सीबोर्गियम

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सीबोर्गियम (Seaborgium) एक संश्लेषित रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Sg और परमाणु क्रमांक 106 है। इसका नाम अमेरिकी परमाणु रसायनज्ञ ग्लेन टी. सीबोर्ग के नाम पर रखा गया है। एक संश्लेषित तत्व के रूप में, इसे प्रयोगशाला में बनाया जा सकता है लेकिन यह प्रकृति में नहीं पाया जाता है। यह रेडियोधर्मी भी है; सबसे स्थिर ज्ञात समस्थानिकों की अर्ध-आयु (half-lives) कुछ मिनटों के क्रम की होती है।

तत्वों की आवर्त सारणी में, यह एक d-block ट्रांसएक्टिनाइड तत्व है। यह 7वें आवर्त का सदस्य है और संक्रमण धातुओं की 6d श्रृंखला के चौथे सदस्य के रूप में समूह 6 से संबंधित है। सीबोर्गियम की बहुत कम रासायनिक अभिक्रियाओं का अध्ययन किया गया है: एक बार में केवल कुछ ही परमाणु उत्पन्न किए जा सकते हैं और ये जल्दी ही क्षय हो जाते हैं। कुछ अकार्बनिक यौगिकों और एक कार्बोनिल, जिसे Sg(CO)6 माना जाता है, को संश्लेषित किया गया है। इन प्रयोगों ने पुष्टि की है कि सीबोर्गियम समूह 6 में टंगस्टन के भारी समजात (homologue) के रूप में व्यवहार करता है।

1974 में, सोवियत संघ और संयुक्त राज्य अमेरिका की प्रयोगशालाओं में सीबोर्गियम के कुछ परमाणु उत्पन्न किए गए थे। खोज की प्राथमिकता और इसलिए तत्व के नामकरण को लेकर सोवियत और अमेरिकी वैज्ञानिकों के बीच विवाद था, और 1997 तक इंटरनेशनल यूनियन ऑफ प्योर एंड एप्लाइड केमिस्ट्री (IUPAC) ने सीबोर्गियम को तत्व के आधिकारिक नाम के रूप में स्थापित नहीं किया था। यह नामकरण के समय जीवित व्यक्ति के नाम पर रखे गए केवल दो तत्वों में से एक है, दूसरा ओगानेसन है, जो तत्व 118 है।[note 1]

परिचय

इतिहास

1970 में लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी में अल्बर्ट घियोर्सो और उनके सहयोगियों द्वारा 104 और 105 तत्वों के अवलोकन के दावों के बाद, ऑक्सीजन-18 प्रक्षेप्यों (projectiles) और पहले से उपयोग किए गए कैलिफ़ोर्नियम-249 लक्ष्य का उपयोग करके तत्व 106 की खोज की गई।[1] कई 9.1 MeV अल्फा क्षय की सूचना मिली थी और अब माना जाता है कि वे तत्व 106 से उत्पन्न हुए थे, हालांकि उस समय इसकी पुष्टि नहीं हुई थी। 1972 में, HILAC त्वरक (accelerator) में उपकरणों का उन्नयन किया गया, जिससे टीम प्रयोग को दोहराने में असमर्थ रही, और शटडाउन के दौरान डेटा विश्लेषण नहीं किया गया।[1] यह अभिक्रिया कई वर्षों बाद, 1974 में फिर से की गई, और बर्कले टीम ने महसूस किया कि उनका नया डेटा उनके 1971 के डेटा से मेल खाता था, जो घियोर्सो के लिए आश्चर्य की बात थी। इसलिए, यदि मूल डेटा का अधिक सावधानीपूर्वक विश्लेषण किया जाता तो तत्व 106 की खोज वास्तव में 1971 में ही हो सकती थी।[1]

दो समूहों ने तत्व की खोज का दावा किया। तत्व 106 के प्रमाण सबसे पहले 1974 में डुबना में यूरी ओगानेसियन के नेतृत्व में एक रूसी शोध दल द्वारा रिपोर्ट किए गए थे, जिसमें लेड-208 और लेड-207 के लक्ष्यों पर क्रोमियम-54 के त्वरित आयनों की बमबारी की गई थी। कुल मिलाकर, चार से दस मिलीसेकंड के बीच अर्ध-आयु के साथ इक्यावन सहज विखंडन घटनाएं देखी गईं। इन गतिविधियों के कारण के रूप में न्यूक्लियॉन स्थानांतरण अभिक्रियाओं को खारिज करने के बाद, टीम ने निष्कर्ष निकाला कि गतिविधियों का सबसे संभावित कारण तत्व 106 के समस्थानिकों का सहज विखंडन था। विचाराधीन समस्थानिक को पहले सीबोर्गियम-259 होने का सुझाव दिया गया था, लेकिन बाद में इसे सीबोर्गियम-260 के रूप में सुधारा गया।[2]

208 + 54 → 260 + 2 neutron
207 + 54 → 260 + neutron

1974 में कुछ महीनों बाद, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में ग्लेन टी. सीबोर्ग, कैरोल अलोंसो और अल्बर्ट घियोर्सो सहित शोधकर्ताओं, और लॉरेंस लिवरमोर नेशनल लेबोरेटरी के ई. केनेथ हुलेट ने भी इस तत्व को संश्लेषित किया[3]। उन्होंने कैलिफ़ोर्नियम-249 लक्ष्य पर ऑक्सीजन-18 आयनों की बमबारी की, जिसमें पांच साल पहले तत्व 104 के संश्लेषण के लिए उपयोग किए गए उपकरण के समान उपकरणों का उपयोग किया गया था। उन्होंने कम से कम सत्तर अल्फा क्षय देखे, जो संभवतः 0.9 ± 0.2 सेकंड की अर्ध-आयु वाले समस्थानिक सीबोर्गियम-263m से थे। अल्फा पुत्री रदरफोर्डियम-259 और पौत्री नोबेलियम-255 को पहले ही संश्लेषित किया जा चुका था और यहां देखे गए गुण पहले से ज्ञात गुणों से मेल खाते थे, जैसा कि उनके उत्पादन की तीव्रता थी। देखी गई अभिक्रिया का क्रॉस-सेक्शन, 0.3 नैनोबॉर्न, भी सैद्धांतिक भविष्यवाणियों के साथ अच्छी तरह से मेल खाता था। इसने सीबोर्गियम-263m के लिए अल्फा क्षय घटनाओं के निर्धारण को मजबूत किया।[2]

249 + 18 → 263m + 4 10neutron → 259 + alpha → 255 + alpha

इस प्रकार खोज के शुरुआती प्रतिस्पर्धी दावों से एक विवाद उत्पन्न हुआ, हालांकि तत्व 105 तक के संश्लेषित तत्वों के मामले के विपरीत, खोजकर्ताओं की किसी भी टीम ने नए तत्वों के लिए प्रस्तावित नामों की घोषणा नहीं की, जिससे अस्थायी रूप से तत्व नामकरण विवाद टल गया। हालांकि, खोज पर विवाद 1992 तक खिंच गया, जब IUPAC/IUPAP ट्रांसफरमियम वर्किंग ग्रुप (TWG), जिसे 101 से 112 तक के तत्वों के लिए खोज दावों के संबंध में निष्कर्ष निकालकर विवाद को समाप्त करने के लिए गठित किया गया था, ने निष्कर्ष निकाला कि सीबोर्गियम-260 का सोवियत संश्लेषण पर्याप्त रूप से विश्वसनीय नहीं था, "क्योंकि इसमें उपज वक्र और कोणीय चयन परिणामों की कमी थी", जबकि सीबोर्गियम-263 का अमेरिकी संश्लेषण विश्वसनीय था क्योंकि यह ज्ञात पुत्री नाभिकों से मजबूती से जुड़ा था। इस प्रकार, TWG ने अपनी 1993 की रिपोर्ट में बर्कले टीम को आधिकारिक खोजकर्ता के रूप में मान्यता दी।[2]

सीबोर्ग ने पहले TWG को सुझाव दिया था कि यदि बर्कले को तत्वों 104 और 105 का आधिकारिक खोजकर्ता माना जाता है, तो वे डुबना टीम को सम्मानित करने के लिए तत्व 106 के लिए कुरचाटोवियम (प्रतीक Kt) नाम का प्रस्ताव कर सकते हैं, जिसने तत्व 104 के लिए इगोर कुरचाटोव के नाम पर इस नाम का प्रस्ताव दिया था, जो सोवियत परमाणु अनुसंधान कार्यक्रम के पूर्व प्रमुख थे। हालांकि, TWG रिपोर्ट के प्रकाशन के बाद प्रतिस्पर्धी टीमों के बीच बिगड़ते संबंधों के कारण (क्योंकि बर्कले टीम TWG के निष्कर्षों से, विशेष रूप से तत्व 104 के संबंध में, दृढ़ता से असहमत थी), इस प्रस्ताव को बर्कले टीम द्वारा विचार से हटा दिया गया था।[4] आधिकारिक खोजकर्ता के रूप में पहचाने जाने के बाद, बर्कले टीम ने गंभीरता से नाम तय करना शुरू किया:

...हमें खोज का श्रेय दिया गया और नए तत्व का नामकरण करने का अधिकार भी मिला। घियोर्सो समूह के आठ सदस्यों ने आइजैक न्यूटन, थॉमस एडिसन, लियोनार्डो दा विंची, फर्डिनेंड मैगलन, पौराणिक यूलिसिस, जॉर्ज वाशिंगटन और फिनलैंड (टीम के एक सदस्य की मातृभूमि) को सम्मानित करने वाले नामों की एक विस्तृत श्रृंखला का सुझाव दिया। लंबे समय तक कोई ध्यान केंद्रित नहीं था और कोई अग्रणी नाम नहीं था।
फिर एक दिन अल [घियोर्सो] मेरे कार्यालय में आए और पूछा कि तत्व 106 का नाम "सीबोर्गियम" रखने के बारे में मेरा क्या विचार है। मैं दंग रह गया।[5]

सीबोर्ग के बेटे एरिक ने नामकरण प्रक्रिया को इस प्रकार याद किया:[6]

खोज में शामिल आठ वैज्ञानिकों द्वारा इतनी सारी अच्छी संभावनाओं का सुझाव देने के साथ, घियोर्सो ने आम सहमति तक पहुंचने की उम्मीद छोड़ दी थी, जब तक कि एक रात उन्हें एक विचार नहीं आया। उन्होंने टीम के सदस्यों से एक-एक करके बात की, जब तक कि उनमें से सात सहमत नहीं हो गए। फिर उन्होंने अपने 50 साल के मित्र और सहयोगी से कहा: "हमारे पास तत्व 106 का नाम सीबोर्गियम रखने के पक्ष में सात वोट हैं। क्या आप अपनी सहमति देंगे?" मेरे पिता दंग रह गए, और मेरी मां से सलाह लेने के बाद, सहमत हो गए।[6]

सीबोर्गियम नाम और Sg प्रतीक की घोषणा मार्च 1994 में अमेरिकन केमिकल सोसाइटी की 207वीं राष्ट्रीय बैठक में सह-खोजकर्ताओं में से एक, केनेथ हुलेट द्वारा की गई थी।[5] हालांकि, IUPAC ने अगस्त 1994 में संकल्प लिया कि किसी तत्व का नाम किसी जीवित व्यक्ति के नाम पर नहीं रखा जा सकता है, और सीबोर्ग उस समय जीवित थे। इस प्रकार, सितंबर 1994 में, IUPAC ने नामों का एक सेट अनुशंसित किया जिसमें तीन प्रयोगशालाओं (तीसरी GSI हेल्महोल्ट्ज़ सेंटर फॉर हैवी आयन रिसर्च, डार्मस्टाड, जर्मनी) द्वारा प्रस्तावित नामों को, जिनके पास तत्वों 104 से 109 की खोज के प्रतिस्पर्धी दावे थे, विभिन्न अन्य तत्वों में स्थानांतरित कर दिया गया, जिसमें रदरफोर्डियम (Rf), तत्व 104 के लिए बर्कले का प्रस्ताव, तत्व 106 में स्थानांतरित कर दिया गया, और सीबोर्गियम को पूरी तरह से नाम के रूप में हटा दिया गया।[4]

तत्वों 101–112 के लिए नामकरण प्रस्तावों और अंतिम निर्णयों का सारांश (TWG रिपोर्ट में शामिल)[4]
परमाणु क्रमांक व्यवस्थित अमेरिकी रूसी जर्मन समझौता 92 IUPAC 94 ACS 94 IUPAC 95 IUPAC 97 वर्तमान
101 unnilunium mendelevium mendelevium mendelevium mendelevium mendelevium mendelevium mendelevium
102 unnilbium nobelium joliotium joliotium nobelium nobelium flerovium nobelium nobelium
103 unniltrium lawrencium rutherfordium lawrencium lawrencium lawrencium lawrencium lawrencium lawrencium
104 unnilquadium rutherfordium kurchatovium meitnerium dubnium rutherfordium dubnium rutherfordium rutherfordium
105 unnilpentium hahnium nielsbohrium kurchatovium joliotium hahnium joliotium dubnium dubnium
106 unnilhexium seaborgium rutherfordium rutherfordium seaborgium seaborgium seaborgium seaborgium
107 unnilseptium nielsbohrium nielsbohrium bohrium nielsbohrium nielsbohrium bohrium bohrium
108 unniloctium hassium hassium hahnium hassium hahnium hassium hassium
109 unnilennium meitnerium hahnium meitnerium meitnerium meitnerium meitnerium meitnerium
110 ununnilium hahnium becquerelium darmstadtium darmstadtium
111 unununium roentgenium roentgenium
112 ununbium copernicium copernicium

इस निर्णय ने नए तत्वों का नामकरण करने के ऐतिहासिक खोजकर्ता के अधिकार की अनदेखी करने और जीवित व्यक्तियों के नाम पर तत्वों का नामकरण करने के खिलाफ नए पूर्वव्यापी नियम के खिलाफ दुनिया भर में विरोध की आग भड़का दी; अमेरिकन केमिकल सोसाइटी ने तत्व 106 के लिए सीबोर्गियम नाम के पीछे मजबूती से खड़े होकर, तत्वों 104 से 109 के लिए अन्य सभी अमेरिकी और जर्मन नामकरण प्रस्तावों के साथ, IUPAC की अवहेलना करते हुए अपने पत्रिकाओं के लिए इन नामों को मंजूरी दी।[4] पहले, IUPAC ने अपना बचाव किया, और इसकी समिति के एक अमेरिकी सदस्य ने लिखा: "खोजकर्ताओं के पास किसी तत्व का नाम रखने का अधिकार नहीं है। उनके पास नाम सुझाने का अधिकार है। और, निश्चित रूप से, हमने इसका बिल्कुल भी उल्लंघन नहीं किया।" हालांकि, सीबोर्ग ने जवाब दिया:

यह इतिहास में पहली बार होगा कि किसी तत्व के स्वीकृत और निर्विवाद खोजकर्ताओं को इसका नामकरण करने का विशेषाधिकार देने से इनकार किया जा रहा है।[5]

जनता के दबाव के आगे झुकते हुए, IUPAC ने अगस्त 1995 में एक अलग समझौता प्रस्तावित किया, जिसमें तत्व 106 के लिए सीबोर्गियम नाम को अन्य सभी अमेरिकी प्रस्तावों में से केवल एक को हटाने के बदले में बहाल कर दिया गया, जिसे और भी खराब प्रतिक्रिया मिली। अंत में, IUPAC ने इन पिछले समझौतों को रद्द कर दिया और अगस्त 1997 में एक अंतिम, नई सिफारिश की, जिसमें तत्वों 104 से 109 के लिए अमेरिकी और जर्मन प्रस्तावों को अपनाया गया, जिसमें तत्व 106 के लिए सीबोर्गियम शामिल था, केवल तत्व 105 के अपवाद के साथ, जिसे ट्रांसएक्टिनाइड संश्लेषण की प्रयोगात्मक प्रक्रियाओं में डुबना टीम के योगदान को पहचानने के लिए डुबनियम नाम दिया गया। इस सूची को अंततः अमेरिकन केमिकल सोसाइटी द्वारा स्वीकार कर लिया गया, जिसने लिखा:[4]

अंतर्राष्ट्रीय सद्भाव के हित में, समिति ने अनिच्छा से तत्व 105 के लिए 'हैनियम' [अमेरिकी प्रस्ताव] के स्थान पर 'डुबनियम' नाम स्वीकार कर लिया, जिसका साहित्य में लंबे समय से उपयोग रहा है। हमें यह बताते हुए खुशी हो रही है कि 'सीबोर्गियम' अब तत्व 106 के लिए अंतरराष्ट्रीय स्तर पर स्वीकृत नाम है।[4]

सीबोर्ग ने नामकरण के संबंध में टिप्पणी की:

मुझे यह कहने की आवश्यकता नहीं है कि मुझे गर्व है कि अमेरिकी रसायनज्ञों ने सिफारिश की कि तत्व 106, जिसे टंगस्टन (74) के नीचे रखा गया है, को 'सीबोर्गियम' कहा जाए। मैं उस दिन का इंतजार कर रहा था जब रासायनिक अन्वेषक सीबोर्गस क्लोराइड, सीबोर्गिक नाइट्रेट और शायद, सोडियम सीबोर्गेट जैसे यौगिकों का उल्लेख करेंगे।
यह मुझे दिया गया अब तक का सबसे बड़ा सम्मान है—मुझे लगता है कि नोबेल पुरस्कार जीतने से भी बेहतर।[note 2] रसायन विज्ञान के भविष्य के छात्र, आवर्त सारणी के बारे में सीखते समय, यह पूछने का कारण पा सकते हैं कि तत्व का नाम मेरे लिए क्यों रखा गया था, और इस प्रकार मेरे काम के बारे में अधिक जान सकते हैं।[5]

सीबोर्ग की मृत्यु डेढ़ साल बाद, 25 फरवरी 1999 को 86 वर्ष की आयु में हुई।[5]

समस्थानिक

मुख्य लेख: Isotopes of seaborgium

सुपरहेवी तत्व जैसे सीबोर्गियम का उत्पादन कण त्वरक में हल्के तत्वों की बमबारी करके किया जाता है जो संलयन अभिक्रियाओं को प्रेरित करता है। जबकि सीबोर्गियम के अधिकांश समस्थानिकों को इस तरह सीधे संश्लेषित किया जा सकता है, कुछ भारी समस्थानिकों को केवल उच्च परमाणु क्रमांक वाले तत्वों के क्षय उत्पादों के रूप में देखा गया है।[8]

शामिल ऊर्जाओं के आधार पर, सुपरहेवी तत्वों को उत्पन्न करने वाली संलयन अभिक्रियाओं को "हॉट" और "कोल्ड" में विभाजित किया गया है। हॉट संलयन 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 का वाष्पीकरण कर सकते हैं।[8] कोल्ड संलयन अभिक्रियाओं में, 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 में ठंडे होते हैं, उन्हें केवल एक या दो न्यूट्रॉन के उत्सर्जन की आवश्यकता होती है, और इस प्रकार, अधिक न्यूट्रॉन-समृद्ध उत्पादों के उत्पादन की अनुमति मिलती है।[9] बाद वाला उस अवधारणा से अलग है जहां परमाणु संलयन को कमरे के तापमान की स्थितियों में प्राप्त करने का दावा किया गया था (देखें cold fusion)।[10]

सीबोर्गियम का कोई स्थिर या प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला समस्थानिक नहीं है। प्रयोगशाला में कई रेडियोधर्मी समस्थानिकों को संश्लेषित किया गया है, या तो दो परमाणुओं को जोड़कर या भारी तत्वों के क्षय का अवलोकन करके। सीबोर्गियम के चौदह अलग-अलग समस्थानिकों की सूचना मिली है, जिनके द्रव्यमान संख्या 257–269 और 271 हैं, जिनमें से चार, सीबोर्गियम-261, -263, -265, और -267, में ज्ञात मेटास्टेबल अवस्थाएं हैं। ये सभी केवल अल्फा क्षय और सहज विखंडन के माध्यम से क्षय होते हैं, केवल सीबोर्गियम-261 का अपवाद है जो डुबनियम-261 में इलेक्ट्रॉन कैप्चर से भी गुजर सकता है।[11]

भारी समस्थानिकों के लिए अर्ध-आयु बढ़ने की प्रवृत्ति है, हालांकि सम-विषम समस्थानिक आमतौर पर अपने पड़ोसी सम-सम समस्थानिकों की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं, क्योंकि विषम न्यूट्रॉन सहज विखंडन की बाधा को बढ़ाता है;[12] ज्ञात सीबोर्गियम समस्थानिकों में, अल्फा क्षय सम-विषम नाभिकों में प्रमुख क्षय मोड है जबकि विखंडन सम-सम नाभिकों में हावी है। तीन सबसे भारी ज्ञात समस्थानिक, 267Sg, 269Sg, और 271Sg, सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाले भी हैं, जिनकी अर्ध-आयु कुछ मिनटों के क्रम की है।[11] इस क्षेत्र के कुछ अन्य समस्थानिकों के बारे में अनुमान है कि उनकी अर्ध-आयु तुलनीय या उससे भी अधिक है। इसके अतिरिक्त, 263Sg, 265Sg, 265mSg, और 268Sg की अर्ध-आयु सेकंड में मापी गई है। शेष सभी समस्थानिकों की अर्ध-आयु मिलीसेकंड में मापी गई है, केवल सबसे कम समय तक जीवित रहने वाले समस्थानिक 261mSg को छोड़कर, जिसकी अर्ध-आयु केवल 9.3 माइक्रोसेकंड है।ref

257Sg से 261Sg तक के प्रोटॉन-समृद्ध समस्थानिक सीधे कोल्ड संलयन द्वारा उत्पादित किए गए थे; सभी भारी समस्थानिकों का उत्पादन भारी तत्वों हैसियम, डार्मस्टेडियम, और फ्लेरोवियम के बार-बार अल्फा क्षय से हुआ था, केवल 263mSg, 264Sg, 265Sg, और 265mSg समस्थानिकों के अपवाद के साथ, जिन्हें सीधे हॉट संलयन द्वारा एक्टिनाइड लक्ष्यों के विकिरण के माध्यम से उत्पादित किया गया था।

अनुमानित गुण

सीबोर्गियम या इसके यौगिकों के बहुत कम गुणों को मापा गया है; इसका कारण इसका अत्यंत सीमित और महंगा उत्पादन[13] और यह तथ्य है कि सीबोर्गियम (और इसके जनक) बहुत तेजी से क्षय होते हैं। रसायन विज्ञान से संबंधित कुछ एकल गुणों को मापा गया है, लेकिन सीबोर्गियम धातु के गुण अज्ञात हैं और केवल अनुमान ही उपलब्ध हैं।

भौतिक

सीबोर्गियम के सामान्य परिस्थितियों में ठोस होने और अपने हल्के समजात टंगस्टन के समान काय-केंद्रित घनीय (body-centered cubic) क्रिस्टल संरचना ग्रहण करने की उम्मीद है। शुरुआती अनुमानों में यह माना गया था कि यह लगभग 35.0 g/cm3 घनत्व वाली एक बहुत भारी धातु होनी चाहिए, लेकिन 2011 और 2013 की गणनाओं ने 23–24 g/cm3 के कुछ कम मान का अनुमान लगाया।

रासायनिक

सीबोर्गियम संक्रमण धातुओं की 6d श्रृंखला का चौथा सदस्य है और आवर्त सारणी में समूह 6 का सबसे भारी सदस्य है, जो क्रोमियम, मोलिब्डेनम और टंगस्टन के नीचे आता है। समूह के सभी सदस्य विभिन्न प्रकार के ऑक्सोएनायन बनाते हैं। वे आसानी से अपनी समूह ऑक्सीकरण अवस्था +6 को प्रदर्शित करते हैं, हालांकि क्रोमियम के मामले में यह अत्यधिक ऑक्सीकरण करने वाली होती है, और समूह में नीचे जाने पर यह अवस्था अपचयन के प्रति अधिक से अधिक स्थिर होती जाती है: वास्तव में, टंगस्टन 5d संक्रमण धातुओं में अंतिम है जहां सभी चार 5d इलेक्ट्रॉन धात्विक बंधन में भाग लेते हैं।[14] इस प्रकार, सीबोर्गियम की सबसे स्थिर ऑक्सीकरण अवस्था +6 होनी चाहिए, गैस चरण और जलीय घोल दोनों में, और यह एकमात्र सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्था है जो इसके लिए प्रयोगात्मक रूप से ज्ञात है; +5 और +4 अवस्थाएं कम स्थिर होनी चाहिए, और +3 अवस्था, जो क्रोमियम के लिए सबसे आम है, सीबोर्गियम के लिए सबसे कम स्थिर होगी।

उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था का यह स्थिरीकरण प्रारंभिक 6d तत्वों में 6d और 7s कक्षकों की ऊर्जाओं के बीच समानता के कारण होता है, क्योंकि 7s कक्षक आपेक्षिक रूप से स्थिर होते हैं और 6d कक्षक आपेक्षिक रूप से अस्थिर होते हैं। सातवें आवर्त में यह प्रभाव इतना बड़ा है कि सीबोर्गियम से अपने 7s इलेक्ट्रॉनों से पहले अपने 6d इलेक्ट्रॉनों को खोने की उम्मीद की जाती है (Sg, [Rn]5f146d47s2; Sg+, [Rn]5f146d37s2; Sg2+, [Rn]5f146d37s1; Sg4+, [Rn]5f146d2; Sg6+, [Rn]5f14)। 7s कक्षक के अत्यधिक अस्थिर होने के कारण, SgIV, WIV की तुलना में और भी अधिक अस्थिर होना चाहिए और इसे बहुत आसानी से SgVI में ऑक्सीकृत किया जाना चाहिए। हेक्साकोऑर्डिनेट Sg6+ आयन की अनुमानित आयनिक त्रिज्या 65 pm है, जबकि सीबोर्गियम की अनुमानित परमाणु त्रिज्या 128 pm है। फिर भी, उच्चतम ऑक्सीकरण अवस्था की स्थिरता के LrIII > RfIV > DbV > SgVI के रूप में घटने की उम्मीद है। जलीय अम्लीय घोल में सीबोर्गियम आयनों के लिए कुछ अनुमानित मानक अपचयन विभव इस प्रकार हैं:

2 SgO3 + 2 H+ + 2 e− Sg2O5 + H2O E0 = −0.046 V
Sg2O5 + 2 H+ + 2 e− 2 SgO2 + H2O E0 = +0.11 V
SgO2 + 4 H+ + e− Sg3+ + 2 H2O E0 = −1.34 V
Sg3+ + e− Sg2+ E0 = −0.11 V
Sg3+ + 3 e− Sg E0 = +0.27 V

सीबोर्गियम को एक बहुत ही वाष्पशील हेक्साफ्लोराइड (SgF6) के साथ-साथ मध्यम रूप से वाष्पशील हेक्साक्लोराइड (SgCl6), पेंटाक्लोराइड (SgCl5), और ऑक्सीक्लोराइड SgO2Cl2 और SgOCl4 बनाना चाहिए। SgO2Cl2 के सीबोर्गियम ऑक्सीक्लोराइड्स में सबसे स्थिर होने और समूह 6 ऑक्सीक्लोराइड्स में सबसे कम वाष्पशील होने की उम्मीद है, जिसका क्रम MoO2Cl2 > WO2Cl2 > SgO2Cl2 है। वाष्पशील सीबोर्गियम(VI) यौगिकों SgCl6 और SgOCl4 के उच्च तापमान पर सीबोर्गियम(V) यौगिकों में अपघटन के प्रति अस्थिर होने की उम्मीद है, जो MoCl6 और MoOCl4 के अनुरूप है; समान Sg–Cl बंधन शक्तियों (मोलिब्डेनम और टंगस्टन के समान) के बावजूद, उच्चतम अधिकृत और निम्नतम अनधिकृत आणविक कक्षक के बीच बहुत अधिक ऊर्जा अंतराल के कारण SgO2Cl2 के लिए ऐसा नहीं होना चाहिए।[15]

मोलिब्डेनम और टंगस्टन एक-दूसरे के बहुत समान हैं और छोटे क्रोमियम से महत्वपूर्ण अंतर दिखाते हैं; सीबोर्गियम के टंगस्टन और मोलिब्डेनम के रसायन विज्ञान का काफी बारीकी से पालन करने की उम्मीद है, जो ऑक्सोएनायन की और भी अधिक विविधता बनाते हैं, जिनमें से सबसे सरल सीबोर्गेट, SgO42- है। यह Sg(H2O)66+ के तेजी से जल-अपघटन से बनेगा, हालांकि यह मोलिब्डेनम और टंगस्टन की तुलना में कम आसानी से होगा, जैसा कि सीबोर्गियम के बड़े आकार से अपेक्षित है। सीबोर्गियम को कम सांद्रता वाले हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में टंगस्टन की तुलना में कम आसानी से जल-अपघटित होना चाहिए, लेकिन उच्च सांद्रता पर अधिक आसानी से, साथ ही SgO3F− और SgOF5- जैसे कॉम्प्लेक्स भी बनाने चाहिए: हाइड्रोफ्लोरिक एसिड में कॉम्प्लेक्स का निर्माण जल-अपघटन के साथ प्रतिस्पर्धा करता है।

प्रयोगात्मक रसायन विज्ञान

सीबोर्गियम की प्रयोगात्मक रासायनिक जांच एक बार में एक परमाणु का उत्पादन करने की आवश्यकता, इसके अल्प अर्ध-आयु काल, और प्रयोगात्मक स्थितियों की परिणामी कठोरता के कारण बाधित हुई है।[16] समस्थानिक 265Sg और इसका आइसोमर 265mSg रेडियोकेमिस्ट्री के लिए फायदेमंद हैं: वे 248Cm(22Ne,5n) प्रतिक्रिया में उत्पादित होते हैं।[17]

1995 और 1996 में सीबोर्गियम के पहले प्रयोगात्मक रासायनिक अध्ययनों में, सीबोर्गियम परमाणुओं को 248Cm(22Ne,4n)266Sg प्रतिक्रिया में उत्पादित किया गया, थर्मल किया गया, और O2/HCl मिश्रण के साथ प्रतिक्रिया कराई गई। परिणामी ऑक्सीक्लोराइड के सोखने के गुणों को मापा गया और मोलिब्डेनम और टंगस्टन यौगिकों के साथ तुलना की गई। परिणामों ने संकेत दिया कि सीबोर्गियम ने अन्य समूह 6 तत्वों के समान एक वाष्पशील ऑक्सीक्लोराइड बनाया, और समूह 6 में नीचे की ओर ऑक्सीक्लोराइड वाष्पशीलता की घटती प्रवृत्ति की पुष्टि की:

Sg + O2 + 2 HCl → SgO2Cl2 + H2

2001 में, एक टीम ने H2O वातावरण में O2 के साथ तत्व की प्रतिक्रिया कराकर सीबोर्गियम के गैस चरण रसायन विज्ञान का अध्ययन जारी रखा। ऑक्सीक्लोराइड के निर्माण के समान तरीके से, प्रयोग के परिणामों ने सीबोर्गियम ऑक्साइड हाइड्रॉक्साइड के निर्माण का संकेत दिया, जो हल्के समूह 6 समजात के साथ-साथ छद्म-समजात यूरेनियम के बीच एक अच्छी तरह से ज्ञात प्रतिक्रिया है।[18]

2 Sg + 3 O2 → 2 SgO3
SgO3 + H2O → SgO2(OH)2

सीबोर्गियम के जलीय रसायन विज्ञान पर भविष्यवाणियों की काफी हद तक पुष्टि की गई है। 1997 और 1998 में किए गए प्रयोगों में, सीबोर्गियम को HNO3/HF घोल का उपयोग करके धनायन-विनिमय राल से निकाला गया, जो संभवतः SgO42- के बजाय तटस्थ SgO2F2 या आयनिक कॉम्प्लेक्स [SgO2F3]− के रूप में था। इसके विपरीत, 0.1 M नाइट्रिक एसिड में, सीबोर्गियम का निक्षालन (elute) नहीं होता है, मोलिब्डेनम और टंगस्टन के विपरीत, जो यह दर्शाता है कि [Sg(H2O)6]6+ का जल-अपघटन केवल धनायनिक कॉम्प्लेक्स [Sg(OH)4(H2O)]2+ या [SgO(OH)3(H2O)2]+ तक ही आगे बढ़ता है, जबकि मोलिब्डेनम और टंगस्टन का जल-अपघटन तटस्थ [MO2(OH)2] तक होता है।

+6 की समूह ऑक्सीकरण अवस्था के अलावा सीबोर्गियम के लिए ज्ञात एकमात्र अन्य ऑक्सीकरण अवस्था शून्य ऑक्सीकरण अवस्था है। अपने तीन हल्के समजात, क्रोमियम हेक्साकार्बोनिल, मोलिब्डेनम हेक्साकार्बोनिल, और टंगस्टन हेक्साकार्बोनिल बनाने के समान, 2014 में सीबोर्गियम को भी सीबोर्गियम हेक्साकार्बोनिल, Sg(CO)6 बनाने के लिए दिखाया गया है। अपने मोलिब्डेनम और टंगस्टन समजात की तरह, सीबोर्गियम हेक्साकार्बोनिल एक वाष्पशील यौगिक है जो सिलिकॉन डाइऑक्साइड के साथ आसानी से प्रतिक्रिया करता है।[16]

प्रकृति में अनुपस्थिति

प्रकृति में सीबोर्गियम के दीर्घकालिक आदिम न्यूक्लाइड की खोज के परिणाम नकारात्मक रहे हैं। 2022 के एक अध्ययन ने अनुमान लगाया कि प्राकृतिक टंगस्टन (इसके रासायनिक समजात) में सीबोर्गियम परमाणुओं की सांद्रता 5.1×10^-15 परमाणु(Sg)/परमाणु(W) से कम है।[19]

नोट्स

  1. ↑ तत्व 99 और 100 के लिए आइंस्टीनियम और फर्मियम नाम तब प्रस्तावित किए गए थे जब उनके नामस्रोत (अल्बर्ट आइंस्टीन और एनरिको फर्मी) जीवित थे, लेकिन आइंस्टीन और फर्मी की मृत्यु के बाद ही इन्हें आधिकारिक बनाया गया था।(Hoffman, Ghiorso, Seaborg, 2000, pp. 187–189)
  2. ↑ सीबोर्ग ने वास्तव में पहले एडविन मैकमिलन के साथ "पहले ट्रांसयूरेनियम तत्वों के रसायन विज्ञान में उनकी खोजों" के लिए 1951 का रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार जीता था।[7]

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 (2000). "The Transuranium People: The Inside Story". 300–327. Imperial College Press. ISBN 978-1-86094-087-3.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 (1993). "Discovery of the transfermium elements. Part II: Introduction to discovery profiles. Part III: Discovery profiles of the transfermium elements". Pure and Applied Chemistry. 65 (8) 1757. doi:10.1351/pac199365081757.
  3. ↑ (December 1974). "Element 106". Physical Review Letters. 33 (25) 1490. doi:10.1103/PhysRevLett.33.1490.
  4. ↑ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Hoffman, D.C., Ghiorso, A., Seaborg, G. T. The Transuranium People: The Inside Story, (2000), 369–399
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 106 Seaborgium. Elements.vanderkrogt.net.
  6. ↑ 6.0 6.1 Eric, Seaborg. (2003). Seaborgium. Chemical and Engineering News. 81 (36).
  7. ↑ The Nobel Prize in Chemistry 1951. Nobel Foundation.
  8. ↑ 8.0 8.1 (2009). "Discovery of the element with atomic number 112 (IUPAC Technical Report)". Pure and Applied Chemistry. 81 (7) 1331. doi:10.1351/PAC-REP-08-03-05.
  9. ↑ (1989). "Creating superheavy elements". Scientific American. 34 36–42.
  10. ↑ (1989). "Electrochemically induced nuclear fusion of deuterium". Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry. 261 (2) 301–308. doi:10.1016/0022-0728(89)80006-3.
  11. ↑ 11.0 11.1 Sonzogni, Alejandro. Interactive Chart of Nuclides. Brookhaven National Laboratory.
  12. ↑ Khuyagbaatar, J.. (2022). "Fission-stability of high-K states in superheavy nuclei". The European Physical Journal A. 58 (243). doi:10.1140/epja/s10050-022-00896-3.
  13. ↑ Subramanian, S.. (28 August 2019). Making New Elements Doesn't Pay. Just Ask This Berkeley Scientist. Bloomberg Businessweek.
  14. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 1002–39.
  15. ↑ (2003). Critical evaluation of the chemical properties of the transactinide elements (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry. 75 (1) 103. doi:10.1351/pac200375010103.
  16. ↑ 16.0 16.1 (2014). "Synthesis and detection of a seaborgium carbonyl complex". Science. 345 (6203) 1491–3. doi:10.1126/science.1255720.
  17. ↑ (2013-11-30). "The Chemistry of Superheavy Elements". 24–8. Springer Science & Business Media. ISBN 978-3-642-37466-1.
  18. ↑ (2001). Physico-chemical characterization of seaborgium as oxide hydroxide. Radiochim. Acta. 89 (11–12_2001) 737–741. doi:10.1524/ract.2001.89.11-12.737.
  19. ↑ (2022). "Search for naturally occurring seaborgium with radiopure 116CdWO4 crystal scintillators". Physica Scripta. 97 (85302) 085302. doi:10.1088/1402-4896/ac7a6d.

ग्रंथसूची

  • (2017). "The NUBASE2016 evaluation of nuclear properties". Chinese Physics C. 41 (3 ). doi:10.1088/1674-1137/41/3/030001.
  • Beiser, A.. (2003). "Concepts of modern physics". McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-244848-1.
  • (2000). "The Transuranium People: The Inside Story". World Scientific. ISBN 978-1-78-326244-1.
  • Kragh, H.. (2018). "From Transuranic to Superheavy Elements: A Story of Dispute and Creation". Springer. ISBN 978-3-319-75813-8.
  • (2013). "Future of superheavy element research: Which nuclei could be synthesized within the next few years?". Journal of Physics: Conference Series. 420 (1). doi:10.1088/1742-6596/420/1/012001.

बाहरी कड़ियाँ

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

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