आइंस्टीनियम

आइंस्टीनियम (Einsteinium) एक संश्लेषित रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Es और परमाणु क्रमांक 99 है। यह एक्टिनाइड श्रेणी का सदस्य है और सातवां ट्रांसयुरेनियम तत्व है।

आइंस्टीनियम की खोज 1952 में पहले हाइड्रोजन बम विस्फोट के मलबे के एक घटक के रूप में हुई थी। इसका सबसे सामान्य आइसोटोप, आइंस्टीनियम-253 (²⁵³Es; अर्ध-आयु 20.47 दिन), कृत्रिम रूप से कुछ समर्पित उच्च-शक्ति वाले परमाणु रिएक्टरों में कैलिफोर्नियम-253 के क्षय से उत्पन्न होता है, जिसकी कुल उपज लगभग एक मिलीग्राम प्रति वर्ष है। रिएक्टर संश्लेषण के बाद आइंस्टीनियम-253 को अन्य एक्टिनाइड्स और उनके क्षय के उत्पादों से अलग करने की एक जटिल प्रक्रिया अपनाई जाती है। अन्य आइसोटोप विभिन्न प्रयोगशालाओं में बहुत कम मात्रा में, भारी एक्टिनाइड तत्वों पर हल्के आयनों की बमबारी करके संश्लेषित किए जाते हैं। उत्पादित आइंस्टीनियम की कम मात्रा और इसके सबसे सामान्य आइसोटोप की छोटी अर्ध-आयु के कारण, बुनियादी वैज्ञानिक अनुसंधान के अलावा इसके कोई व्यावहारिक अनुप्रयोग नहीं हैं। विशेष रूप से, 1955 में पहली बार नए तत्व मेंडेलीवियम के 17 परमाणुओं को संश्लेषित करने के लिए आइंस्टीनियम का उपयोग किया गया था।

आइंस्टीनियम एक नरम, चांदी जैसा, अनुचुंबकीय धातु है। इसका रसायन विज्ञान बाद के एक्टिनाइड्स के समान है, जिसमें +3 ऑक्सीकरण अवस्था की प्रधानता होती है; +2 ऑक्सीकरण अवस्था भी सुलभ है, विशेष रूप से ठोस पदार्थों में। ²⁵³Es की उच्च रेडियोधर्मिता एक दृश्य चमक उत्पन्न करती है और इसकी क्रिस्टलीय धातु जाली को तेजी से नुकसान पहुंचाती है, जिससे प्रति ग्राम लगभग 1,000 वाट ऊष्मा निकलती है। इसके गुणों का अध्ययन करना कठिन है क्योंकि ²⁵³Es लगभग 3% प्रति दिन की दर से बर्कलियम-249 और फिर कैलिफोर्नियम-249 में क्षय हो जाता है। आइंस्टीनियम का सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला आइसोटोप, ²⁵²Es (अर्ध-आयु 471.7 दिन) भौतिक गुणों की जांच के लिए अधिक उपयुक्त होगा, लेकिन इसे उत्पादित करना बहुत कठिन साबित हुआ है और यह केवल सूक्ष्म मात्रा में उपलब्ध है, थोक में नहीं। आइंस्टीनियम सबसे उच्च परमाणु क्रमांक वाला तत्व है जिसे आइंस्टीनियम-253 के रूप में अपने शुद्ध रूप में मैक्रोस्कोपिक मात्रा में देखा गया है।

सभी संश्लेषित ट्रांसयुरेनियम तत्वों की तरह, आइंस्टीनियम के आइसोटोप अत्यधिक रेडियोधर्मी होते हैं और अंतर्ग्रहण (ingestion) पर स्वास्थ्य के लिए अत्यधिक खतरनाक माने जाते हैं।

इतिहास

आइंस्टीनियम को पहली बार 'आइवी माइक' परमाणु परीक्षण के फॉलआउट में देखा गया था।

आइंस्टीनियम को पहली बार दिसंबर 1952 में अल्बर्ट घियोर्सो और उनके सहयोगियों द्वारा कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले में आर्गोन और लॉस एलामोस राष्ट्रीय प्रयोगशालाओं के सहयोग से, Ivy Mike परमाणु परीक्षण के फॉलआउट में पहचाना गया था। यह परीक्षण 1 नवंबर, 1952 को प्रशांत महासागर में एनेवेटक एटोल पर किया गया था और यह थर्मोन्यूक्लियर हथियार का पहला सफल परीक्षण था। विस्फोट से प्राप्त मलबे की प्रारंभिक जांच से प्लूटोनियम के एक नए आइसोटोप, ²⁴⁴Pu का उत्पादन दिखाई दिया था, जो केवल uranium-238 नाभिक द्वारा छह न्यूट्रॉन के अवशोषण और उसके बाद दो बीटा क्षय द्वारा ही बन सकता था।

${\phantom{A}}_{\phantom{92}}^{\phantom{238}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}92}^{\phantom{2}238}\mathrm{U}\underset{-2\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\overset{+6(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{94}}^{\phantom{244}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}94}^{\phantom{2}244}\mathrm{P}\mathrm{u}$

उस समय, कई न्यूट्रॉन अवशोषण को एक अत्यंत दुर्लभ प्रक्रिया माना जाता था, लेकिन ²⁴⁴Pu की पहचान ने संकेत दिया कि यूरेनियम द्वारा और भी अधिक न्यूट्रॉन कैप्चर किए जा सकते थे, जिससे कैलिफोर्नियम से भारी नए तत्व उत्पन्न हो सकते थे।

इस तत्व की खोज अल्बर्ट घियोर्सो के नेतृत्व वाली एक टीम ने की थी।

घियोर्सो और उनके सहयोगियों ने उन फिल्टर पेपरों का विश्लेषण किया जिन्हें हवाई जहाजों पर विस्फोट के बादल के माध्यम से उड़ाया गया था (वही नमूना तकनीक जिसका उपयोग ²⁴⁴Pu की खोज के लिए किया गया था)। बाद में एटोल के कोरल मलबे से रेडियोधर्मी सामग्री की बड़ी मात्रा को अलग किया गया, और इन्हें अमेरिका भेजा गया। संदिग्ध नए तत्वों का पृथक्करण एक साइट्रिक एसिड/अमोनियम बफर समाधान की उपस्थिति में एक कमजोर अम्लीय माध्यम (pH ≈ 3.5) में, उच्च तापमान पर आयन विनिमय का उपयोग करके किया गया था; अंत में आइंस्टीनियम के 200 से कम परमाणु बरामद किए गए। फिर भी, तत्व 99, आइंस्टीनियम, और विशेष रूप से ²⁵³Es, का पता 6.6 MeV पर इसके विशिष्ट उच्च-ऊर्जा अल्फा क्षय के माध्यम से लगाया जा सकता था। यह uranium-238 नाभिक द्वारा 15 न्यूट्रॉन के कैप्चर और उसके बाद सात बीटा क्षय द्वारा निर्मित हुआ था, और इसकी अर्ध-आयु 20.5 दिन थी। विस्फोट के दौरान उच्च न्यूट्रॉन फ्लक्स घनत्व के कारण ऐसा कई न्यूट्रॉन अवशोषण संभव हो पाया था, ताकि नए उत्पन्न भारी आइसोटोप के पास हल्के तत्वों में विघटित होने से पहले अवशोषित करने के लिए बहुत सारे न्यूट्रॉन उपलब्ध हों। न्यूट्रॉन कैप्चर ने शुरू में न्यूक्लाइड के परमाणु क्रमांक को बदले बिना द्रव्यमान संख्या को बढ़ा दिया, और साथ ही बीटा-क्षय के परिणामस्वरूप परमाणु क्रमांक में धीरे-धीरे वृद्धि हुई:

${\phantom{A}}_{\phantom{92}}^{\phantom{238}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}92}^{\phantom{2}238}\mathrm{U}\underset{6\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\overset{+15\mathrm{n}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{98}}^{\phantom{253}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}98}^{\phantom{2}253}\mathrm{C}\mathrm{f}\stackrel{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{99}}^{\phantom{253}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}99}^{\phantom{2}253}\mathrm{E}\mathrm{s}$

हालाँकि, कुछ ²³⁸U परमाणु दो अतिरिक्त न्यूट्रॉन (कुल 17 के लिए) को अवशोषित कर सकते थे, जिसके परिणामस्वरूप ²⁵⁵Es, और साथ ही एक अन्य नए तत्व, फर्मियम का ²⁵⁵Fm आइसोटोप बना। नए तत्वों की खोज और कई न्यूट्रॉन कैप्चर पर संबंधित नए डेटा को शीत युद्ध के तनाव और परमाणु प्रौद्योगिकियों में सोवियत संघ के साथ प्रतिस्पर्धा के कारण 1955 तक अमेरिकी सेना के आदेशों पर गुप्त रखा गया था। हालाँकि, इतने सारे न्यूट्रॉन का तेजी से कैप्चर बीटा क्षय से पहले सुपरनोवा में कुछ भारी तत्वों (निकल से भारी) के ब्रह्मांडीय न्यूक्लियोसिंथेसिस (उत्पादन) की व्याख्या करने के लिए आवश्यक आर-प्रक्रिया बहु-न्यूट्रॉन अवशोषण की आवश्यक प्रत्यक्ष प्रयोगात्मक पुष्टि प्रदान करेगा। ब्रह्मांड में कई स्थिर तत्वों के अस्तित्व की व्याख्या करने के लिए ऐसी प्रक्रिया आवश्यक है।

इस बीच, तत्व 99 (साथ ही नए तत्व 100, फर्मियम) के आइसोटोप बर्कले और आर्गोन प्रयोगशालाओं में, नाइट्रोजन-14 और यूरेनियम-238 के बीच परमाणु संलयन प्रतिक्रिया में उत्पादित किए गए थे, और बाद में प्लूटोनियम या कैलिफोर्नियम के तीव्र न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा:

${\phantom{A}}_{\phantom{98}}^{\phantom{252}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}98}^{\phantom{2}252}\mathrm{C}\mathrm{f}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{98}}^{\phantom{253}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}98}^{\phantom{2}253}\mathrm{C}\mathrm{f}\underset{17.81\mathrm{d}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{99}}^{\phantom{253}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}99}^{\phantom{2}253}\mathrm{E}\mathrm{s}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{99}}^{\phantom{254}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}99}^{\phantom{2}254}\mathrm{E}\mathrm{s}\stackrel{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{100}}^{\phantom{254}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}100}^{\phantom{2}254}\mathrm{F}\mathrm{m}$

ये परिणाम 1954 में कई लेखों में इस अस्वीकरण के साथ प्रकाशित किए गए थे कि ये तत्वों पर किए गए पहले अध्ययन नहीं थे। बर्कले टीम ने आइंस्टीनियम और फर्मियम के रासायनिक गुणों पर भी कुछ परिणाम रिपोर्ट किए। 'आइवी माइक' परिणामों को अवर्गीकृत किया गया और 1955 में प्रकाशित किया गया।

इस तत्व का नाम अल्बर्ट आइंस्टीन के नाम पर रखा गया था।

तत्वों 99 और 100 की अपनी खोज में, अमेरिकी टीमों ने स्टॉकहोम, स्वीडन में नोबेल इंस्टीट्यूट फॉर फिजिक्स के एक समूह के साथ प्रतिस्पर्धा की थी। 1953 के अंत से 1954 की शुरुआत तक, स्वीडिश समूह ने यूरेनियम पर ऑक्सीजन नाभिक की बमबारी करके तत्व 100 के हल्के आइसोटोप, विशेष रूप से ²⁵⁰Fm को संश्लेषित करने में सफलता प्राप्त की। ये परिणाम भी 1954 में प्रकाशित हुए थे। फिर भी, बर्कले टीम की प्राथमिकता को आम तौर पर मान्यता दी गई थी, क्योंकि इसके प्रकाशन स्वीडिश लेख से पहले थे, और वे 1952 के थर्मोन्यूक्लियर विस्फोट के पहले अज्ञात परिणामों पर आधारित थे; इस प्रकार बर्कले टीम को नए तत्वों का नामकरण करने का विशेषाधिकार दिया गया था। चूंकि 'आइवी माइक' के डिजाइन के प्रयास का कोडनेम प्रोजेक्ट पांडा था, तत्व 99 को मजाक में "पेंडेमोनियम" उपनाम दिया गया था लेकिन बर्कले समूह द्वारा सुझाए गए आधिकारिक नाम दो प्रमुख वैज्ञानिकों, आइंस्टीन और फर्मी से लिए गए थे: "हम परमाणु क्रमांक 99 वाले तत्व के लिए अल्बर्ट आइंस्टीन के नाम पर आइंस्टीनियम (प्रतीक E) और परमाणु क्रमांक 100 वाले तत्व के लिए एनरिको फर्मी के नाम पर फर्मियम (प्रतीक Fm) नाम का सुझाव देते हैं।" आइंस्टीन और फर्मी दोनों की मृत्यु उस समय के बीच हुई थी जब नाम मूल रूप से प्रस्तावित किए गए थे और जब उनकी घोषणा की गई थी। इन नए तत्वों की खोज की घोषणा अल्बर्ट घियोर्सो ने 8-20 अगस्त, 1955 को आयोजित पहले जिनेवा परमाणु सम्मेलन में की थी। आइंस्टीनियम के प्रतीक को पहले "E" के रूप में दिया गया था और बाद में IUPAC द्वारा इसे "Es" में बदल दिया गया।

विशेषताएं

भौतिक

~300 μg ²⁵³Es से तीव्र विकिरण के कारण चमक

आइंस्टीनियम एक संश्लेषित, चांदी जैसा, रेडियोधर्मी धातु है। आवर्त सारणी में, यह एक्टिनाइड कैलिफोर्नियम के दाईं ओर, एक्टिनाइड फर्मियम के बाईं ओर और लैंथेनाइड होल्मियम के नीचे स्थित है, जिसके साथ यह भौतिक और रासायनिक गुणों में कई समानताएं साझा करता है। इसका घनत्व 8.84 g/cm³ कैलिफोर्नियम (15.1 g/cm³) से कम है और होल्मियम (8.79 g/cm³) के लगभग समान है, इसके बावजूद कि आइंस्टीनियम प्रति परमाणु होल्मियम से बहुत भारी है। आइंस्टीनियम का गलनांक (860 °C) भी अपेक्षाकृत कम है—कैलिफोर्नियम (900 °C), फर्मियम (1,527 °C) और होल्मियम (1,461 °C) से नीचे। आइंस्टीनियम एक नरम धातु है, जिसका बल्क मापांक केवल 15 GPa है, जो गैर-क्षार धातुओं में सबसे कम है।

हल्के एक्टिनाइड्स कैलिफोर्नियम, बर्कलियम, क्यूरियम और अमेरिसियम के विपरीत, जो परिवेश की स्थितियों में एक दोहरे हेक्सागोनल संरचना में क्रिस्टलीकृत होते हैं; आइंस्टीनियम में फेस-सेंटर्ड क्यूबिक (fcc) समरूपता होने का अनुमान है, जिसका स्पेस ग्रुप Fm3m और लैटिस स्थिरांक a = 575 pm है। हालाँकि, कमरे के तापमान पर हेक्सागोनल आइंस्टीनियम धातु की एक रिपोर्ट है जिसमें a = 398 pm और c = 650 pm है, जो 300 °C तक गर्म करने पर fcc चरण में परिवर्तित हो गया।

आइंस्टीनियम की रेडियोधर्मिता द्वारा प्रेरित स्व-क्षति इतनी मजबूत है कि यह क्रिस्टल जाली को तेजी से नष्ट कर देती है, और इस प्रक्रिया के दौरान ऊर्जा रिलीज, ²⁵³Es के प्रति ग्राम 1000 वाट, एक दृश्य चमक उत्पन्न करती है। ये प्रक्रियाएं आइंस्टीनियम के अपेक्षाकृत कम घनत्व और गलनांक में योगदान दे सकती हैं। इसके अलावा, उपलब्ध नमूनों के छोटे आकार के कारण, आइंस्टीनियम का गलनांक अक्सर इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के अंदर गर्म किए जा रहे नमूने को देखकर निकाला जाता था। इस प्रकार, छोटे नमूनों में सतह के प्रभाव गलनांक को कम कर सकते हैं।

धातु त्रिसंयोजक (trivalent) है और इसमें उल्लेखनीय रूप से उच्च अस्थिरता है। स्व-विकिरण क्षति को कम करने के लिए, ठोस आइंस्टीनियम और इसके यौगिकों के अधिकांश माप थर्मल एनीलिंग के ठीक बाद किए जाते हैं। साथ ही, कुछ यौगिकों का अध्ययन रिडक्टेंट गैस के वातावरण में किया जाता है, उदाहरण के लिए EsOCl के लिए H₂O+HCl, ताकि नमूना अपने अपघटन के दौरान आंशिक रूप से फिर से बढ़ सके।

ठोस आइंस्टीनियम और इसके यौगिकों के आत्म-विनाश के अलावा, इस तत्व का अध्ययन करने में अन्य अंतर्निहित कठिनाइयों में कमी शामिल है—सबसे सामान्य ²⁵³Es आइसोटोप साल में केवल एक या दो बार उप-मिलीग्राम मात्रा में उपलब्ध होता है—और आइंस्टीनियम के बर्कलियम और फिर कैलिफोर्नियम में लगभग 3.3% प्रति दिन की दर से तेजी से रूपांतरण के कारण स्व-संदूषण शामिल है:

${\phantom{A}}_{\phantom{99}}^{\phantom{253}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}99}^{\phantom{2}253}\mathrm{E}\mathrm{s}\underset{20\mathrm{d}}{\overset{\mathrm{\alpha }}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{97}}^{\phantom{249}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}97}^{\phantom{2}249}\mathrm{B}\mathrm{k}\underset{314\mathrm{d}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{98}}^{\phantom{249}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}98}^{\phantom{2}249}\mathrm{C}\mathrm{f}$

इस प्रकार, अधिकांश आइंस्टीनियम नमूने दूषित होते हैं, और उनके अंतर्निहित गुणों को अक्सर समय के साथ संचित प्रयोगात्मक डेटा को पीछे की ओर एक्सट्रपलेशन करके निकाला जाता है। संदूषण समस्या को दरकिनार करने के लिए अन्य प्रयोगात्मक तकनीकों में ट्यूनेबल लेजर द्वारा आइंस्टीनियम आयनों का चयनात्मक ऑप्टिकल उत्तेजना शामिल है, जैसे कि इसके ल्यूमिनेसेंस गुणों का अध्ययन करना।

आइंस्टीनियम धातु, इसके ऑक्साइड और फ्लोराइड के लिए चुंबकीय गुणों का अध्ययन किया गया है। तीनों सामग्रियों ने तरल हीलियम से कमरे के तापमान तक क्यूरी-वाइस अनुचुंबकीय व्यवहार दिखाया। प्रभावी चुंबकीय क्षणों को Es₂O₃ के लिए 10.4 ± 0.3 μ_B और EsF₃ के लिए 11.4 ± 0.3 μ_B के रूप में निकाला गया था, जो एक्टिनाइड्स के बीच सबसे अधिक मान हैं, और संबंधित क्यूरी तापमान 53 और 37 K हैं।

रासायनिक

सभी एक्टिनाइड्स की तरह, आइंस्टीनियम काफी प्रतिक्रियाशील है। इसकी त्रिसंयोजक ऑक्सीकरण अवस्था ठोस और जलीय घोल में सबसे स्थिर होती है जहाँ यह हल्का गुलाबी रंग उत्पन्न करती है। द्विसंयोजक आइंस्टीनियम का अस्तित्व दृढ़ता से स्थापित है, विशेष रूप से ठोस चरण में; ऐसी +2 अवस्था कई अन्य एक्टिनाइड्स में नहीं देखी जाती है, जिसमें प्रोटैक्टिनियम, यूरेनियम, नेप्च्यूनियम, प्लूटोनियम, क्यूरियम और बर्कलियम शामिल हैं। आइंस्टीनियम(II) यौगिक प्राप्त किए जा सकते हैं, उदाहरण के लिए, समैरियम(II) क्लोराइड के साथ आइंस्टीनियम(III) को कम करके।

आइसोटोप

मुख्य लेख: Isotopes of einsteinium

आइंस्टीनियम के लिए अठारह आइसोटोप और चार परमाणु आइसोमर्स ज्ञात हैं, जिनकी द्रव्यमान संख्या 240-257 है।ref सभी रेडियोधर्मी हैं; सबसे स्थिर, ²⁵²Es, की अर्ध-आयु 471.7 दिन है। अगले सबसे स्थिर आइसोटोप ²⁵⁴Es (अर्ध-आयु 275.7 दिन), ²⁵⁵Es (39.8 दिन), और ²⁵³Es (20.47 दिन) हैं। अन्य सभी आइसोटोप की अर्ध-आयु 40 घंटे से कम है, अधिकांश 30 मिनट से कम है। पांच आइसोमर्स में से, सबसे स्थिर ^254mEs है जिसकी अर्ध-आयु 39.3 घंटे है।ref

परमाणु विखंडन

आइंस्टीनियम में परमाणु विखंडन की उच्च दर है जिसके परिणामस्वरूप कम क्रांतिक द्रव्यमान होता है। यह द्रव्यमान ²⁵⁴Es के एक नंगे गोले के लिए 9.89 किलोग्राम है, और इसे 30-सेंटीमीटर-मोटे स्टील न्यूट्रॉन रिफ्लेक्टर को जोड़कर 2.9 किलोग्राम तक कम किया जा सकता है, या पानी से बने 20-सेमी-मोटे रिफ्लेक्टर के साथ 2.26 किलोग्राम तक कम किया जा सकता है। हालाँकि, यह छोटा क्रांतिक द्रव्यमान भी अब तक अलग किए गए आइंस्टीनियम की कुल मात्रा से कहीं अधिक है, विशेष रूप से दुर्लभ ²⁵⁴Es की।

प्राकृतिक घटना

आइंस्टीनियम के सभी आइसोटोप की छोटी अर्ध-आयु के कारण, कोई भी आदिम आइंस्टीनियम—अर्थात, आइंस्टीनियम जो पृथ्वी के निर्माण के समय मौजूद हो सकता था—लंबे समय से क्षय हो चुका है। पृथ्वी की पपड़ी में प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले यूरेनियम और थोरियम से आइंस्टीनियम का संश्लेषण कई न्यूट्रॉन कैप्चर की आवश्यकता होती है, जो एक अत्यंत असंभव घटना है। इसलिए, पृथ्वी पर सभी आइंस्टीनियम प्रयोगशालाओं, उच्च-शक्ति वाले परमाणु रिएक्टरों, या परमाणु परीक्षणों में उत्पादित होते हैं, और संश्लेषण के समय से केवल कुछ वर्षों के भीतर मौजूद रहते हैं।

फर्मियम तक के ट्रांसयुरेनिक तत्व, आइंस्टीनियम सहित, ओक्लो में प्राकृतिक परमाणु विखंडन रिएक्टर में मौजूद होने चाहिए थे, लेकिन तब उत्पादित कोई भी मात्रा लंबे समय से क्षय हो चुकी होगी।

आइंस्टीनियम का अवशोषण स्पेक्ट्रम प्रिज़ीबिल्स्की के तारे में अन्य एक्टिनाइड तत्वों के साथ पता चला है।

संश्लेषण और निष्कर्षण

अमेरिका में आइंस्टीनियम उत्पादन का प्रारंभिक विकास

आइंस्टीनियम का उत्पादन समर्पित उच्च-प्रवाह (high-flux) परमाणु रिएक्टरों में हल्के एक्टिनाइड्स पर न्यूट्रॉन की बमबारी करके बहुत कम मात्रा में किया जाता है। दुनिया के प्रमुख विकिरण स्रोत अमेरिका के टेनेसी स्थित ओक रिज नेशनल लेबोरेटरी (ORNL) में 85-मेगावाट का हाई फ्लक्स आइसोटोप रिएक्टर (HFIR), और दिमित्रोवग्राद, रूस में रिसर्च इंस्टीट्यूट ऑफ एटॉमिक रिएक्टर्स (NIIAR) का SM-2 लूप रिएक्टर है, जो दोनों ही ट्रांसक्यूरियम (Z>96) तत्वों के उत्पादन के लिए समर्पित हैं। इन सुविधाओं में समान शक्ति और प्रवाह स्तर हैं, और ट्रांसक्यूरियम तत्वों के लिए इनकी उत्पादन क्षमता भी तुलनीय होने की उम्मीद है, हालांकि NIIAR में उत्पादित मात्रा के बारे में व्यापक रूप से रिपोर्ट नहीं दी गई है। ORNL में एक "विशिष्ट प्रसंस्करण अभियान" में, क्यूरियम के दसियों ग्राम को विकिरणित करके कैलिफोर्नियम की डेसीग्राम मात्रा, बर्केलियम (²⁴⁹Bk) और आइंस्टीनियम के मिलीग्राम और फर्मियम के पिकोग्राम उत्पादित किए जाते हैं।

²⁵³Es का पहला सूक्ष्म नमूना, जिसका वजन लगभग 10 नैनोग्राम था, 1961 में HFIR में तैयार किया गया था। इसके वजन का अनुमान लगाने के लिए एक विशेष चुंबकीय संतुलन (magnetic balance) डिजाइन किया गया था। बाद में प्लूटोनियम के कई किलोग्राम से बड़े बैच तैयार किए गए, जिसमें आइंस्टीनियम की पैदावार (मुख्य रूप से ²⁵³Es) 1967–1970 में 0.48 मिलीग्राम, 1971–1973 में 3.2 मिलीग्राम थी, जिसके बाद 1974 और 1978 के बीच प्रति वर्ष लगभग 3 मिलीग्राम का स्थिर उत्पादन हुआ। हालाँकि, ये मात्राएँ विकिरण के ठीक बाद लक्ष्य (target) में मौजूद कुल मात्रा को संदर्भित करती हैं। बाद की पृथक्करण प्रक्रियाओं ने समस्थानिक रूप से शुद्ध आइंस्टीनियम की मात्रा को लगभग दस गुना कम कर दिया।

प्रयोगशाला संश्लेषण

प्लूटोनियम के भारी न्यूट्रॉन विकिरण के परिणामस्वरूप आइंस्टीनियम के चार प्रमुख समस्थानिक (isotopes) प्राप्त होते हैं: ²⁵³Es (α-उत्सर्जक; अर्ध-आयु 20.47 दिन, स्वतः विखंडन अर्ध-आयु 7×10⁵ वर्ष); ^254mEs (β-उत्सर्जक, अर्ध-आयु 39.3 घंटे), ²⁵⁴Es (α-उत्सर्जक, अर्ध-आयु 276 दिन) और ²⁵⁵Es (β-उत्सर्जक, अर्ध-आयु 39.8 दिन)।ref एक वैकल्पिक मार्ग में उच्च-तीव्रता वाली नाइट्रोजन या ऑक्सीजन आयन बीम के साथ यूरेनियम-238 की बमबारी शामिल है।

²⁴⁷Es (अर्ध-आयु 4.55 मिनट) का उत्पादन ²⁴¹Am को कार्बन के साथ या ²³⁸U को नाइट्रोजन आयनों के साथ विकिरणित करके किया गया था। बाद वाली प्रतिक्रिया पहली बार 1967 में डबना, रूस में महसूस की गई थी, और इसमें शामिल वैज्ञानिकों को लेनिन कोम्सोमोल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

²⁴⁸Es का उत्पादन ²⁴⁹Cf को ड्यूटेरियम आयनों के साथ विकिरणित करके किया गया था। यह मुख्य रूप से 25±5 मिनट की अर्ध-आयु के साथ ²⁴⁸Cf में β-क्षयित होता है, लेकिन 6.87-MeV α-कण भी छोड़ता है; β और α-कणों का अनुपात लगभग 400 है।

${\phantom{A}}_{\phantom{98}}^{\phantom{249}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}98}^{\phantom{2}249}\mathrm{C}\mathrm{f}+{\phantom{A}}_{\phantom{1}}^{\phantom{2}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}1}^{\phantom{2}2}\mathrm{H}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{99}}^{\phantom{248}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}99}^{\phantom{2}248}\mathrm{E}\mathrm{s}+3{\phantom{A}}_0^1\mathrm{n}\left({\phantom{A}}_{\phantom{99}}^{\phantom{248}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}99}^{\phantom{2}248}\mathrm{E}\mathrm{s}\underset{27\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{n}}{\overset{\mathrm{ϵ}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{98}}^{\phantom{248}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}98}^{\phantom{2}248}\mathrm{C}\mathrm{f}\right)$

^{249, 250, 251, 252}Es को ²⁴⁹Bk पर α-कणों की बमबारी करके प्राप्त किया गया था। एक से चार न्यूट्रॉन निकलते हैं, इसलिए एक प्रतिक्रिया में चार अलग-अलग समस्थानिक बनते हैं।

${\phantom{A}}_{\phantom{97}}^{\phantom{249}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}97}^{\phantom{2}249}\mathrm{B}\mathrm{k}\stackrel{+\mathrm{\alpha }}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{99}}^{\phantom{249,250,251,252}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}99}^{\phantom{2}249,250,251,252}\mathrm{E}\mathrm{s}$

²⁵³Es का उत्पादन 0.1–0.2 मिलीग्राम ²⁵²Cf लक्ष्य को (2–5)×10¹⁴ न्यूट्रॉन/(cm²·s) के थर्मल न्यूट्रॉन प्रवाह के साथ 500–900 घंटों के लिए विकिरणित करके किया गया था:

${\phantom{A}}_{\phantom{98}}^{\phantom{252}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}98}^{\phantom{2}252}\mathrm{C}\mathrm{f}\stackrel{(\mathrm{n},\mathrm{\gamma })}{\to }{\phantom{A}}_{\phantom{98}}^{\phantom{253}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}98}^{\phantom{2}253}\mathrm{C}\mathrm{f}\underset{17.81\mathrm{d}}{\overset{\mathrm{\beta }{\phantom{A}}^{-}}{\to }}{\phantom{A}}_{\phantom{99}}^{\phantom{253}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}99}^{\phantom{2}253}\mathrm{E}\mathrm{s}$

2020 में, ORNL के वैज्ञानिकों ने लगभग 200 नैनोग्राम ²⁵⁴Es बनाया; जिससे पहली बार इस तत्व के कुछ रासायनिक गुणों का अध्ययन करना संभव हो सका।

परमाणु विस्फोटों में संश्लेषण

अमेरिका के हच (Hutch) और साइक्लेमेन (Cyclamen) परमाणु परीक्षणों में ट्रांसयूरेनियम तत्वों की अनुमानित पैदावार

10-मेगाटन आइवी माइक (Ivy Mike) परमाणु परीक्षण के मलबे का विश्लेषण एक दीर्घकालिक परियोजना का हिस्सा था। लक्ष्यों में से एक उच्च-शक्ति वाले परमाणु विस्फोटों में ट्रांसयूरेनिक तत्वों के उत्पादन की दक्षता का अध्ययन करना था। इन प्रयोगों के पीछे का उद्देश्य यह था कि यूरेनियम से ऐसे तत्वों का संश्लेषण करने के लिए कई न्यूट्रॉन कैप्चर की आवश्यकता होती है। ऐसी घटनाओं की संभावना न्यूट्रॉन फ्लक्स के साथ बढ़ती है, और परमाणु विस्फोट सबसे शक्तिशाली मानव-निर्मित न्यूट्रॉन स्रोत हैं, जो एक माइक्रोसेकंड के भीतर 10²³ न्यूट्रॉन/cm², या लगभग 10²⁹ न्यूट्रॉन/(cm²·s) का घनत्व प्रदान करते हैं। तुलना के लिए, HFIR का फ्लक्स 515 न्यूट्रॉन/(cm²·s) है। मलबे के प्रारंभिक विश्लेषण के लिए एनेवेटक एटोल (Enewetak Atoll) पर ही एक समर्पित प्रयोगशाला स्थापित की गई थी, क्योंकि जब तक मलबे के नमूने मुख्य भूमि अमेरिका तक पहुँचते, तब तक कुछ समस्थानिक क्षय हो सकते थे। प्रयोगशाला को परीक्षणों के बाद एटोल के ऊपर से उड़ने वाले पेपर फिल्टर से लैस हवाई जहाजों से जल्द से जल्द विश्लेषण के लिए नमूने मिल रहे थे। जबकि फर्मियम से भारी नए रासायनिक तत्वों की खोज करने की उम्मीद थी, 1954 और 1956 के बीच एटोल पर किए गए मेगाटन विस्फोटों की एक श्रृंखला के बाद भी इनमें से कोई भी नहीं मिला।

वायुमंडलीय परिणामों को 1960 के दशक में नेवादा टेस्ट साइट पर संचित भूमिगत परीक्षण डेटा द्वारा पूरक किया गया था, क्योंकि यह उम्मीद की गई थी कि सीमित स्थान में शक्तिशाली विस्फोट बेहतर पैदावार और भारी समस्थानिक दे सकते हैं। पारंपरिक यूरेनियम आवेशों के अलावा, अमेरिसियम और थोरियम के साथ यूरेनियम के संयोजनों का परीक्षण किया गया, साथ ही प्लूटोनियम-नेप्च्यूनियम का मिश्रित आवेश भी, लेकिन वे पैदावार के मामले में कम सफल रहे और इसका कारण भारी-तत्व आवेशों में बढ़ी हुई विखंडन दरों के कारण भारी समस्थानिकों का अधिक नुकसान था। उत्पाद अलगाव समस्याग्रस्त था क्योंकि विस्फोट 300-600 मीटर की गहराई पर आसपास की चट्टानों को पिघलाकर और वाष्पित करके मलबे को फैला रहे थे। उत्पादों को निकालने के लिए इतनी गहराई तक ड्रिलिंग करना एकत्र की गई मात्रा के मामले में धीमा और अक्षम दोनों था।

1962 और 1969 के बीच नौ भूमिगत परीक्षणों में से, अंतिम परीक्षण सबसे शक्तिशाली था और इसमें ट्रांसयूरेनिक तत्वों की पैदावार सबसे अधिक थी। आइंस्टीनियम के मिलीग्राम, जिन्हें आमतौर पर उच्च-शक्ति वाले रिएक्टर में विकिरण के एक वर्ष की आवश्यकता होती है, एक माइक्रोसेकंड के भीतर उत्पादित हो गए थे। हालाँकि, पूरे प्रस्ताव की मुख्य व्यावहारिक समस्या शक्तिशाली विस्फोट द्वारा बिखरे हुए रेडियोधर्मी मलबे को इकट्ठा करना था। विमान फिल्टर ने कुल मात्रा का केवल ~4-14 ही सोखा, और एनेवेटक एटोल पर टन भर मूंगों के संग्रह ने इस अंश को केवल दो परिमाण के क्रम (two orders of magnitude) तक बढ़ाया। हच विस्फोट के 60 दिन बाद लगभग 500 किलोग्राम भूमिगत चट्टानों के निष्कर्षण से कुल आवेश का केवल ~1-7 ही प्राप्त हुआ। इस 500 किलोग्राम बैच में ट्रांसयूरेनिक तत्वों की मात्रा परीक्षण के 7 दिन बाद उठाई गई 0.4-kg चट्टान की तुलना में केवल 30 गुना अधिक थी, जो बरामद की गई रेडियोधर्मी चट्टान की मात्रा पर ट्रांसयूरेनिक पैदावार की अत्यधिक गैर-रेखीय निर्भरता को दर्शाती है। विस्फोट के बाद नमूना संग्रह में तेजी लाने के लिए परीक्षण से पहले साइट पर शाफ्ट ड्रिल किए गए थे, ताकि विस्फोट शाफ्ट के माध्यम से और सतह के पास संग्रह मात्राओं तक उपरिकेंद्र से रेडियोधर्मी सामग्री को बाहर निकाल सके। इस विधि को दो परीक्षणों में आजमाया गया और इसने तुरंत सैकड़ों किलोग्राम सामग्री प्रदान की, लेकिन एक्टिनाइड सांद्रता ड्रिलिंग के बाद प्राप्त नमूनों की तुलना में तीन गुना कम थी। जबकि ऐसी विधि अल्पकालिक समस्थानिकों के वैज्ञानिक अध्ययन में कुशल हो सकती थी, यह उत्पादित एक्टिनाइड्स की समग्र संग्रह दक्षता में सुधार नहीं कर सकी।

हालाँकि परमाणु परीक्षण मलबे में कोई नया तत्व (आइंस्टीनियम और फर्मियम को छोड़कर) नहीं पाया जा सका, और ट्रांसयूरेनिक तत्वों की कुल पैदावार निराशाजनक रूप से कम थी, इन परीक्षणों ने प्रयोगशालाओं में पहले उपलब्ध दुर्लभ भारी समस्थानिकों की तुलना में काफी अधिक मात्रा प्रदान की।

पृथक्करण

Elution वक्र: Fm(100), Es(99), Cf, Bk, Cm और Am का क्रोमैटोग्राफिक पृथक्करण

आइंस्टीनियम की पृथक्करण प्रक्रिया संश्लेषण विधि पर निर्भर करती है। साइक्लोट्रॉन के अंदर हल्के-आयन बमबारी के मामले में, भारी आयन लक्ष्य एक पतली पन्नी से जुड़ा होता है, और उत्पन्न आइंस्टीनियम को विकिरण के बाद पन्नी से धो लिया जाता है। हालाँकि, ऐसे प्रयोगों में उत्पादित मात्रा अपेक्षाकृत कम होती है। रिएक्टर विकिरण के लिए पैदावार बहुत अधिक होती है, लेकिन वहाँ, उत्पाद विभिन्न एक्टिनाइड समस्थानिकों का मिश्रण होता है, साथ ही परमाणु विखंडन क्षय में उत्पादित लैंथेनाइड्स भी होते हैं। इस मामले में, आइंस्टीनियम का अलगाव एक कठिन प्रक्रिया है जिसमें उच्च तापमान और दबाव पर धनायन विनिमय (cation exchange) और क्रोमैटोग्राफी के कई दोहराए जाने वाले चरण शामिल हैं। बर्केलियम से पृथक्करण महत्वपूर्ण है, क्योंकि परमाणु रिएक्टरों में उत्पादित सबसे आम आइंस्टीनियम समस्थानिक, ²⁵³Es, केवल 20 दिनों की अर्ध-आयु के साथ ²⁴⁹Bk में क्षयित हो जाता है, जो अधिकांश प्रयोगों के समय-सीमा पर तेज है। ऐसा पृथक्करण इस तथ्य पर निर्भर करता है कि बर्केलियम आसानी से ठोस +4 अवस्था में ऑक्सीकृत हो जाता है और अवक्षेपित हो जाता है, जबकि आइंस्टीनियम सहित अन्य एक्टिनाइड्स समाधानों में अपनी +3 अवस्था में रहते हैं।

त्रिसंयोजक (trivalent) एक्टिनाइड्स को एल्यूएंट के रूप में हाइड्रोक्लोरिक एसिड (HCl) के साथ संतृप्त 90% पानी/10% इथेनॉल समाधान का उपयोग करके धनायन-विनिमय राल कॉलम द्वारा लैंथेनाइड विखंडन उत्पादों से अलग किया जा सकता है। इसके बाद आमतौर पर एल्यूएंट के रूप में 6 मोलर HCl का उपयोग करके ऋणायन-विनिमय क्रोमैटोग्राफी की जाती है। फिर तत्वों 99, 100 और 101 युक्त अंशों को अलग करने के लिए अमोनियम लवणों के साथ उपचारित एक धनायन-विनिमय राल कॉलम (Dowex-50 एक्सचेंज कॉलम) का उपयोग किया जाता है। इन तत्वों को फिर उनके एल्यूशन स्थिति/समय के आधार पर आसानी से पहचाना जा सकता है, उदाहरण के लिए, एल्यूएंट के रूप में α-हाइड्रॉक्सीआइसोब्यूटायरेट समाधान (α-HIB) का उपयोग करके।

3+ एक्टिनाइड्स को विलायक निष्कर्षण क्रोमैटोग्राफी के माध्यम से भी अलग किया जा सकता है, जिसमें स्थिर कार्बनिक चरण के रूप में bis-(2-ethylhexyl) phosphoric acid (संक्षेप में HDEHP) और मोबाइल जलीय चरण के रूप में नाइट्रिक एसिड का उपयोग किया जाता है। एक्टिनाइड एल्यूशन अनुक्रम धनायन-विनिमय राल कॉलम से उलट होता है। इस विधि द्वारा अलग किए गए आइंस्टीनियम का लाभ यह है कि यह राल कॉलम का उपयोग करके पृथक्करण की तुलना में कार्बनिक जटिल एजेंट से मुक्त होता है।

धातु की तैयारी

आइंस्टीनियम अत्यधिक प्रतिक्रियाशील है, इसलिए इसके यौगिकों से शुद्ध धातु प्राप्त करने के लिए मजबूत कम करने वाले एजेंटों (reducing agents) की आवश्यकता होती है। यह धात्विक लिथियम के साथ आइंस्टीनियम(III) फ्लोराइड के अपचयन द्वारा प्राप्त किया जा सकता है:

EsF₃ + 3 Li → Es + 3 LiF

हालाँकि, इसके कम गलनांक और विकिरण क्षति की उच्च दर के कारण, आइंस्टीनियम में लिथियम फ्लोराइड की तुलना में अधिक वाष्प दबाव होता है। यह इस अपचयन प्रतिक्रिया को काफी अक्षम बनाता है। इसे प्रारंभिक तैयारी के प्रयासों में आजमाया गया था और लैंथेनम धातु के साथ आइंस्टीनियम(III) ऑक्साइड के अपचयन के पक्ष में जल्दी ही छोड़ दिया गया था:

Es₂O₃ + 2 La → 2 Es + La₂O₃

रासायनिक यौगिक

मुख्य लेख: Einsteinium compounds

कुछ Es यौगिकों की क्रिस्टल संरचना और जाली स्थिरांक (lattice constants)

यौगिक	रंग	समरूपता	Space group	संख्या	Pearson symbol	a (pm)	b (pm)	c (pm)
Es2O3	रंगहीन	घनीय	Ia3	206	cI80	1076.6
Es2O3	रंगहीन	मोनोक्लिनिक	C2/m	12	mS30	1411	359	880
Es2O3	रंगहीन	हेक्सागोनल	P3m1	164	hP5	370		600
EsF3		हेक्सागोनल
EsF4		मोनोक्लिनिक	C2/c	15	mS60
EsCl3	नारंगी	हेक्सागोनल	C63/m		hP8	727		410
EsBr3	पीला	मोनोक्लिनिक	C2/m	12	mS16	727	1259	681
EsI3	एम्बर	हेक्सागोनल	R3	148	hR24	753		2084
EsOCl		टेट्रागोनल	P4/nmm			394.8		670.2

ऑक्साइड

आइंस्टीनियम(III) ऑक्साइड (Es₂O₃) आइंस्टीनियम(III) नाइट्रेट को जलाकर प्राप्त किया गया था। यह रंगहीन घनीय क्रिस्टल बनाता है, जिन्हें पहली बार लगभग 30 नैनोमीटर आकार के माइक्रोग्राम नमूनों से पहचाना गया था। इस ऑक्साइड के लिए दो अन्य चरण, मोनोक्लिनिक और हेक्सागोनल, ज्ञात हैं। एक निश्चित Es₂O₃ चरण का निर्माण तैयारी तकनीक और नमूने के इतिहास पर निर्भर करता है, और कोई स्पष्ट चरण आरेख (phase diagram) नहीं है। तीन चरणों के बीच अंतर-रूपांतरण स्वतः विकिरण या स्वतः हीटिंग के परिणामस्वरूप हो सकते हैं। हेक्सागोनल चरण लैंथेनम ऑक्साइड के साथ आइसोटाइपिक है जहाँ Es³⁺ आयन O²⁻ आयनों के 6-समन्वित समूह से घिरा होता है।

हैलाइड

Einsteinium(III) iodide अंधेरे में चमकता हुआ

आइंस्टीनियम हैलाइड +2 और +3 ऑक्सीकरण अवस्थाओं के लिए जाने जाते हैं। फ्लोराइड से आयोडाइड तक सभी हैलाइडों के लिए सबसे स्थिर अवस्था +3 है।

आइंस्टीनियम(III) फ्लोराइड (EsF₃) को फ्लोराइड आयनों के साथ प्रतिक्रिया पर Es(III) क्लोराइड समाधानों से अवक्षेपित किया जा सकता है। एक वैकल्पिक तैयारी प्रक्रिया Es(III) ऑक्साइड को 1–2 वायुमंडल के दबाव और 300–400°C तापमान पर क्लोरीन ट्राइफ्लोराइड (ClF₃) या F₂ गैस के संपर्क में लाना है। EsF₃ क्रिस्टल संरचना हेक्सागोनल है, जैसा कि कैलिफोर्नियम(III) फ्लोराइड (CfF₃) में है जहाँ Es³⁺ आयन एक द्वि-कैप्ड त्रिकोणीय प्रिज्म व्यवस्था में फ्लोरीन आयनों द्वारा 8-गुना समन्वित होते हैं।

Es(III) क्लोराइड (EsCl₃) को लगभग 500°C पर लगभग 20 मिनट के लिए शुष्क हाइड्रोजन क्लोराइड वाष्प के वातावरण में Es(III) ऑक्साइड को एनीलिंग करके तैयार किया जा सकता है। यह लगभग 425°C पर ठंडा होने पर UCl₃ प्रकार की हेक्सागोनल संरचना के साथ एक नारंगी ठोस में क्रिस्टलीकृत हो जाता है, जहाँ आइंस्टीनियम परमाणु एक ट्राई-कैप्ड त्रिकोणीय प्रिज्म ज्यामिति में क्लोरीन परमाणुओं द्वारा 9-गुना समन्वित होते हैं। आइंस्टीनियम(III) ब्रोमाइड (EsBr₃) AlCl₃ प्रकार की मोनोक्लिनिक संरचना वाला एक हल्का-पीला ठोस है, जहाँ आइंस्टीनियम परमाणु ब्रोमीन द्वारा अष्टफलकीय (octahedrally) समन्वित होते हैं (समन्वय संख्या 6)।

आइंस्टीनियम के द्विसंयोजक यौगिक त्रिसंयोजक हैलाइडों को हाइड्रोजन के साथ अपचयित करके प्राप्त किए जाते हैं:

2 EsX₃ + H₂ → 2 EsX₂ + 2 HX; X = F, Cl, Br, I

आइंस्टीनियम(II) क्लोराइड (EsCl₂), आइंस्टीनियम(II) ब्रोमाइड (EsBr₂) और आइंस्टीनियम(II) आयोडाइड (EsI₂) का उत्पादन और लक्षण वर्णन ऑप्टिकल अवशोषण द्वारा किया गया है, जिसके लिए अभी तक कोई संरचनात्मक जानकारी उपलब्ध नहीं है।

आइंस्टीनियम के ज्ञात ऑक्सीहैलाइड्स में EsOCl, EsOBr और EsOI शामिल हैं। ये लवण पानी और संबंधित हाइड्रोजन हैलाइड के वाष्प मिश्रण के साथ एक ट्राइहैलाइड का उपचार करके संश्लेषित किए जाते हैं: उदाहरण के लिए, EsOCl प्राप्त करने के लिए EsCl₃ + H₂O/HCl।

ऑर्गनोआइंस्टीनियम यौगिक

आइंस्टीनियम की उच्च रेडियोधर्मिता का विकिरण चिकित्सा में संभावित उपयोग है, और शरीर में उपयुक्त अंग तक आइंस्टीनियम पहुँचाने के लिए ऑर्गनोमेटैलिक कॉम्प्लेक्स संश्लेषित किए गए हैं। कुत्तों पर आइंस्टीनियम साइट्रेट (साथ ही फर्मियम यौगिकों) को इंजेक्ट करने के प्रयोग किए गए हैं। आइंस्टीनियम(III) को β-डाइकेटोन कीलेट कॉम्प्लेक्स में भी शामिल किया गया था, क्योंकि लैंथेनाइड्स के साथ समान कॉम्प्लेक्स ने पहले धातु-कार्बनिक यौगिकों के बीच सबसे मजबूत UV-उत्तेजित ल्यूमिनेसेंस दिखाया था। आइंस्टीनियम कॉम्प्लेक्स तैयार करते समय, Es³⁺ आयनों को Gd³⁺ आयनों के साथ 1000 गुना पतला किया गया था। इसने विकिरण क्षति को कम करने की अनुमति दी ताकि यौगिक माप के लिए आवश्यक 20 मिनट के दौरान विघटित न हों। Es³⁺ से परिणामी ल्यूमिनेसेंस पता लगाने के लिए बहुत कमजोर था। इसे यौगिक के व्यक्तिगत घटकों की प्रतिकूल सापेक्ष ऊर्जाओं द्वारा समझाया गया था जिसने कीलेट मैट्रिक्स से Es³⁺ आयनों में कुशल ऊर्जा हस्तांतरण को बाधित किया। अमेरिसियम, बर्केलियम और फर्मियम के लिए भी यही निष्कर्ष निकाला गया था।

हालांकि, Es³⁺ आयनों की ल्यूमिनेसेंस (दीप्ति) अकार्बनिक हाइड्रोक्लोरिक एसिड समाधानों के साथ-साथ di(2-ethylhexyl)orthophosphoric acid के साथ कार्बनिक समाधान में देखी गई थी। यह लगभग 1064 नैनोमीटर (अर्ध-चौड़ाई लगभग 100 nm) पर एक विस्तृत शिखर (peak) दिखाता है जिसे हरी रोशनी (लगभग 495 nm तरंग दैर्ध्य) द्वारा अनुनाद रूप से उत्तेजित किया जा सकता है। ल्यूमिनेसेंस का जीवनकाल कई माइक्रोसेकंड का होता है और क्वांटम उपज 0.1% से कम होती है। लैंथेनाइड्स की तुलना में Es³⁺ में अपेक्षाकृत उच्च गैर-विकिरणशील क्षय दरों (non-radiative decay rates) को आंतरिक Es³⁺ इलेक्ट्रॉनों के साथ f-इलेक्ट्रॉनों की मजबूत परस्पर क्रिया से जोड़ा गया था।

अनुप्रयोग

आइंस्टीनियम के किसी भी समस्थानिक (isotope) का उपयोग बुनियादी वैज्ञानिक अनुसंधान के अलावा लगभग नगण्य है, जिसका उद्देश्य उच्च ट्रांसयूरेनियम तत्वों और सुपरहेवी तत्वों का उत्पादन करना है।

1955 में, बर्कले प्रयोगशाला में 60-इंच साइक्लोट्रॉन में ²⁵³Es के लगभग 10⁹ परमाणुओं से बने लक्ष्य को विकिरणित करके मेंडेलीवियम को संश्लेषित किया गया था। परिणामी ²⁵³Es(α,n)²⁵⁶Md प्रतिक्रिया ने 101 परमाणु संख्या वाले नए तत्व के 17 परमाणु प्राप्त किए।

दुर्लभ समस्थानिक ²⁵⁴Es को इसके बड़े द्रव्यमान, 270 दिनों के अपेक्षाकृत लंबे अर्ध-आयु काल, और कई माइक्रोग्राम की महत्वपूर्ण मात्रा में उपलब्धता के कारण सुपरहेवी तत्व के उत्पादन के लिए प्राथमिकता दी जाती है। इसलिए, 1985 में बर्कले, कैलिफोर्निया में सुपरHILAC रैखिक कण त्वरक पर कैल्शियम-48 आयनों के साथ बमबारी करके उनुननियम (तत्व 119) के संश्लेषण के प्रयास में ²⁵⁴Es का उपयोग एक लक्ष्य के रूप में किया गया था। कोई भी परमाणु पहचाना नहीं गया, जिससे इस प्रतिक्रिया के क्रॉस सेक्शन के लिए ऊपरी सीमा 300 नैनोबार्न निर्धारित हुई।

${\phantom{A}}_{\phantom{99}}^{\phantom{254}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}99}^{\phantom{2}254}\mathrm{E}\mathrm{s}+{\phantom{A}}_{\phantom{20}}^{\phantom{48}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}20}^{\phantom{2}48}\mathrm{C}\mathrm{a}⟶{\phantom{A}}_{\phantom{119}}^{\phantom{302}}{\phantom{A}}_{\phantom{2}119}^{\phantom{2}302}\mathrm{U}\mathrm{u}\mathrm{e}{\phantom{A}}^{\ast }⟶\mathrm{n}\mathrm{o}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{o}\mathrm{m}\mathrm{s}$

²⁵⁴Es का उपयोग सर्वेयर 5 चंद्र जांच के रासायनिक विश्लेषण स्पेक्ट्रोमीटर ("अल्फा-स्कैटरिंग सतह विश्लेषक") में अंशांकन मार्कर (calibration marker) के रूप में किया गया था। इस समस्थानिक के बड़े द्रव्यमान ने मार्कर और चंद्र सतह के अध्ययन किए गए हल्के तत्वों के संकेतों के बीच वर्णक्रमीय ओवरलैप को कम कर दिया।

सुरक्षा

उपलब्ध अधिकांश आइंस्टीनियम विषाक्तता डेटा जानवरों पर किए गए शोध से प्राप्त है। चूहों द्वारा अंतर्ग्रहण (ingestion) पर, इसका केवल ~0.01% रक्तप्रवाह में पहुंचता है। वहां से, लगभग 65% हड्डियों में चला जाता है, जहां यह अपने रेडियोधर्मी क्षय के बिना ~50 वर्षों तक रहेगा, चूहों के तीन साल के अधिकतम जीवनकाल की तो बात ही छोड़ दें, 25% फेफड़ों में (जैविक अर्ध-आयु ~20 वर्ष, हालांकि आइंस्टीनियम की कम अर्ध-आयु के कारण यह अप्रासंगिक हो जाता है), 0.035% अंडकोष में या 0.01% अंडाशय में—जहां आइंस्टीनियम अनिश्चित काल तक रहता है। अंतर्ग्रहीत मात्रा का लगभग 10% उत्सर्जित हो जाता है। हड्डी की सतहों पर आइंस्टीनियम का वितरण समान है और यह प्लूटोनियम के समान है।

ग्रन्थसूची

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan. (1997). "Chemistry of the Elements". Butterworth–Heinemann. ISBN 978-0080379418.
• 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.
• Holleman, Arnold F.; Wiberg, Nils. (2007). "Textbook of Inorganic Chemistry". de Gruyter. ISBN 978-3-11-017770-1.
• (23 January 1978). Proceedings of the Symposium Commemorating the 25th Anniversary of Elements 99 and 100. Report LBL-7701.

बाहरी कड़ियाँ

einsteinium

• Einsteinium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• Age-related factors in radionuclide metabolism and dosimetry: Proceedings – contains several health related studies of einsteinium

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