s इलेक्ट्रॉनों के इतने अक्रिय होने की उम्मीद है कि +6 अवस्था प्राप्त नहीं की जा सकेगी।[29] लिवरमोरियम के गलनांक और क्वथनांक के चैल्कोजेन्स के नीचे की प्रवृत्तियों को जारी रखने की उम्मीद है; इस प्रकार लिवरमोरियम को पोलोनियम की तुलना में उच्च तापमान पर पिघलना चाहिए, लेकिन कम तापमान पर उबलना चाहिए। यह पोलोनियम की तुलना में सघन भी होना चाहिए (α-Lv: 12.9 g/cm3; α-Po: 9.2 g/cm3); पोलोनियम की तरह इसे भी एक α और एक β एलोट्रोप बनाना चाहिए।name[52] एक हाइड्रोजन-समान लिवरमोरियम परमाणु (ऑक्सीकृत ताकि इसमें केवल एक इलेक्ट्रॉन हो, Lv115+) का इलेक्ट्रॉन इतनी तेजी से चलने की उम्मीद है कि इसका द्रव्यमान स्थिर इलेक्ट्रॉन का 1.86 गुना होगा, सापेक्षतावादी प्रभावों के कारण। तुलना के लिए, हाइड्रोजन-समान पोलोनियम और टेल्यूरियम के लिए आंकड़े क्रमशः 1.26 और 1.080 होने की उम्मीद है।[50]

रासायनिक

लिवरमोरियम को रासायनिक तत्व की 7p श्रृंखला का चौथा सदस्य और आवर्त सारणी में समूह 16 का सबसे भारी सदस्य, पोलोनियम के नीचे होने का अनुमान है। हालांकि यह 7p तत्वों में सबसे कम सैद्धांतिक रूप से अध्ययन किया गया है, लेकिन इसके रसायन विज्ञान के पोलोनियम के समान होने की उम्मीद है।name +6 की समूह ऑक्सीकरण अवस्था ऑक्सीजन के अलावा सभी चैल्कोजेन्स के लिए जानी जाती है जो अपने ऑक्टेट का विस्तार नहीं कर सकती है और रासायनिक तत्वों के बीच सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों में से एक है। इस प्रकार ऑक्सीजन अधिकतम +2 अवस्था तक सीमित है, जो फ्लोराइड OF2 में प्रदर्शित होती है। +4 अवस्था सल्फर, सेलेनियम, टेल्यूरियम और पोलोनियम के लिए जानी जाती है, जो सल्फर(IV) और सेलेनियम(IV) के लिए कम करने से लेकर टेल्यूरियम(IV) के लिए सबसे स्थिर अवस्था होने और पोलोनियम(IV) में ऑक्सीकरण होने तक स्थिरता में बदलाव से गुजरती है। यह सापेक्षतावादी प्रभावों, विशेष रूप से अक्रिय युग्म प्रभाव के बढ़ते महत्व के कारण समूह के नीचे जाने पर उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं के लिए घटती स्थिरता का सुझाव देता है।[50] इस प्रकार लिवरमोरियम की सबसे स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था +2 होनी चाहिए, जिसमें एक काफी अस्थिर +4 अवस्था हो। +2 अवस्था उतनी ही आसानी से बननी चाहिए जितनी बेरिलियम और मैग्नीशियम के लिए होती है, और +4 अवस्था केवल दृढ़ता से विद्युतऋणात्मक लिगेंड के साथ प्राप्त की जानी चाहिए, जैसे कि लिवरमोरियम(IV) फ्लोराइड (LvF4) में।[29] 7s इलेक्ट्रॉनों के बहुत मजबूत स्थिरीकरण के कारण +6 अवस्था बिल्कुल मौजूद नहीं होनी चाहिए, जिससे लिवरमोरियम का संयोजी कोर केवल चार इलेक्ट्रॉन का रह जाए।name हल्के चैल्कोजेन्स को ऑक्साइड, सल्फाइड, सेलेनाइड, टेलुराइड, और पोलोनाइड के रूप में -2 अवस्था बनाने के लिए भी जाना जाता है; लिवरमोरियम के 7p3/2 उपकोश के अस्थिरीकरण के कारण, -2 अवस्था लिवरमोरियम के लिए बहुत अस्थिर होनी चाहिए, जिसका रसायन विज्ञान अनिवार्य रूप से विशुद्ध रूप से धनायनिक होना चाहिए,[29] हालांकि पोलोनियम की तुलना में लिवरमोरियम के बड़े उपकोश और स्पिनर ऊर्जा विभाजन Lv2− को अपेक्षित से थोड़ा कम अस्थिर बना देंगे।[50]

लिवरमोरियम हाइड्राइड (LvH2) सबसे भारी चैल्कोजेन हाइड्राइड और पानी का सबसे भारी समजात होगा (हल्के वाले H2S, H2Se, H2Te, और PoH2 हैं)। पोलेन (पोलोनियम हाइड्राइड) अधिकांश धातु हाइड्राइड्स की तुलना में अधिक सहसंयोजक यौगिक है क्योंकि पोलोनियम धातु और उपधातु के बीच की सीमा पर स्थित है और इसमें कुछ अधात्विक गुण हैं: यह हाइड्रोजन क्लोराइड (HCl) जैसे हाइड्रोजन हैलाइड और स्टैनेन (SnH4) जैसे धातु हाइड्राइड के बीच मध्यवर्ती है। लिवरमोरन को इस प्रवृत्ति को जारी रखना चाहिए: यह एक लिवरमोराइड के बजाय एक हाइड्राइड होना चाहिए, लेकिन फिर भी एक सहसंयोजक आणविक यौगिक होना चाहिए। स्पिन-ऑर्बिट इंटरैक्शन से Lv–H बंधन के आवर्त प्रवृत्तियों से अपेक्षित से लंबा होने की उम्मीद है, और H–Lv–H बंधन कोण को अपेक्षित से बड़ा बनाने की उम्मीद है: यह सिद्धांत दिया गया है कि ऐसा इसलिए है क्योंकि खाली 8s ऑर्बिटल्स ऊर्जा में अपेक्षाकृत कम हैं और लिवरमोरियम के संयोजी 7p ऑर्बिटल्स के साथ संकरण कर सकते हैं। इस घटना को, जिसे "सुपरवैलेंट हाइब्रिडाइजेशन" कहा जाता है,[53] आवर्त सारणी में गैर-सापेक्षतावादी क्षेत्रों में कुछ एनालॉग्स हैं; उदाहरण के लिए, आणविक कैल्शियम डाइफ्लोराइड में कैल्शियम परमाणु से 4s और 3d भागीदारी होती है।[54] भारी लिवरमोरियम डाइहैलाइड के रैखिक होने का अनुमान है, लेकिन हल्के वाले के बेंट होने का अनुमान है।[55]

प्रायोगिक रसायन विज्ञान

लिवरमोरियम की रासायनिक विशेषताओं का स्पष्ट निर्धारण अभी तक स्थापित नहीं हुआ है।[56][57] 2011 में, कैल्शियम-48 प्रक्षेप्यों और अमेरिसियम-243 और प्लूटोनियम-244 के लक्ष्यों के बीच अभिक्रियाओं में निहोनियम, फ्लेरोवियम, और मोस्कोवियम समस्थानिक बनाने के लिए प्रयोग किए गए थे। लक्ष्यों में सीसा और बिस्मथ अशुद्धियां शामिल थीं और इसलिए न्यूक्लिऑन स्थानांतरण अभिक्रियाओं में बिस्मथ और पोलोनियम के कुछ समस्थानिक उत्पन्न हुए थे। यह, हालांकि एक अप्रत्याशित जटिलता थी, ऐसी जानकारी दे सकती है जो बिस्मथ और पोलोनियम के भारी समजातों के भविष्य के रासायनिक जांच में मदद करेगी, जो क्रमशः मोस्कोवियम और लिवरमोरियम हैं।[57] उत्पादित न्यूक्लाइड बिस्मथ-213 और पोलोनियम-212m को टैंटलम के साथ रखे गए क्वार्ट्ज वूल फिल्टर यूनिट के माध्यम से 850 °C पर हाइड्राइड्स 213BiH3 और 212mPoH2 के रूप में ले जाया गया, जिससे पता चला कि ये हाइड्राइड्स आश्चर्यजनक रूप से तापीय रूप से स्थिर थे, हालांकि उनके भारी समजातों McH3 और LvH2 के p-ब्लॉक में आवर्त प्रवृत्तियों के सरल एक्सट्रपलेशन से कम तापीय रूप से स्थिर होने की उम्मीद की जाएगी।[57] रासायनिक जांच होने से पहले BiH3, McH3, PoH2, और LvH2 की स्थिरता और इलेक्ट्रॉनिक संरचना पर और गणनाओं की आवश्यकता है। मोस्कोवियम और लिवरमोरियम के शुद्ध तत्वों के रूप में पर्याप्त वाष्पशील होने की उम्मीद है ताकि उन्हें निकट भविष्य में रासायनिक रूप से जांचा जा सके, एक गुण जो लिवरमोरियम तब अपने हल्के समजात पोलोनियम के साथ साझा करेगा, हालांकि सभी वर्तमान में ज्ञात लिवरमोरियम समस्थानिकों की छोटी अर्ध-आयु का मतलब है कि तत्व अभी भी प्रायोगिक रसायन विज्ञान के लिए दुर्गम है।[57][58]

नोट्स

  1. ↑ नाम के बावजूद, सुपरहेवी तत्व संश्लेषण के संदर्भ में "कोल्ड फ्यूजन" उस विचार से एक अलग अवधारणा है कि नाभिकीय संलयन कमरे के तापमान की स्थितियों में प्राप्त किया जा सकता है (देखें कोल्ड फ्यूजन)।[43]
  2. ↑ क्वांटम संख्या इलेक्ट्रॉन कक्षीय नाम में अक्षर के अनुरूप होती है: s के लिए 0, p के लिए 1, d के लिए 2, आदि। अधिक जानकारी के लिए दिगंशीय क्वांटम संख्या देखें।

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बाहरी कड़ियाँ

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

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