অ্যাক্টিনাইড

From LTRC

পর্যায় সারণীতে অ্যাক্টিনাইডসমূহ

অ্যাক্টিনাইড (IPA: /ˈæktᵻnaɪd/) বা অ্যাক্টিনয়েড (IPA: /ˈæktᵻnɔɪd/) শ্রেণিটি অন্তত ১৪টি ধাতব রাসায়নিক মৌল নিয়ে গঠিত, যা 5f সিরিজে অবস্থিত। এদের পারমাণবিক সংখ্যা ৮৯ থেকে ১০২ পর্যন্ত, অর্থাৎ অ্যাক্টিনিয়াম থেকে নোবেলিয়াম পর্যন্ত। ১০৩ নম্বর মৌল লরেনসিয়াম সাধারণত এই শ্রেণির অন্তর্ভুক্ত বলে গণ্য করা হয়, যদিও এটি 6d ট্রানজিশন সিরিজের অংশ। অ্যাক্টিনাইড সিরিজের নামকরণ করা হয়েছে এই সিরিজের প্রথম মৌল অ্যাক্টিনিয়ামের নামানুসারে। অ্যাক্টিনাইড রসায়ন নিয়ে সাধারণ আলোচনার ক্ষেত্রে যেকোনো অ্যাক্টিনাইডকে বোঝাতে অনানুষ্ঠানিক রাসায়নিক প্রতীক An ব্যবহার করা হয়।[1][2][3]

১৯৮৫ সালের IUPAC 'রেড বুক' অনুযায়ী, 'অ্যাক্টিনাইড'-এর পরিবর্তে 'অ্যাক্টিনয়েড' শব্দটি ব্যবহারের সুপারিশ করা হয়েছে, কারণ '-ide' প্রত্যয়টি সাধারণত ঋণাত্মক আয়ন নির্দেশ করে। তবে, বর্তমানে বহুল ব্যবহারের কারণে 'অ্যাক্টিনাইড' শব্দটি এখনও অনুমোদিত।

অ্যাক্টিনিয়াম থেকে নোবেলিয়াম পর্যন্ত মৌলগুলো এফ-ব্লক (f-block) মৌল, অন্যদিকে লরেনসিয়াম একটি ডি-ব্লক (d-block) মৌল[4][5] এবং একটি ট্রানজিশন মেটাল (transition metal)।[6] এই সিরিজটি মূলত 5f ইলেকট্রন শেল পূর্ণ হওয়ার প্রক্রিয়াকে নির্দেশ করে, যদিও ভূমি অবস্থায় বিচ্ছিন্ন পরমাণু হিসেবে ইলেকট্রন-ইলেকট্রন বিকর্ষণের কারণে অনেকেরই 6d শেল পূর্ণ হওয়ার অস্বাভাবিক বিন্যাস দেখা যায়। ল্যান্থানাইড (lanthanide) মৌলগুলোর তুলনায়, যেগুলোও মূলত এফ-ব্লক মৌল, অ্যাক্টিনাইডগুলোর যোজ্যতা অনেক বেশি পরিবর্তনশীল। এদের সবারই পারমাণবিক ও আয়নিক ব্যাসার্ধ অত্যন্ত বড় এবং এদের ভৌত ধর্মগুলোর পরিসর অস্বাভাবিক রকমের বিস্তৃত। অ্যাক্টিনিয়াম এবং পরবর্তী অ্যাক্টিনাইডগুলো (কিউরিয়াম থেকে শুরু করে) ল্যান্থানাইডগুলোর মতো আচরণ করলেও, থোরিয়াম, প্রোট্যাক্টিনিয়াম এবং ইউরেনিয়াম-এর রসায়ন ট্রানজিশন মেটালগুলোর সাথে অনেক বেশি সাদৃশ্যপূর্ণ। এছাড়া নেপচুনিয়াম, প্লুটোনিয়াম এবং আমেরিসিয়াম এদের মাঝামাঝি অবস্থানে থাকে।

সব অ্যাক্টিনাইডই তেজস্ক্রিয় (radioactive) এবং তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের মাধ্যমে শক্তি নির্গত করে; প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত ইউরেনিয়াম ও থোরিয়াম এবং কৃত্রিমভাবে উৎপাদিত প্লুটোনিয়াম পৃথিবীতে সবচেয়ে বেশি পরিমাণে পাওয়া যায়। এগুলো নিউক্লীয় চুল্লি (nuclear reactor)-এ ব্যবহৃত হয় এবং ইউরেনিয়াম ও প্লুটোনিয়াম নিউক্লীয় অস্ত্র (nuclear weapon)-এর গুরুত্বপূর্ণ উপাদান। ইউরেনিয়াম ও থোরিয়ামের বর্তমান বা ঐতিহাসিক বিভিন্ন ব্যবহার রয়েছে এবং আমেরিসিয়াম আধুনিক অধিকাংশ আয়নাইজেশন চেম্বার (ionization chamber) যুক্ত স্মোক ডিটেক্টর-এ ব্যবহৃত হয়।

দীর্ঘ অর্ধায়ুর কারণে, শুধুমাত্র থোরিয়াম এবং ইউরেনিয়ামই পৃথিবীতে আদিম নিউক্লাইড (primordial nuclide) হিসেবে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে পাওয়া যায়। ইউরেনিয়ামের তেজস্ক্রিয় ক্ষয়ের ফলে স্বল্প পরিমাণে অ্যাক্টিনিয়াম ও প্রোট্যাক্টিনিয়াম উৎপন্ন হয় এবং ইউরেনিয়াম আকরিক-এ নিউক্লীয় রূপান্তর (nuclear transmutation) প্রক্রিয়ার মাধ্যমে মাঝে মাঝে নেপচুনিয়াম ও প্লুটোনিয়ামের পরমাণু তৈরি হয়। অন্যান্য অ্যাক্টিনাইডগুলো সম্পূর্ণভাবে কৃত্রিম মৌল (synthetic element)।[1][7] নিউক্লীয় অস্ত্রের পরীক্ষায় প্লুটোনিয়ামের চেয়ে ভারী অন্তত ছয়টি অ্যাক্টিনাইড প্রাকৃতিক পরিবেশ-এ ছড়িয়ে পড়েছে; ১৯৫২ সালে হাইড্রোজেন বোমা-র প্রথম পরীক্ষার (আইভি মাইক) ধ্বংসাবশেষ বিশ্লেষণ করে আমেরিসিয়াম, কিউরিয়াম, বার্কেলিয়াম, ক্যালিফোর্নিয়াম-এর উপস্থিতি এবং আইনস্টাইনিয়াম ও ফার্মিয়াম আবিষ্কারের প্রমাণ পাওয়া যায়।[8]

পর্যায় সারণী উপস্থাপনের ক্ষেত্রে, এফ-ব্লক মৌলগুলোকে সাধারণত সারণীর মূল অংশের নিচে দুটি অতিরিক্ত সারিতে দেখানো হয়।[1] এই প্রথাটি সম্পূর্ণভাবে নান্দনিক এবং বিন্যাসগত সুবিধার জন্য; সারণীর ষষ্ঠ ও সপ্তম সারির (পর্যায়) অংশ হিসেবে 4f এবং 5f সিরিজকে তাদের সঠিক স্থানে স্থাপন করে একটি প্রশস্ত পর্যায় সারণী তৈরি করা যায়, যদিও তা খুব কম ব্যবহৃত হয়।

অ্যাক্টিনাইডসমূহ
from decay Primordial From decay Primordial From decay From decay Synthetic Synthetic Synthetic Synthetic Synthetic Synthetic Synthetic Synthetic Synthetic

আবিষ্কার, পৃথকীকরণ এবং সংশ্লেষণ

ট্রান্সইউরেনিয়াম মৌলসমূহের সংশ্লেষণ[9][notes 1]
মৌল বছর পদ্ধতি
নেপচুনিয়াম ১৯৪০ 238U-কে নিউট্রন দ্বারা আঘাত
প্লুটোনিয়াম ১৯৪১ 238U-কে ডিউটেরন দ্বারা আঘাত
আমেরিসিয়াম ১৯৪৪ 239Pu-কে নিউট্রন দ্বারা আঘাত
কিউরিয়াম ১৯৪৪ 239Pu-কে α-কণা দ্বারা আঘাত
বার্কেলিয়াম ১৯৪৯ 241Am-কে α-কণা দ্বারা আঘাত
ক্যালিফোর্নিয়াম ১৯৫০ 242Cm-কে α-কণা দ্বারা আঘাত
আইনস্টাইনিয়াম ১৯৫২ নিউক্লীয় বিস্ফোরণ-এর পণ্য হিসেবে
ফার্মিয়াম ১৯৫২ নিউক্লীয় বিস্ফোরণ-এর পণ্য হিসেবে
মেন্ডেলিভিয়াম ১৯৫৫ 253Es-কে α-কণা দ্বারা আঘাত
নোবেলিয়াম ১৯৬৫ 243Am-কে 15N
অথবা 238U-কে 22Ne দ্বারা আঘাত
লরেনসিয়াম ১৯৬১
–১৯৭১ 		252Cf-কে 10B বা 11B এবং 243Am-কে 18O দ্বারা আঘাত

ল্যান্থানাইডগুলোর মতো, অ্যাক্টিনাইডগুলোও একই ধরনের বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন মৌলগুলোর একটি পরিবার গঠন করে। অ্যাক্টিনাইডগুলোর মধ্যে দুটি পরস্পর সমাপতিত গ্রুপ রয়েছে: ট্রান্সইউরেনিয়াম মৌল (transuranium elements), যা পর্যায় সারণীতে ইউরেনিয়ামের পরে আসে এবং ট্রান্সপ্লুটোনিয়াম মৌল, যা প্লুটোনিয়ামের পরে আসে। ল্যান্থানাইডগুলোর তুলনায়, যেগুলো (প্রমিথিয়াম বাদে) প্রকৃতিতে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে পাওয়া যায়, অধিকাংশ অ্যাক্টিনাইডই বিরল। এদের বেশিরভাগই প্রকৃতিতে পাওয়া যায় না এবং যেগুলোর অস্তিত্ব আছে, তাদের মধ্যে শুধুমাত্র থোরিয়াম ও ইউরেনিয়ামই উল্লেখযোগ্য পরিমাণে পাওয়া যায়। সবচেয়ে বেশি পরিমাণে প্রাপ্ত বা সহজে সংশ্লেষণযোগ্য অ্যাক্টিনাইডগুলো হলো ইউরেনিয়াম ও থোরিয়াম, এরপর যথাক্রমে প্লুটোনিয়াম, আমেরিসিয়াম, অ্যাক্টিনিয়াম, প্রোট্যাক্টিনিয়াম, নেপচুনিয়াম এবং কিউরিয়াম।[10]

১৯৩৪ সালে এনরিকো ফের্মি তার পরীক্ষার ভিত্তিতে ট্রান্সইউরেনিয়াম মৌলগুলোর অস্তিত্বের সম্ভাবনা প্রস্তাব করেছিলেন।[11][12] যদিও সেই সময়ে চারটি অ্যাক্টিনাইড পরিচিত ছিল, তবুও তারা যে ল্যান্থানাইডগুলোর মতো একটি পরিবার গঠন করে তা তখন বোঝা যায়নি। ট্রান্সইউরেনিক গবেষণার শুরুর দিকে প্রচলিত ধারণা ছিল যে, এগুলো সপ্তম পর্যায়ের সাধারণ মৌল এবং থোরিয়াম, প্রোট্যাক্টিনিয়াম ও ইউরেনিয়াম যথাক্রমে ষষ্ঠ পর্যায়ের হাফনিয়াম, ট্যান্টালাম ও টাংস্টেন-এর অনুরূপ। ট্রান্সইউরেনিক সংশ্লেষণ ধীরে ধীরে এই ধারণাকে ভুল প্রমাণ করে। ১৯৪৪ সালের দিকে, কিউরিয়াম যে ৪-এর বেশি জারণ অবস্থা প্রদর্শন করতে ব্যর্থ হয় (যেখানে এর ষষ্ঠ পর্যায়ের সমগোত্রীয় প্ল্যাটিনাম ৬ পর্যন্ত জারণ অবস্থা অর্জন করতে পারে), তা গ্লেন সি বোর্গ-কে একটি "অ্যাক্টিনাইড হাইপোথিসিস" বা অ্যাক্টিনাইড ধারণা প্রণয়নে উদ্বুদ্ধ করে। পরিচিত অ্যাক্টিনাইডগুলোর অধ্যয়ন এবং পরবর্তী ট্রান্সইউরেনিক মৌলগুলোর আবিষ্কার এই অবস্থানের পক্ষে আরও তথ্য প্রদান করে, কিন্তু "অ্যাক্টিনাইড হাইপোথিসিস" শব্দটি (যার অর্থ একটি "হাইপোথিসিস" বা প্রকল্প যা এখনও নিশ্চিতভাবে প্রমাণিত হয়নি) ১৯৫০-এর দশকের শেষভাগ পর্যন্ত বিজ্ঞানীদের মধ্যে সক্রিয়ভাবে ব্যবহৃত হতো।[13][14]

বর্তমানে ট্রান্সপ্লুটোনিয়াম মৌলগুলোর আইসোটোপ তৈরির দুটি প্রধান পদ্ধতি রয়েছে: (১) হালকা মৌলগুলোকে নিউট্রন দ্বারা বিকিরণ করা; (২) ত্বরান্বিত চার্জযুক্ত কণা দ্বারা বিকিরণ করা। প্রথম পদ্ধতিটি প্রয়োগের জন্য বেশি গুরুত্বপূর্ণ, কারণ শুধুমাত্র নিউক্লীয় চুল্লি ব্যবহার করে নিউট্রন বিকিরণের মাধ্যমেই কৃত্রিম অ্যাক্টিনাইডগুলোর উল্লেখযোগ্য পরিমাণ উৎপাদন সম্ভব; তবে এটি তুলনামূলক হালকা মৌলগুলোর মধ্যেই সীমাবদ্ধ। দ্বিতীয় পদ্ধতির সুবিধা হলো, প্লুটোনিয়ামের চেয়ে ভারী মৌল এবং নিউট্রন-ঘাটতিযুক্ত আইসোটোপগুলো পাওয়া যায়, যা নিউট্রন বিকিরণের সময় তৈরি হয় না।[15]

১৯৬২-১৯৬৬ সালের মধ্যে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে ছয়টি ভূগর্ভস্থ নিউক্লীয় পরীক্ষা-র একটি সিরিজের মাধ্যমে ট্রান্সপ্লুটোনিয়াম আইসোটোপ তৈরির প্রচেষ্টা চালানো হয়েছিল। পরীক্ষার পরপরই বিস্ফোরণ এলাকা থেকে পাথরের ছোট নমুনা সংগ্রহ করে বিস্ফোরণের পণ্যগুলো অধ্যয়ন করা হয়, কিন্তু ২৫৭-এর বেশি ভর সংখ্যা বিশিষ্ট কোনো আইসোটোপ শনাক্ত করা যায়নি, যদিও ধারণা করা হয়েছিল যে এই ধরনের আইসোটোপগুলোর α-ক্ষয়-এর দীর্ঘ অর্ধায়ু থাকবে। এই পর্যবেক্ষণ না পাওয়ার কারণ হিসেবে পণ্যের উচ্চ গতি এবং অন্যান্য ক্ষয় চ্যানেল, যেমন নিউট্রন নিঃসরণ ও নিউক্লীয় বিভাজন-এর কারণে স্বতঃস্ফূর্ত বিভাজন-কে দায়ী করা হয়।[16]

অ্যাক্টিনিয়াম থেকে ইউরেনিয়াম

এনরিকো ফের্মি ১৯৩৪ সালে ট্রান্সইউরেনিয়াম মৌলগুলোর অস্তিত্বের সম্ভাবনা প্রস্তাব করেছিলেন।

ইউরেনিয়াম এবং থোরিয়াম ছিল প্রথম আবিষ্কৃত অ্যাক্টিনাইড। ইউরেনিয়াম ১৭৮৯ সালে জার্মান রসায়নবিদ মার্টিন হাইনরিখ ক্ল্যাপ্রোথ পিচব্লেন্ড আকরিক থেকে শনাক্ত করেন। তিনি এর নামকরণ করেন ইউরেনাস গ্রহের নামানুসারে,[7] যা আট বছর আগে আবিষ্কৃত হয়েছিল। ক্ল্যাপ্রোথ পিচব্লেন্ডকে নাইট্রিক অ্যাসিড-এ দ্রবীভূত করে এবং দ্রবণটিকে সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড দ্বারা প্রশমিত করে একটি হলুদ যৌগ (সম্ভবত সোডিয়াম ডাইইউরেনেট) অধঃক্ষিপ্ত করতে সক্ষম হন। এরপর তিনি প্রাপ্ত হলুদ গুঁড়োকে কাঠকয়লা দিয়ে বিজারিত করেন এবং একটি কালো পদার্থ নিষ্কাশন করেন, যাকে তিনি ধাতু বলে ভুল করেছিলেন।[17] ষাট বছর পর, ফরাসি বিজ্ঞানী ইউজিন-মেলচিওর পেলিগট এটিকে ইউরেনিয়াম অক্সাইড হিসেবে শনাক্ত করেন। তিনি ইউরেনিয়াম টেট্রাক্লোরাইড-কে ধাতব পটাশিয়াম-এর সাথে উত্তপ্ত করে ইউরেনিয়াম ধাতুর প্রথম নমুনা পৃথক করেন।[18] তখন ইউরেনিয়ামের পারমাণবিক ভর ১২০ হিসেবে গণনা করা হয়েছিল, কিন্তু ১৮৭২ সালে দিমিত্রি মেন্ডেলিভ তার পর্যায়বৃত্তির সূত্র ব্যবহার করে এটিকে ২৪০-এ সংশোধন করেন। ১৮৮২ সালে কে. জিমারম্যান পরীক্ষামূলকভাবে এই মান নিশ্চিত করেন।[19][20]

থোরিয়াম অক্সাইড ১৮২৭ সালে নরওয়েতে প্রাপ্ত থোরিয়ানাইট খনিজ থেকে ফ্রেডরিখ ভোলার আবিষ্কার করেন।[21] ইয়োনস ইয়াকব বার্জেলিয়াস ১৮২৮ সালে এই উপাদানটির আরও বিস্তারিত বৈশিষ্ট্য বর্ণনা করেন। থোরিয়াম টেট্রাক্লোরাইড-কে পটাশিয়াম দ্বারা বিজারিত করে তিনি ধাতুটিকে পৃথক করেন এবং নর্স পুরাণের বজ্র ও বিদ্যুতের দেবতা থোর-এর নামানুসারে এর নাম রাখেন থোরিয়াম।[22][23] একই পৃথকীকরণ পদ্ধতি পরবর্তীতে পেলিগট ইউরেনিয়ামের জন্য ব্যবহার করেছিলেন।[7]

অ্যাক্টিনিয়াম ১৮৯৯ সালে মারি কুরি-র সহকারী আন্দ্রে-লুই ডেবিয়ের্ন পিচব্লেন্ডের বর্জ্য থেকে আবিষ্কার করেন, যা রেডিয়াম ও পোলোনিয়াম অপসারণের পর অবশিষ্ট ছিল। তিনি পদার্থটিকে (১৮৯৯ সালে) টাইটানিয়াম-এর অনুরূপ[24] এবং (১৯০০ সালে) থোরিয়াম-এর অনুরূপ হিসেবে বর্ণনা করেন।[25] তবে ডেবিয়ের্নের অ্যাক্টিনিয়াম আবিষ্কার নিয়ে ১৯৭১[26] এবং ২০০০ সালে[27] প্রশ্ন তোলা হয়, কারণ ডেবিয়ের্নের ১৯০৪ সালের প্রকাশনাগুলো তার ১৮৯৯-১৯০০ সালের কাজের সাথে সাংঘর্ষিক ছিল। এই দৃষ্টিভঙ্গিতে বরং ১৯০২ সালে ফ্রেডরিখ অস্কার গিসেল-এর কাজকে কৃতিত্ব দেওয়া হয়, যিনি 'ইম্যানিয়াম' নামে একটি তেজস্ক্রিয় মৌল আবিষ্কার করেছিলেন যা ল্যান্থানাম-এর মতো আচরণ করত। অ্যাক্টিনিয়াম নামটি এসেছে গ্রিক ακτίς, ακτίνος (aktis, aktinos) থেকে, যার অর্থ রশ্মি। এই ধাতুটিকে তার নিজস্ব বিকিরণ দ্বারা নয়, বরং এর কন্যা আইসোটোপগুলোর বিকিরণ দ্বারা আবিষ্কার করা হয়েছিল।[28][29] অ্যাক্টিনিয়াম ও ল্যান্থানামের ঘনিষ্ঠ সাদৃশ্য এবং স্বল্প প্রাপ্যতার কারণে, বিশুদ্ধ অ্যাক্টিনিয়াম ১৯৫০ সালের দিকেই উৎপাদন করা সম্ভব হয়েছিল। অ্যাক্টিনাইড শব্দটি সম্ভবত ১৯৩৭ সালে ভিক্টর গোল্ডস্মিড প্রবর্তন করেছিলেন।[30][31]

প্রোট্যাক্টিনিয়াম সম্ভবত ১৯০০ সালে উইলিয়াম ক্রুকস পৃথক করেছিলেন।[32] এটি প্রথম ১৯১৩ সালে শনাক্ত হয়, যখন কাসিমির ফাজানস এবং অসওয়াল্ড হেলমুথ গোরিং তাদের 238U ক্ষয় শ্রেণি অধ্যয়নের সময় স্বল্পস্থায়ী আইসোটোপ 234mPa (অর্ধায়ু ১.১৭ মিনিট) খুঁজে পান। তারা নতুন মৌলটির নাম দেন 'ব্রেভিয়াম' (ল্যাটিন 'brevis' থেকে, যার অর্থ সংক্ষিপ্ত);[33][34] ১৯১৮ সালে যখন অস্ট্রিয়ার লিস মাইটনার ও জার্মানির অটো হান এবং গ্রেট ব্রিটেনের ফ্রেডরিক সডি ও জন আর্নল্ড ক্র্যানস্টন-এর নেতৃত্বাধীন দুটি বিজ্ঞানী দল স্বাধীনভাবে অনেক দীর্ঘস্থায়ী 231Pa আবিষ্কার করেন, তখন এর নাম পরিবর্তন করে রাখা হয় 'প্রোটোঅ্যাক্টিনিয়াম' (গ্রিক πρῶτος + ἀκτίς থেকে, যার অর্থ "প্রথম রশ্মি মৌল")। ১৯৪৯ সালে নামটিকে ছোট করে 'প্রোট্যাক্টিনিয়াম' করা হয়। ১৯৬০ সাল পর্যন্ত এই মৌলটির বৈশিষ্ট্য খুব একটা জানা ছিল না, যখন যুক্তরাজ্যের আলফ্রেড ম্যাডক এবং তার সহকর্মীরা ইউরেনিয়াম আকরিক থেকে ইউরেনিয়াম নিষ্কাশনের পর অবশিষ্ট ৬০ টন বর্জ্য থেকে ১৩০ গ্রাম প্রোট্যাক্টিনিয়াম পৃথক করেন।[35]

নেপচুনিয়াম এবং পরবর্তী মৌলসমূহ

নেপচুনিয়াম (ইউরেনাসের পরের গ্রহ নেপচুন-এর নামানুসারে, যার নাম ইউরেনিয়াম থেকে এসেছিল) ১৯৪০ সালে বার্কলি, ক্যালিফোর্নিয়া-তে এডউইন ম্যাকমিলান এবং ফিলিপ এইচ. অ্যাবেলসন আবিষ্কার করেন।[36] তারা ইউরেনিয়ামকে ধীরগতির নিউট্রন দ্বারা আঘাত করে 239Np আইসোটোপ (অর্ধায়ু ২.৪ দিন) তৈরি করেছিলেন।[35] এটিই ছিল কৃত্রিমভাবে উৎপাদিত প্রথম ট্রান্সইউরেনিয়াম মৌল।[37]

গ্লেন টি. সি বোর্গ এবং ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া, বার্কলি-তে তার দল Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No এবং ১০৬ নম্বর মৌল সংশ্লেষণ করেছিলেন, যা পরে তার জীবদ্দশাতেই তার সম্মানে সি বোর্গিয়াম নামকরণ করা হয়। তারা শতাধিক অ্যাক্টিনাইড আইসোটোপও সংশ্লেষণ করেছিলেন।

ট্রান্সইউরেনিয়াম মৌলগুলো প্রকৃতিতে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে পাওয়া যায় না এবং সাধারণত নিউক্লীয় চুল্লি ব্যবহার করে নিউক্লীয় বিক্রিয়া-র মাধ্যমে সংশ্লেষণ করা হয়। উদাহরণস্বরূপ, চুল্লির নিউট্রন দ্বারা বিকিরণের সময়, ইউরেনিয়াম-২৩৮ আংশিকভাবে প্লুটোনিয়াম-২৩৯-এ রূপান্তরিত হয়:

<math chem>\ce}

ইউরেনিয়ামের ফিশন চলাকালীন নিউট্রন নির্গমন কেবল পারমাণবিক শিকল বিক্রিয়া বজায় রাখার জন্যই নয়, বরং ভারী অ্যাক্টিনাইড সংশ্লেষণের জন্যও গুরুত্বপূর্ণ। Uranium-239 বিটা-ক্ষয়ের মাধ্যমে প্লুটোনিয়াম-২৩৯-এ রূপান্তরিত হয়, যা ইউরেনিয়াম-২৩৫-এর মতো স্বতঃস্ফূর্ত ফিশনে সক্ষম। বিশ্বের প্রথম পারমাণবিক চুল্লিগুলো শক্তি উৎপাদনের জন্য নয়, বরং পারমাণবিক অস্ত্রের জন্য প্লুটোনিয়াম-২৩৯ উৎপাদনের উদ্দেশ্যে তৈরি করা হয়েছিল।

উৎপাদিত থোরিয়ামের প্রায় অর্ধেক গ্যাস ম্যান্টলের আলোক-নিঃসরণকারী উপাদান হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এছাড়া ম্যাগনেসিয়াম ও দস্তার বিভিন্ন সংকর ধাতু (alloy) তৈরিতে থোরিয়াম যোগ করা হয়। ম্যাগনেসিয়াম-থোরিয়াম সংকর ধাতুগুলো হালকা ও শক্তিশালী হওয়ার পাশাপাশি এদের গলনাঙ্ক ও নমনীয়তা (ductility) বেশি, তাই বিমান শিল্প এবং ক্ষেপণাস্ত্র (missile) তৈরিতে এগুলোর ব্যাপক ব্যবহার রয়েছে। থোরিয়ামের ইলেকট্রন নিঃসরণ (electron emission) ক্ষমতাও বেশ ভালো; দীর্ঘস্থায়ী কার্যকারিতা এবং নিঃসরণের জন্য নিম্ন বিভব প্রাচীরের (potential barrier) কারণে এটি গুরুত্বপূর্ণ। বিভিন্ন বস্তু, এমনকি নক্ষত্রের বয়স নির্ধারণেও থোরিয়াম ও ইউরেনিয়াম আইসোটোপের আপেক্ষিক পরিমাণ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় (দেখুন রেডিওমেট্রিক ডেটিং)।[38]

প্লুটোনিয়ামের প্রধান ব্যবহার হলো পারমাণবিক অস্ত্র (nuclear weapon) তৈরিতে, যেখানে প্লুটোনিয়াম-২৩৯ এর সহজ বিভাজন ক্ষমতা ও সহজলভ্যতার কারণে এটি একটি মূল উপাদান হিসেবে ব্যবহৃত হয়। প্লুটোনিয়াম-ভিত্তিক নকশাগুলো ইউরেনিয়াম-২৩৫ এর তুলনায় সংকট ভরের (critical mass) পরিমাণ প্রায় এক-তৃতীয়াংশে নামিয়ে আনতে সক্ষম।[39] ম্যানহাটান প্রকল্পের (Manhattan Project) সময় তৈরি "ফ্যাট ম্যান" (Fat Man) ধরনের প্লুটোনিয়াম বোমাগুলোতে বিস্ফোরক সংকোচনের মাধ্যমে প্লুটোনিয়ামের ঘনত্ব স্বাভাবিকের চেয়ে অনেক বাড়িয়ে দেওয়া হতো এবং বিক্রিয়া শুরু ও দক্ষতা বৃদ্ধির জন্য কেন্দ্রে একটি নিউট্রন উৎস রাখা হতো। ফলে ২০ কিলোটন টিএনটি (TNT)-এর সমতুল্য বিস্ফোরক ক্ষমতা (Nuclear weapon yield) অর্জনের জন্য মাত্র ৬.২ কেজি প্লুটোনিয়ামের প্রয়োজন হতো।[40] (আরও দেখুন পারমাণবিক অস্ত্রের নকশা)। তাত্ত্বিকভাবে, অত্যন্ত উন্নত অ্যাসেম্বলি নকশা ব্যবহার করে মাত্র ৪ কেজি বা তার চেয়েও কম প্লুটোনিয়াম দিয়ে একটি পারমাণবিক বোমা তৈরি করা সম্ভব।[41]

প্লুটোনিয়াম-২৩৮ পারমাণবিক চুল্লির জন্য সম্ভাব্য আরও কার্যকর একটি আইসোটোপ, কারণ এর সংকট ভর ইউরেনিয়াম-২৩৫ এর চেয়ে কম। কন্ট্রোল রড ব্যবহার করে বিভাজন শৃঙ্খল বিক্রিয়া বন্ধ করে দিলেও এটি ক্ষয়ের মাধ্যমে প্রচুর তাপীয় শক্তি (০.৫৬ ওয়াট/গ্রাম) নির্গত করতে থাকে।[42] তবে এর উচ্চ মূল্যের (প্রতি গ্রাম প্রায় ১০০০ মার্কিন ডলার) কারণে এর ব্যবহার সীমিত। এই আইসোটোপটি কিছু মহাকাশযান ও স্টেশনের থার্মোপাইল (thermopile) এবং পানি পাতন (distillation) ব্যবস্থায় ব্যবহৃত হয়েছে। গ্যালিলিও (Galileo) এবং অ্যাপোলো (Apollo program) মহাকাশযানে (যেমন অ্যাপোলো ১৪[43]) কয়েক কিলোগ্রাম প্লুটোনিয়াম-২৩৮ অক্সাইড চালিত হিটার ছিল; এই তাপ থার্মোপাইলের মাধ্যমে বিদ্যুতে রূপান্তরিত হয়। প্লুটোনিয়াম-২৩৮ এর ক্ষয় তুলনামূলকভাবে ক্ষতিকর নয় এমন আলফা কণা উৎপন্ন করে এবং এর সাথে কোনো গামা রশ্মি (gamma ray) নির্গত হয় না। এই কারণে, হার্ট পেসমেকারে শক্তির উৎস হিসেবে প্রায় ১৬০ মিলিগ্রাম প্লুটোনিয়াম-২৩৮ ব্যবহৃত হয়, যা সাধারণ ব্যাটারির চেয়ে প্রায় ৫ গুণ বেশি সময় ধরে কাজ করে।

অ্যাক্টিনিয়াম-২২৭ নিউট্রন উৎস হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এর উচ্চ সুনির্দিষ্ট শক্তি (১৪.৫ ওয়াট/গ্রাম) এবং তাপীয়ভাবে স্থিতিশীল যৌগ তৈরির সম্ভাবনা থাকায় দূরবর্তী স্থানে ব্যবহারের জন্য দীর্ঘস্থায়ী থার্মোইলেকট্রিক জেনারেটরে এটি বেশ আকর্ষণীয়। রাসায়নিক গবেষণায় তেজস্ক্রিয়তার (radioactivity) নির্দেশক হিসেবে অ্যাক্টিনিয়াম-২২৮ ব্যবহৃত হয়, কারণ এটি উচ্চ-শক্তির ইলেকট্রন (২.১৮ MeV) নির্গত করে যা সহজেই শনাক্ত করা যায়। শিল্প ও চিকিৎসাক্ষেত্রে তীব্র গামা-উৎস হিসেবে অ্যাক্টিনিয়াম-২২৮ ও রেডিয়াম-২২৮ এর মিশ্রণ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।[29]

টেকসই স্ফটিক ম্যাট্রিক্সযুক্ত স্বয়ংক্রিয়ভাবে উজ্জ্বল অ্যাক্টিনাইড-ডোপড পদার্থের উন্নয়ন অ্যাক্টিনাইড ব্যবহারের একটি নতুন ক্ষেত্র। কিছু কাচ ও স্ফটিকের মধ্যে আলফা-নিঃসরণকারী রেডিওনিউক্লাইড যোগ করলে তা থেকে আলোক বিচ্ছুরণ (luminescence) ঘটতে পারে।[44]

বিষক্রিয়া

কাগজ, অ্যালুমিনিয়াম এবং সীসার ইটের মধ্য দিয়ে বিকিরণ প্রবেশের একটি পরিকল্পিত চিত্র

তেজস্ক্রিয় পদার্থ মানুষের স্বাস্থ্যের ক্ষতি করতে পারে: (১) স্থানীয় ত্বকের দূষণ, (২) তেজস্ক্রিয় আইসোটোপ গ্রহণের ফলে অভ্যন্তরীণ সংস্পর্শ এবং (৩) বিটা কণা (Beta particle) ও গামা রশ্মির (Gamma ray) মাধ্যমে বাহ্যিক অতিরিক্ত বিকিরণ। রেডিয়াম ও ট্রান্সইউরেনিয়াম মৌলগুলোর পাশাপাশি অ্যাক্টিনিয়াম উচ্চ সুনির্দিষ্ট আলফা বিকিরণ (Alpha radiation) ক্ষমতা সম্পন্ন অন্যতম বিপজ্জনক তেজস্ক্রিয় বিষ। অ্যাক্টিনিয়ামের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্য হলো এটি হাড়ের উপরিস্তরে জমা হতে পারে এবং দীর্ঘকাল সেখানে থেকে যায়। বিষক্রিয়ার প্রাথমিক পর্যায়ে অ্যাক্টিনিয়াম যকৃতে (liver) জমা হয়। অ্যাক্টিনিয়ামের আরেকটি বিপদ হলো এটি শরীর থেকে নির্গত হওয়ার আগেই তেজস্ক্রিয় ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। পরিপাকতন্ত্র থেকে অ্যাক্টিনিয়ামের শোষণ (adsorption) রেডিয়ামের তুলনায় অনেক কম (প্রায় ০.০৫%)।[29]

প্রোট্যাক্টিনিয়াম শরীরে প্রবেশ করলে তা বৃক্ক (kidney) ও হাড়ে জমা হয়। মানবদেহে প্রোট্যাক্টিনিয়ামের সর্বোচ্চ নিরাপদ মাত্রা হলো ০.০৩ মাইক্রোকিউরি (Curie), যা ০.৫ মাইক্রোগ্রাম প্রোট্যাক্টিনিয়াম-২৩১ এর সমান। অ্যারোসল হিসেবে বাতাসে উপস্থিত এই আইসোটোপটি হাইড্রোসায়ানিক অ্যাসিডের (hydrocyanic acid) চেয়ে ২৫ কোটি গুণ বেশি বিষাক্ত।

প্লুটোনিয়াম বাতাস, খাদ্য বা রক্তের মাধ্যমে (যেমন কোনো ক্ষতের মাধ্যমে) শরীরে প্রবেশ করলে তা মূলত ফুসফুস, যকৃৎ ও হাড়ে জমা হয় এবং কয়েক দশক ধরে সেখানে থেকে যায়। প্লুটোনিয়াম শরীরে দীর্ঘকাল থাকার অন্যতম কারণ হলো পানিতে এর স্বল্প দ্রবণীয়তা। প্লুটোনিয়ামের কিছু আইসোটোপ আয়নাইজিং আলফা বিকিরণ নির্গত করে, যা পার্শ্ববর্তী কোষগুলোর ক্ষতি করে। কুকুরের শরীরে শিরায় ইনজেকশনের মাধ্যমে প্লুটোনিয়াম প্রয়োগের ৩০ দিন পর এর মধ্যক মারণ মাত্রা (median lethal dose বা LD50) হলো প্রতি কেজি দৈহিক ওজনের জন্য ০.৩২ মিলিগ্রাম। সেই হিসেবে ৭০ কেজি ওজনের একজন মানুষের জন্য মারণ মাত্রা প্রায় ২২ মিলিগ্রাম; শ্বাস-প্রশ্বাসের মাধ্যমে প্রবেশের ক্ষেত্রে এই পরিমাণ প্রায় চার গুণ বেশি হতে পারে। অন্য একটি হিসাব অনুযায়ী, প্লুটোনিয়াম রেডিয়ামের চেয়ে ৫০ গুণ কম বিষাক্ত, তাই শরীরে প্লুটোনিয়ামের গ্রহণযোগ্য মাত্রা হওয়া উচিত ৫ মাইক্রোগ্রাম বা ০.৩ মাইক্রোকিউরি। এই পরিমাণ অণুবীক্ষণ যন্ত্রের নিচে প্রায় অদৃশ্য। প্রাণীদের ওপর পরীক্ষার পর এই সর্বোচ্চ গ্রহণযোগ্য মাত্রা কমিয়ে ০.৬৫ মাইক্রোগ্রাম বা ০.০৪ মাইক্রোকিউরিতে আনা হয়েছে। প্রাণীদের ওপর গবেষণায় দেখা গেছে যে, প্লুটোনিয়াম শরীরে প্রবেশের সবচেয়ে বিপজ্জনক পথ হলো শ্বাস গ্রহণ, যার মাধ্যমে শ্বাস নেওয়া পদার্থের ৫-২৫% শরীরে থেকে যায়। প্লুটোনিয়াম যৌগের কণার আকার ও দ্রবণীয়তার ওপর নির্ভর করে এটি ফুসফুস বা লসিকা তন্ত্রে (lymphatic system) জমা হয়, অথবা রক্তে শোষিত হয়ে যকৃৎ ও হাড়ে পৌঁছায়। খাদ্যের মাধ্যমে দূষণ হওয়ার সম্ভাবনা সবচেয়ে কম। এক্ষেত্রে দ্রবণীয় যৌগের মাত্র ০.০৫% এবং অদ্রবণীয় যৌগের ০.০১% রক্তে শোষিত হয়, বাকিটা শরীর থেকে বেরিয়ে যায়। ক্ষতিগ্রস্ত ত্বকের সংস্পর্শে এলে প্রায় ১০০% প্লুটোনিয়াম শরীরে থেকে যেতে পারে।[45]

পারমাণবিক জ্বালানি, সিল করা তেজস্ক্রিয় উৎস বা স্বয়ংক্রিয়ভাবে উজ্জ্বল স্ফটিকের মতো উন্নত পদার্থে অ্যাক্টিনাইড ব্যবহারের অনেক সম্ভাব্য সুবিধা রয়েছে। তবে একটি গুরুতর উদ্বেগের বিষয় হলো অ্যাক্টিনাইডের অত্যন্ত উচ্চ তেজস্ক্রিয় বিষক্রিয়া এবং পরিবেশে এদের স্থানান্তর।[46] আধুনিক নিরাপত্তা মান অনুযায়ী এমওএক্স (MOX) জ্বালানি এবং সিল করা তেজস্ক্রিয় উৎসে রাসায়নিকভাবে অস্থিতিশীল অ্যাক্টিনাইড ব্যবহার করা অনুচিত। নিরাপদ সংরক্ষণ, ব্যবহার এবং চূড়ান্ত নিষ্পত্তির জন্য স্থিতিশীল ও টেকসই অ্যাক্টিনাইড-ধারণকারী পদার্থ তৈরি করা একটি বড় চ্যালেঞ্জ। এক্ষেত্রে টেকসই স্ফটিক দশায় অ্যাক্টিনাইডের কঠিন দ্রবণ (solid solution) প্রয়োগ করা অত্যন্ত জরুরি।[44]

আরও দেখুন

নোট

  1. ↑ নোবেলিয়াম এবং লরেনসিয়াম প্রায় একই সময়ে সোভিয়েত এবং আমেরিকান বিজ্ঞানীদের দ্বারা আবিষ্কৃত হয়েছিল

তথ্যসূত্র

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 Theodore Gray. (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. 240. Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2.
  2. ↑ (1 August 2018). Actinoid element. britannica.com.
  3. ↑ Neil G. Connelly. (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry. 52. Royal Society of Chemistry. ISBN 978-0-85404-438-2.
  4. ↑ (2015). The positions of lanthanum (actinium) and lutetium (lawrencium) in the periodic table: an update. Foundations of Chemistry. 17 23–31. doi:10.1007/s10698-015-9216-1.
  5. ↑ (18 January 2021). "Provisional Report on Discussions on Group 3 of the Periodic Table". Chemistry International. 43 (1) 31–34. doi:10.1515/ci-2021-0115.
  6. ↑ (2022). "Chemistry of superheavy transition metals". Journal of Coordination Chemistry. 75 (17–18) 2287–2307. doi:10.1080/00958972.2022.2084394.
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 Greenwood, p. 1250
  8. ↑ (1956). "Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris". Physical Review. 102 (1) 180–182. doi:10.1103/PhysRev.102.180.
  9. ↑ Greenwood, p. 1252
  10. ↑ Myasoedov, p. 7
  11. ↑ E. Fermi. (1934). "Possible Production of Elements of Atomic Number Higher than 92". Nature. 133 (3372) 898–899. doi:10.1038/133898a0.
  12. ↑ (2001). The historical development of quantum theory. 966. Springer. ISBN 978-0-387-95086-0.
  13. ↑ Seaborg, G. T.. (1994). "Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths". 18 – Lanthanides/Actinides: Chemistry 4–6, 10–14. Elsevier.
  14. ↑ (1959). The first isolations of the transuranium elements: A historical survey. Journal of Chemical Education. 36 (7) 340. doi:10.1021/ed036p340.
  15. ↑ Myasoedov, p. 9
  16. ↑ Myasoedov, p. 14
  17. ↑ Martin Heinrich Klaproth. (1789). Chemische Untersuchung des Uranits, einer neuentdeckten metallischen Substanz. Chemische Annalen. 2 387–403.
  18. ↑ E.-M. Péligot. (1842). Recherches Sur L'Uranium. Annales de chimie et de physique. 5 (5) 5–47.
  19. ↑ Ingmar Grenthe. (2006). "The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements". 253–698. ISBN 978-1-4020-3555-5. doi:10.1007/1-4020-3598-5_5.
  20. ↑ K. Zimmerman, Ann., 213, 290 (1882); 216, 1 (1883); Ber. 15 (1882) 849
  21. ↑ Golub, p. 214
  22. ↑ Berzelius, J. J.. (1829). Untersuchung eines neues Minerals und einer darin erhalten zuvor unbekannten Erde (Investigation of a new mineral and of a previously unknown earth contained therein). Annalen der Physik und Chemie. 16 (7) 385–415. doi:10.1002/andp.18290920702. (modern citation: Annalen der Physik, vol. 92, no. 7, pp. 385–415)
  23. ↑ Berzelius, J. J.. (1829). Undersökning af ett nytt mineral (Thorit), som innehåller en förut obekant jord" (Investigation of a new mineral (thorite), as contained in a previously unknown earth). Kungliga Svenska Vetenskaps Akademiens Handlingar (Transactions of the Royal Swedish Science Academy). 1–30.
  24. ↑ André-Louis Debierne. (1899). Sur un nouvelle matière radio-active. Comptes Rendus. 129 593–595.
  25. ↑ André-Louis Debierne. (1900–1901). Sur un nouvelle matière radio-actif – l'actinium. Comptes Rendus. 130 906–908.
  26. ↑ H. W. Kirby. (1971). "The Discovery of Actinium". Isis. 62 (3) 290–308. doi:10.1086/350760.
  27. ↑ J. P. Adloff. (2000). "The centenary of a controversial discovery: actinium". Radiochim. Acta. 88 (3–4_2000) 123–128. doi:10.1524/ract.2000.88.3-4.123.
  28. ↑ Golub, p. 213
  29. ↑ 29.0 29.1 29.2 (1982). "Actinium". Nauka.
  30. ↑ (1952). "Letters". Journal of Chemical Education. 29 (11) 581. doi:10.1021/ed029p581.2.
  31. ↑ George B. Kauffman. (1997). "Victor Moritz Goldschmidt (1888–1947): A Tribute to the Founder of Modern Geochemistry on the Fiftieth Anniversary of His Death". The Chemical Educator. 2 (5) 1–26. doi:10.1007/s00897970143a.
  32. ↑ John Emsley. (2001). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. 347–349. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
  33. ↑ (1913). Über die komplexe Natur des Ur X. Naturwissenschaften. 1 (14) 339. doi:10.1007/BF01495360.
  34. ↑ (1913). "Über das Uran X2-das neue Element der Uranreihe". Physikalische Zeitschrift. 14 877–84.
  35. ↑ 35.0 35.1 Greenwood, p. 1251
  36. ↑ Edwin McMillan. (1940). "Radioactive Element 93". Physical Review. 57 (12) 1185–1186. doi:10.1103/PhysRev.57.1185.2.
  37. ↑ (1971). "Analytical chemistry of neptunium". Nauka.
  38. ↑ (2008). Universal Alchemy. Vokrug Sveta. 2811 (4).
  39. ↑ David L. Heiserman. (1992). Exploring Chemical Elements and their Compounds. 338. TAB Books. ISBN 978-0-8306-3018-9.
  40. ↑ John Malik. (September 1985). The Yields of the Hiroshima and Nagasaki Explosions. Table VI. Los Alamos.
  41. ↑ (1998). Nuclear Weapon Design. Federation of American Scientists.
  42. ↑ John Holdren and Matthew Bunn Nuclear Weapons Design & Materials. Project on Managing the Atom (MTA) for NTI. 25 November 2002
  43. ↑ Apollo 14 Press Kit – 01/11/71 সংরক্ষিত সংস্করণ, NASA, pp. 38–39
  44. ↑ 44.0 44.1 (2010). Crystalline Materials for Actinide Immobilisation. World Scientific. ISBN 978-1-84816-418-5.
  45. ↑ (2003). "Plutonium". 1. VNIIEF. ISBN 978-5-9515-0024-3.
  46. ↑ (2005). An Introduction to Nuclear Waste Immobilisation. Elsevier. ISBN 978-0-08-044462-8.

গ্রন্থপঞ্জি

  • Golub, A. M.. (1971). "Общая и неорганическая химия (সাধারণ ও অজৈব রসায়ন)". 2.
  • Myasoedov, B.. (1972). "Analytical chemistry of transplutonium elements". Nauka. ISBN 978-0-470-62715-0.

বহিঃসংযোগ

[[Category:Periodic table

উৎস: ইংরেজি উইকিপিডিয়ার “Actinide” নিবন্ধের অনুবাদ। মূল নিবন্ধ: https://en.wikipedia.org/wiki/Actinide এই অনুবাদটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে প্রস্তুত করা হয়েছে।

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=অ্যাক্টিনাইড&oldid=12127"