मैडम मैरी क्यूरी (Madame Marie Curie) का नाम, आप में से कई लोगों ने सुना होगा। वे इतिहास की इकलौती ऐसी महिला हैं, जिन्हें दो बार नोबेल पुरस्कार (Nobel Prize) दिया गया है। 1898 में, मैरी क्यूरी (Marie Curie) और उनके पति, पियरे क्यूरी (Pierre Curie) ने रेडियम (Radium) नामक तत्व की खोज की। इस खोज को कैंसर के इलाज के लिए बहुत महत्वपूर्ण माना जाता है। लेकिन क्या आप जानते हैं कि 'क्यूरियम' (Curium) नामक एक तत्व का नाम, भी मैरी क्यूरी और पियरे क्यूरी के सम्मान में रखा गया है? यह एक ट्रांसयूरेनियम तत्व (Transuranium Element) है। परमाणु विज्ञान और चिकित्सा अनुसंधान में क्यूरियम को बहुत ही उपयोगी माना जाता है। आज के इस लेख में, हम क्यूरियम की विशेषताओं और इसके विभिन्न उपयोगों के बारे में जानेंगे। साथ ही, हम इसके अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुणों पर भी चर्चा करेंगे।
क्यूरियम का निर्माण, सबसे पहले 1944 में ग्लेन टी. सीबॉर्ग (Glenn T. Seaborg), राल्फ़ ए. जेम्स (Ralph A. James) और अल्बर्ट घियोर्सो (Albert Ghiorso) द्वारा किया गया था। वे कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले (University of California, Berkeley) में काम करते थे। क्यूरियम बनाने के लिए, उन्होंने प्लूटोनियम-239 (Plutonium-239) परमाणुओं पर अल्फ़ा कणों (Alpha Particles) की बमबारी की। इन कणों को साइक्लोट्रॉन (Cyclotron) नामक मशीन में गति दी गई। इस प्रक्रिया से क्यूरियम-242 (Curium-242) और एक मुक्त न्यूट्रॉन (Neutron) का उत्पादन हुआ।
क्यूरियम-242 का आधा जीवन (Half-Life) लगभग 163 दिन का होता है। यह अल्फ़ा क्षय (Alpha Decay) या स्वतःस्फूर्त विखंडन (Spontaneous Fission) नामक प्रक्रिया के माध्यम से प्लूटोनियम-238 (Plutonium-238) में विघटित हो जाता है। क्यूरियम का सबसे स्थिर रूप क्यूरियम-247 (Curium-247) होता है। इसका आधा जीवन लगभग 15,600,000 वर्ष होता है। अर्ध-आयु (Half-Life) शब्द का उपयोग परमाणु भौतिकी (Nuclear Physics) और रसायन विज्ञान में रेडियोधर्मी पदार्थ (Radioactive Material) के नमूने के आधे हिस्से को क्षय होने या किसी अन्य पदार्थ में बदलने में लगने वाले समय का वर्णन करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, जब हम कहते हैं कि क्यूरियम-242 का अर्ध-आयु लगभग 163 दिन है, तो इसका मतलब है कि यदि आप 100 ग्राम क्यूरियम-242 से शुरू करते हैं, तो 163 दिनों के बाद, आपके पास लगभग 50 ग्राम क्यूरियम-242 शेष रहेगा।
क्यूरियम, खोजा गया तीसरा ट्रांसयूरेनियम तत्व (Transuranium Element) है। हालांकि यह आवर्त सारणी (Periodic Table) में अमेरिसियम (Americium) के बाद आता है। इसकी पहचान सीबॉर्ग, जेम्स और घियोर्सो ने 1944 में शिकागो विश्वविद्यालय (University of Chicago) में युद्धकालीन धातुकर्म प्रयोगशाला (Metallurgical Laboratory) में की थी। उन्होंने बर्कले, कैलिफ़ोर्निया (Berkeley, California) में 60 इंच के साइक्लोट्रॉन (Cyclotron) में प्लूटोनियम-239 (Plutonium-239) पर हीलियम-आयन (Helium Ions) बमबारी का अनुप्रयोग किया। 1947 में, वर्नर (Werner) और पर्लमैन (Perlman) ने हाइड्रॉक्साइड (Hydroxide) के रूप में क्यूरियम-242 (Curium-242) की दृश्यमान मात्रा (30 माइक्रोग्राम) को अलग किया।
1950 में, क्रेन (Crane), वॉलमैन (Wollman) और कनिंघम (Cunningham) ने पाया कि क्यूरियम फ़्लोराइड (CmF₃) के छोटे नमूनों के चुंबकीय गुण गैडोलीनियम फ़्लोराइड (Gadolinium Fluoride, GdF₃) के समान थे। इस खोज ने वैज्ञानिकों को क्यूरियम की इलेक्ट्रॉनिक संरचना (Electronic Structure) को समझने में मदद की। 1951 में, इन शोधकर्ताओं ने पहली बार क्यूरियम को उसके शुद्ध रूप में बनाया। आज, हम क्यूरियम के चौदह समस्थानिकों (Isotopes) के बारे में जानते हैं, जिनका द्रव्यमान 237 से 251 तक है। इनमें से सबसे स्थिर समस्थानिक, क्यूरियम-247 (Curium-247), का आधा जीवन 16 मिलियन वर्ष का होता है। क्यूरियम एक रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक (Cm) और परमाणु क्रमांक 96 होता है। यह एक्टिनाइड्स (Actinides) नामक समूह से संबंधित है और आवर्त सारणी की सातवीं पंक्ति में पाया जाता है। क्यूरियम का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (Relative Atomic Mass) लगभग 247 होता है। यह सिल्वर रंग (Silver-Colored) का एक धात्विक तत्व (Metallic Element) है। कमरे के तापमान (20°C) पर इसका घनत्व 13.51 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर (g/cm³) होता है।
क्यूरियम 298 K (25°C) पर ठोस अवस्था में होता है। यह 1340°C (2453°F) पर पिघलता है, और लगभग 3400 K (3100°C या 5600°F) पर उबलने लगता है। क्यूरियम के 10 ज्ञात समस्थानिक (Isotopes) हैं, जिनमें सबसे महत्वपूर्ण 243Cm और 248Cm हैं। क्यूरियम का इलेक्ट्रॉन विन्यास (Electron Configuration) [Rn] 5f⁷ 6d¹ 7s² होता है। इसका मतलब है कि क्यूरियम इलेक्ट्रॉनों की एक विशिष्ट व्यवस्था (Specific Arrangement of Electrons) होती है। क्यूरियम में आमतौर पर +3 की ऑक्सीकरण अवस्था (Oxidation State) होती है, लेकिन इसमें +6, +4 और +2 की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ भी हो सकती हैं। इसकी आयनीकरण ऊर्जा (Ionization Energy) 6.02 eV है। आयनीकरण ऊर्जा इस बात का माप है कि एक इलेक्ट्रॉन (Electron) को हटाने के लिए इसे कितनी ऊर्जा की आवश्यकता पड़ती है। पॉलिंग पैमाने (Pauling Scale) पर क्यूरियम की विद्युत ऋणात्मकता (Electronegativity) 1.3 है। विद्युत ऋणात्मकता दर्शाती है कि यह इलेक्ट्रॉनों को कितनी दृढ़ता से आकर्षित करता है। इसका CAS रजिस्ट्री नंबर (CAS Registry Number) 7440-51-9 है, और इसका केमस्पाइडर आईडी (ChemSpider ID) 22415 है।
क्यूरियम एक अत्यंत दुर्लभ तत्व है। इसकी अभी तक बहुत छोटी मात्रा का ही उत्पादन किया जा सका है, इस मात्रा को आप मिलीग्राम में माप सकते हैं। इस वजह से, अभी तक क्यूरियम का कोई व्यावसायिक उपयोग नहीं हो पाया है। हालाँकि, भविष्य में इसका उपयोग, रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (Radioisotope Thermoelectric Generator) नामक विशेष जनरेटर में किया जा सकता है। वर्तमान में, क्यूरियम का उपयोग मुख्य रूप से वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए ही किया जाता है।
वैज्ञानिकों ने क्यूरियम के कई यौगिक बनाए हैं। इनमें क्यूरियम डाइऑक्साइड (CmO₂), क्यूरियम ट्राइऑक्साइड (Cm₂O₃), क्यूरियम ब्रोमाइड (CmBr₃), क्यूरियम क्लोराइड (CmCl₃), क्यूरियम टेट्राफ़्लोराइड (CmF₄) और क्यूरियम आयोडाइड (CmI₃) शामिल हैं। क्यूरियम का उपयोग रेडियोआइसोटोप थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर (Radioisotope Thermoelectric Generator) में ईंधन (Fuel) के रूप में भी किया जाता है। यह अल्फा पार्टिकल एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर (Alpha Particle X-ray Spectrometer) में अल्फ़ा कणों (Alpha Particles) के स्रोत के रूप में कार्य करता है। ये ए पी एक्स एस (APXS) उपकरण अंतरिक्ष की खोज (Space Exploration) के लिए उपयोगी साबित होते हैं। इनका उपयोग, कई मंगल रोवर्स (Mars Rovers) में भी किया गया है।
इसके अतिरिक्त क्यूरियम, यूरेनियम (Uranium) से भारी नए तत्वों के निर्माण (Synthesis of Heavier Elements) में भी मदद करता है। क्यूरियम ऊष्मा ऊर्जा (Thermal Energy) उत्पन्न करता है, जिसे विद्युत ऊर्जा (Electrical Energy) में बदला जा सकता है। अपने इस गुण के कारण क्यूरियम को उन उपकरणों (Devices) के लिए उपयोगी माना जाता है, जिन्हें लंबे समय तक चलने वाली बैटरी (Long-lasting Batteries) की आवश्यकता होती है।
संदर्भ
https://tinyurl.com/279n2xzp
https://tinyurl.com/yje9dk52
https://tinyurl.com/279n2xzp
चित्र संदर्भ
1. मंगल रोवर और क्यूरियम की परमाणु संख्या ( Atomic Number - 96 ) को संदर्भित करता एक चित्रण (wikimedia, flickr)
2. मैडम मैरी क्यूरी को संदर्भित करता एक चित्रण (flickr)
3. तत्वों की आवर्त सारणी (Periodic table) में, 96 परमाणु संख्या वाले तत्व क्यूरियम के लिए, इलेक्ट्रॉन शेल आरेख (electron shell diagram) को संदर्भित करता एक चित्रण (wikimedia)
4. 420 एन एम (nm) प्रकाश के साथ विकिरण पर Cm(HDPA)3·H2O क्रिस्टल की फोटोलुमिनेसेंस को संदर्भित करता एक चित्रण (wikimedia)
5. मंगल अन्वेषण रोवर में लगे हुए अल्फ़ा-कण एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर को संदर्भित करता एक चित्रण (wikimedia)
