फ्रैनशियम: Difference between revisions

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===पेरे का विश्लेषण===
===पेरे का विश्लेषण===
एका-सीज़ियम की खोज 7 जनवरी, 1939 को पेरिस में [[ क्यूरी संस्थान (पेरिस) ]] के मार्गुराईट पेरे ने की थी।<ref name=chemeducator/>जब उन्होंने एक्टीनियम-227 के एक नमूने को शुद्ध किया जिसमें 220 keV की क्षय ऊर्जा होने की सूचना मिली थी। पेरे ने 80 keV से कम ऊर्जा स्तर वाले क्षय कणों को देखा। पेरे ने सोचा कि यह क्षय गतिविधि पहले अज्ञात क्षय उत्पाद के कारण हो सकती है, जिसे शुद्धिकरण के दौरान अलग किया गया था, लेकिन शुद्ध एक्टिनियम -227 से फिर से उभरा। विभिन्न परीक्षणों ने अज्ञात तत्व के [[थोरियम]], रेडियम, लेड, बिस्मथ या थैलियम होने की संभावना को समाप्त कर दिया। नए उत्पाद ने एक क्षार धातु के रासायनिक गुणों को प्रदर्शित किया (जैसे कि सीज़ियम लवण के साथ मैथुन करना), जिससे पेरे को विश्वास हो गया कि यह तत्व 87 था, जो एक्टिनियम -227 के अल्फा क्षय द्वारा निर्मित था।<ref name="chemeducator" />पेरे ने फिर एक्टिनियम -227 में अल्फा क्षय के लिए बीटा क्षय के अनुपात को निर्धारित करने का प्रयास किया। उसके पहले परीक्षण ने अल्फा ब्रांचिंग को 0.6% पर रखा, एक आंकड़ा जिसे उसने बाद में संशोधित कर 1% कर दिया।<ref name="mcgraw" />
एका-सीज़ियम की खोज 7 जनवरी, 1939 को पेरिस में [[ क्यूरी संस्थान (पेरिस) ]] के मार्गुराईट पेरे ने की थी।<ref name=chemeducator/> जब उन्होंने एक्टीनियम-227 के एक नमूने को शुद्ध किया था जिसमें 220 केवी  की क्षय ऊर्जा होने की सूचना मिली थी। पेरे ने 80 केवी  से कम ऊर्जा स्तर वाले क्षय कणों को देखा था। पेरे ने सोचा कि यह क्षय गतिविधि पहले अज्ञात क्षय उत्पाद के कारण हो सकती है, जिसे शुद्धिकरण के समय अलग किया जाता है, लेकिन शुद्ध एक्टिनियम -227 से फिर से उभरा आता है और इस प्रकार विभिन्न परीक्षणों में अज्ञात तत्व के [[थोरियम]], रेडियम, लेड, बिस्मथ या थैलियम होने की संभावना को समाप्त कर दिया है। नए उत्पाद में क्षार धातु के रासायनिक गुणों को प्रदर्शित किया जाता है, जैसे कि सीज़ियम लवण के साथ कोप्रेसिपिटेशन किया जाता है जिससे पेरे को विश्वास हो गया कि यह तत्व 87 के रूप में  था, जो एक्टिनियम -227 के अल्फा क्षय द्वारा निर्मित था।<ref name="chemeducator" /> पेरे ने फिर एक्टिनियम -227 में अल्फा क्षय के लिए बीटा क्षय के अनुपात को निर्धारित करने का प्रयास किया था। उसके पहले परीक्षण ने अल्फा शाखा को 0.6% पर रखा दिया और इस प्रकार एक आंकड़ा जिसे उसने बाद में संशोधित कर 1% कर दिया गया है।<ref name="mcgraw" />


पेरे ने नए समस्थानिक  एक्टिनियम-के नाम दिया (इसे अब फ्रैंशियम -223 कहा जाता है)<ref name="chemeducator" />और 1946 में, उन्होंने अपने नए खोजे गए तत्व के लिए कैटियम (Cm) नाम प्रस्तावित किया, क्योंकि उनका मानना ​​था कि यह तत्वों का सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मकता धनायन है। पेरे के पर्यवेक्षकों में से एक इरेने जोलियोट-क्यूरी ने इस नाम का विरोध किया, क्योंकि इसका अर्थ [[कटियन]] के अतिरिक्त बिल्ली था; इसके  अतिरिक्त , प्रतीक उस प्रतीक के साथ मेल खाता था जिसे तब से [[ अदालत ]] को सौंपा गया था।<ref name="chemeducator" />पेरे ने फ़्रांस के बाद फ्रेंशियम का सुझाव दिया। यह नाम आधिकारिक रूप से 1949 में [[शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ]] (IUPAC) द्वारा अपनाया गया था।<ref name="andyscouse" />[[गैलियम]] के बाद फ्रांस के नाम पर रखा जाने वाला दूसरा तत्व बन गया। इसे प्रतीक एफए सौंपा गया था, लेकिन उसके बाद शीघ्र ही इस संक्षिप्त नाम को वर्तमान फ्रा में संशोधित किया गया था।<ref name="hackh">{{Cite book| last = Grant| first = Julius| contribution = Francium| date = 1969| title = हैक का रासायनिक शब्दकोश| pages = 279–280| publisher = McGraw-Hill| isbn = 978-0-07-024067-4}}</ref> [[हेफ़नियम]] और [[ रेनीयाम ]] के बाद संश्लेषित होने के अतिरिक्त  फ्रांसियम प्रकृति में खोजा गया अंतिम तत्व था।<ref name="chemeducator" />1970 और 1980 के दशक में [[CERN]] में [[सिल्वेन लिबरमैन]] और उनकी टीम द्वारा फ्रैनशियम की संरचना में और शोध किया गया था।<ref>{{cite web
पेरे ने नए समस्थानिक  एक्टिनियम का नाम दिया है, इसे अब फ्रैंशियम -223 के रूप में जाना जाता है<ref name="chemeducator" /> और इस प्रकार 1946 में, उन्होंने अपने नए खोजे गए तत्व के लिए कैटियम (Cm) का नाम प्रस्तावित किया, क्योंकि उनका मानना ​​था कि यह तत्वों का सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मकता धनायन है। पेरे के पर्यवेक्षकों में से एक इरेने जोलियोट-क्यूरी ने इस नाम का विरोध किया, क्योंकि इसका अर्थ [[कटियन]] के अतिरिक्त कैट था और इसके  अतिरिक्त प्रतीक उस प्रतीक के साथ मेल खाता था जिसे बाद में [[ अदालत | क्यूरियम]] को सौंपा गया था।<ref name="chemeducator" /> पेरे ने फ़्रांस के बाद फ्रेंशियम का सुझाव दिया। यह नाम आधिकारिक रूप से 1949 में [[शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ]] (आईयूपीएसी) द्वारा अपनाया गया था।<ref name="andyscouse" /> [[गैलियम]] के बाद फ्रांस के नाम पर रखा जाने वाला दूसरा तत्व बन गया था। इसे प्रतीक Fa को सौंपा गया था, लेकिन उसके बाद शीघ्र ही इस संक्षिप्त नाम को वर्तमान Fr में संशोधित किया गया था।<ref name="hackh">{{Cite book| last = Grant| first = Julius| contribution = Francium| date = 1969| title = हैक का रासायनिक शब्दकोश| pages = 279–280| publisher = McGraw-Hill| isbn = 978-0-07-024067-4}}</ref> [[हेफ़नियम]] और [[ रेनीयाम ]] के बाद संश्लेषित होने के अतिरिक्त  फ्रांसियम प्रकृति में खोजा गया अंतिम तत्व के रूप में था।<ref name="chemeducator" /> फ्रैनशियम की संरचना  के बारे में अन्य लोगों ने 1970 और 1980 के दशक में [[CERN|सीईआरएन]] में [[सिल्वेन लिबरमैन]] और उनकी टीम द्वारा शोध किया गया था।<ref>{{cite web
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[[File:Pichblende.jpg|thumb|[[यूरेनियम]] के इस नमूने में लगभग 100,000 परमाणु (3.7{{e|-17}} g) फ्रैंशियम-223 किसी भी समय।<ref name="nbb" />|alt=किसी न किसी सतह के साथ पदार्थ का चमकदार धूसर 5-सेंटीमीटर टुकड़ा।]]

Revision as of 01:26, 6 June 2023

Francium, 87Fr
Francium
उच्चारण/ˈfrænsiəm/ ​(FRAN-see-əm)
जन अंक[223]
Francium in the periodic table
Hydrogen Helium
Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon
Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon
Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton
Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon
Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon
Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Cs
↑
Fr
↓
(Uue)
radon ← francium → radium
Atomic number (Z)87
समूहgroup 1: hydrogen and alkali metals
अवधिperiod 7
ब्लॉक  s-block
ऋणावेशित सूक्ष्म अणु का विन्यास[Rn] 7s1
प्रति शेल इलेक्ट्रॉन2, 8, 18, 32, 18, 8, 1
भौतिक गुण
Phase at STPsolid
गलनांक300 K ​(27 °C, ​81 °F)
क्वथनांक950 K ​(677 °C, ​1251 °F)
Density (near r.t.)2.48 g/cm3 (estimated)[1]
Vapor pressure (extrapolated)
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 404 454 519 608 738 946
परमाणु गुण
ऑक्सीकरण राज्य+1 (a strongly basic oxide)
इलेक्ट्रोनगेटिविटीPauling scale: >0.79
Ionization energies
  • 1st: 393 kJ/mol[2]
सहसंयोजक त्रिज्या260 pm (extrapolated)
[वैन डेर वाल्स रेडियस]]348 pm (extrapolated)
अन्य गुण
प्राकृतिक घटनाfrom decay
क्रिस्टल की संरचना ​body-centered cubic (bcc)
Body-centered cubic crystal structure for francium

(extrapolated)
ऊष्मीय चालकता15 W/(m⋅K) (extrapolated)
विद्युत प्रतिरोधकता3 µΩ⋅m (calculated)
चुंबकीय आदेशParamagnetic
CAS नंबर7440-73-5
History
नामीafter France, homeland of the discoverer
खोज और पहला अलगावMarguerite Perey (1939)
Iso­tope Abun­dance Half-life (t1/2) Decay mode Pro­duct
 Category: Francium
| references

फ्रांसियम एक रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक (रसायन विज्ञान) Fr और परमाणु संख्या 87 है। यह रेडियोधर्मी तत्व है; इसका सबसे स्थिर समस्थानिक फ्रैंशियम-223 का आधा जीवन केवल 22 मिनट का होता है। जो मूल रूप से एक्टिनियम के नाम से जाना जाता है जो प्राकृतिक क्षय श्रृंखला के रूप में दिखाई देता है। यह दूसरा सबसे अधिक विद्युत घनात्मक तत्व के रूप में है, और इस प्रकार केवल सीज़ियम के पीछे, और प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तत्व एस्टाटिन के बाद रासायनिक तत्वों की प्रचुरता के रूप में है। फ्रैन्शियम के समस्थानिक जल्दी से एस्टैटिन, रेडियम और रेडॉन में क्षय हो जाते हैं। फ्रांसियम परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक संरचना [Rn] 7s1 के रूप में होती है और इस तत्व को क्षार धातु के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

बल्क फ्रेंशियम कभी नहीं देखा गया है। इसकी आवर्त सारणी के कॉलम में अन्य तत्वों की सामान्य उपस्थिति के कारण यह मान लिया गया है कि यदि पर्याप्त मात्रा में ठोस या तरल के रूप में देखा जा सके और इस प्रकार एक साथ एकत्र किया जा सकता है, तो फ्रैंशियम अत्यधिक प्रतिक्रियाशील धातु के रूप में दिखाई देता है। इस तरह के नमूने को प्राप्त करना बहुत असंभव है क्योंकि इसके छोटे आधे जीवन के परिणामस्वरूप निकलने वाली सड़न की चरम गर्मी के कारण तत्व के एक दर्शनीय मात्रा का वाष्पीकृत कर देती है।

फ्रांसियम की खोज मारगुएराइट पेरे ने की थी[3] 1939 में फ्रांस में इस तत्व को अपना नाम मिला था।[4] इसकी खोज से पहले, आवर्त सारणी में सीज़ियम के नीचे इसके अनुमानित अस्तित्व के कारण फ्रेंशियम को मेंडेलीव के अनुमानित तत्वों-सीज़ियम या एकैसियम के रूप में संदर्भित किया गया था। यह संश्लेषण के अतिरिक्त प्रकृति में पहली बार खोजा गया अंतिम तत्व के रूप में था।[note 1] और इस प्रकार प्रयोगशाला के बाहर फ्रांसियम अत्यंत दुर्लभ रूप में होता है और इसमें यूरेनियम अयस्कों में पाये जाने वाले ट्रेस की मात्रा होती है, जहां समस्थानिक फ्रेंशियम-223 यूरेनियम-235 के समूह के रूप में लगातार बनता और क्षय होता है। पृथ्वी की क्रस्ट में किसी भी समय 200–500 ग्राम जितना कम उपस्थित होता है; जबकि फ्रांसियम-223 और फ्रांसियम-221 को छोड़कर इसके अन्य समस्थानिक पूरी तरह से सिंथेटिक रूप में होते है। प्रयोगशाला में उत्पादित सबसे बड़ी मात्रा 300,000 से अधिक परमाणुओं का समूह था।[5]

विशेषताएं

फ्रांसियम प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले तत्वों में सबसे अस्थिर तत्वों में से एक होता है, इसका सबसे लंबे समय तक रहने वाला समस्थानिक फ्रेंशियम-223, का आधा जीवन केवल 22 मिनट का होता है। एकमात्र तुलनीय तत्व एस्टैटिन के रूप में होता है, जिसका सबसे स्थिर प्राकृतिक समस्थानिक एस्टैटिन-219, फ्रेंशियम-223 की अल्फा डॉटर का आधा जीवन 56 सेकंड का होता है। चूंकि सिंथेटिक एस्टैटिन-210 लंबे समय से 8.1 घंटे तक रहता है।[6] और इस प्रकार फ्रांसियम के सभी समस्थानिकों का क्षय एस्टैटिन रेडियम या रेडॉन के रूप में होता है।[6] फ्रांसियम-223 में प्रत्येक सिंथेटिक तत्व के सबसे लंबे समय तक रहने वाले समस्थानिक की तुलना में आधा जीवन कम होता है और इसमें तत्व 105, डूबिनियम के रूप में सम्मलित होता है।[7]

फ्रांसियम एक क्षार धातु के रूप में होती है, जिसके रासायनिक गुण ज्यादातर सीज़ियम के समान होते हैं।[7] एक भारी तत्व एकल रासायनिक संयोजन इलेक्ट्रॉन के साथ करता है,[8] इसका किसी भी तत्व का उच्चतम समतुल्य भार होता है।[7] लिक्विड फ़्रैन्शियम यदि बनाया जाता है तो उसके गलनांक पर 0.05092 न्यूटन (यूनिट)/m का सतही तनाव होता है।[9] फ्रांसियम का गलनांक 8.0 सेलियन (46.4 फ़ारेनहाइट) के आस-पास होने का अनुमान लगाया गया था ;[1] 27 डिग्री सेल्सियस (8° F) के मान का भी अधिकांशतः सामना किया जाता है।।[7]तत्व की अत्यधिक दुर्लभता और रेडियोधर्मिता के कारण गलनांक अनिश्चित है; दिमित्री मेंडेलीव की पद्धति पर आधारित एक अलग एक्सट्रपलेशन 20 ± 1.5 °C (68.0 ± 2.7 °F).को देते हैं। और इस प्रकार अनुमानित क्वथनांक 620 °C (1,148 °F) भी अनिश्चित रूप में होता है और अनुमान 598 °C (1,108 °F) और 677 °C (1,251 °F),के साथ ही मेंडेलीव की विधि से एक्सट्रपलेशन 640 °C (1,184 °F) का सुझाव दिया है।[1][9] फ्रांसियम का घनत्व लगभग 2.48 ग्राम/सेमी3 होने की उम्मीद है मेंडेलीव की विधि 2.4 g/cm3 एक्सट्रपलेशन के रूप में होती है.[1]

लिनस पॉलिंग का आकलन है कि पॉलिंग पैमाने पर फ्रांसियम की वैद्युतीय ऋणात्मकता 0.7 पर सेज़ियम के समान होती है, और तब से सीज़ियम का मान 0.79 तक परिष्कृत किया गया है, लेकिन फ्रांसियम के मूल्य के शोधन की अनुमति देने के लिए कोई प्रायोगिक आंकड़े नहीं है।[10] फ्रांसियम में सीज़ियम की तुलना में थोड़ी अधिक आयनीकरण ऊर्जा होती है,[11] सीज़ियम के लिए 375.7041(2) केजे/मोल के विपरीत 392.811(4) केजे/मोल के सापेक्ष प्रभावों से क्वांटम रसायन विज्ञान से अपेक्षा की जाती है और इसका अर्थ यह होता हैं कि सीजियम दोनों में कम विद्युतीय है।फ्रांसियम का सीजियम की तुलना में अधिक इलेक्ट्रान संबंध होना चाहिए और गैस-आयन को Cs आयन से अधिक ध्रुवीकरण होना चाहिए।[12]

यौगिक

फ्रांसियम के बहुत अस्थिर होने के कारण इसके लवण केवल कुछ मात्रा में ही ज्ञात होते हैं। फ्रांसियम के कई सीजियम लवणों जैसे ससियम पर्क्लोरेट के कोप्रेसिपिटेशन इत्यादि के रूप में होते है, जिसके परिणामस्वरूप थोड़ी मात्रा में फ्रैंशियम परक्लोरेट का परिणाम होता है। लॉरेंस ई. ग्लेंडेनिन और सी. एम. नेल्सन की रेडियोकैशियम सहअवक्षेपण विधि को अपनाकर इस सहअवक्षेपण का उपयोग फ्रेंशियम को अलग करने के लिए किया जाता है। इसके अतिरिक्त कई अन्य सीजियम लवणों के रूप में होते है यह आयोडेट, पिक्रेट, टारट्रेट (रूबिडीयाम टार्ट्रेट भी), क्लोरोप्लाटिनेट और सिलिकोटस्टेट के रूप में सम्मिलित होते है और इस प्रकार कई अन्य सीज़ियम लवणों के साथ अतिरिक्त रूप से कोपुलटे करता है। यह एक वाहक (रसायन विज्ञान) के रूप में एक अन्य क्षार धातु के बिना, सिलिकोटंगस्टिक एसिड के साथ और परक्लोरिक अम्ल के साथ भी मिल जाता है, जो पृथक्करण के अन्य तरीकों की ओर जाता है।[13][14]

फ्रांसियम परक्लोरेट

फ्रेंशियम क्लोराइड और सोडियम पर्क्लोरेट की प्रतिक्रिया से फ्रांसियम परक्लोरेट का उत्पादन होता है। सीज़ियम पर्क्लोरेट के साथ फ्रैनशियम परक्लोरेट सह अवक्षेपण।[14]लॉरेंस ई. ग्लेंडेनिन और सी. एम. नेल्सन की रेडियोकैशियम सहअवक्षेपण विधि को अपनाकर, इस सहअवक्षेपण का उपयोग फ्रेंशियम को अलग करने के लिए किया जा सकता है। चूंकि , थालियम को अलग करने में यह विधि अविश्वसनीय है, जो सीज़ियम के साथ सह-अवक्षेपण भी करती है।[14]फ्रांसियम परक्लोरेट की एन्ट्रापी 42.7 एन्ट्रॉपी यूनिट|e.u होने की उम्मीद है[1](178.7 जे मोल-1</सुप> के-1).

फ्रांसियम हलाइड्स

फ्रैन्शियम हलाइड्स सभी पानी में घुलनशील हैं और सफेद ठोस होने की उम्मीद है। उनसे संबंधित हलोजन की प्रतिक्रिया से उत्पन्न होने की उम्मीद है। उदाहरण के लिए, फ्रेंशियम क्लोराइड फ्रांसियम और क्लोरीन की प्रतिक्रिया से निर्मित होगा। यौगिक के उच्च वाष्प दबाव का उपयोग करके फ्रांसियम क्लोराइड को अन्य तत्वों से अलग करने के मार्ग के रूप में अध्ययन किया गया है, चूंकि फ्रांसियम फ्लोराइड में उच्च वाष्प दबाव होगा।[1]


अन्य यौगिक

फ्रांसियम नाइट्रेट, सल्फेट, हाइड्रॉक्साइड, कार्बोनेट, एसीटेट और ऑक्सालेट, सभी पानी में घुलनशील हैं, जबकि आयोडेट, पिक्रेट, टार्ट्रेट, क्लोरोप्लाविश्वास करना िक एसिड और सिलिकोटंगस्टेट अघुलनशील हैं। इन यौगिकों की अघुलनशीलता का उपयोग अन्य रेडियोधर्मी उत्पादों, जैसे zirconium, नाइओबियम, मोलिब्डेनम, टिन, सुरमा , उपरोक्त अनुभाग में उल्लिखित विधि से फ्रैंशियम निकालने के लिए किया जाता है।[1]CsFr अणु के बारे में भविष्यवाणी की गई है कि सभी ज्ञात हेटेरोडायटोमिक क्षार धातु अणुओं के विपरीत, द्विध्रुव के ऋणात्मक सिरे पर फ्रैंशियम है। फ्रांसियम सुपरऑक्साइड (FrO2) इसके लाइटर कोजेनर (रसायन विज्ञान) की तुलना में अधिक सहसंयोजक चरित्र होने की उम्मीद है; इसका श्रेय फ्रेंशियम में 6p इलेक्ट्रॉनों को दिया जाता है, जो फ्रेंशियम-ऑक्सीजन बंधन में अधिक सम्मलित होते हैं।[12]6p की सापेक्ष अस्थिरता3/2 स्पिनर +1 से अधिक संभव ऑक्सीकरण अवस्थाओं में फ्रैनशियम यौगिक बना सकता है, जैसे कि [Frवीएफ6]-; लेकिन प्रायोगिक रूप से इसकी पुष्टि नहीं हुई है।[15] फ्रेंशियम के ज्ञात एकमात्र दोहरे नमक का सूत्र Fr है9के साथ2I9.

समस्थानिक

Main article: Isotopes of francium

199 से 232 तक परमाणु द्रव्यमान में फ्रैंशियम के 34 ज्ञात समस्थानिक हैं।[16] फ्रांसियम में सात metastability परमाणु आइसोमर्स हैं।[7]फ्रैंशियम-223 और फ्रैंशियम-221 ही एकमात्र समस्थानिक हैं जो प्रकृति में पाए जाते हैं, जिनमें पूर्व कहीं अधिक सामान्य है।[17] फ्रांसियम-223 सबसे स्थिर समस्थानिक है, जिसका आधा जीवन 21.8 मिनट है,[7]और यह अत्यधिक संभावना नहीं है कि लंबे समय तक आधे जीवन वाले फ्रैनशियम का एक समस्थानिक कभी खोजा या संश्लेषित किया जाएगा।[18]फ्रांसियम-223 जंगी-227 की बेटी समस्थानिक के रूप में यूरेनियम-235 क्षय श्रृंखला का पांचवां उत्पाद है; थोरियम-227 अधिक सामान्य पुत्री है।[19] फ्रांसियम-223 फिर बीटा क्षय (1.149 MeV क्षय ऊर्जा) द्वारा रेडियम-223 में क्षय हो जाता है, साथ ही एस्टेटाइन-219 (5.4 MeV क्षय ऊर्जा) के लिए सामान्य (0.006%) अल्फा क्षय पथ होता है।[20] फ्रांसियम-221 का आधा जीवन 4.8 मिनट है।[7]यह जंगी-225 -225 की बेटी समस्थानिक के रूप में नेप्टुनियम क्षय श्रृंखला का नौवां उत्पाद है।[19]फ्रांसियम-221 फिर अल्फा क्षय (6.457 MeV क्षय ऊर्जा) द्वारा एस्टैटाइन-217 में क्षय हो जाता है।[7]चूंकि सभी आदिम 237Np विलुप्त रेडियोन्यूक्लाइड है, नैप्टुनियम क्षय श्रृंखला प्राकृतिक रूप से (n,2n) नॉकआउट प्रतिक्रियाओं के कारण छोटे अंशों में स्वाभाविक रूप से उपस्थित रहती है 238यू.[21] कम से कम स्थिर जमीनी राज्य समस्थानिक फ्रैनशियम-215 है, जिसका आधा जीवन 0.12μs है: यह एस्टैटिन-211 के लिए 9.54 MeV अल्फा क्षय से गुजरता है।[7]इसका मेटास्टेबल आइसोमर, फ्रैंशियम-215m, अभी भी कम स्थिर है, जिसका आधा जीवन केवल 3.5 ns है।[22]


अनुप्रयोग

इसकी अस्थिरता और दुर्लभता के कारण, फ्रांसियम के लिए कोई व्यावसायिक अनुप्रयोग नहीं हैं।[23][24][25][19]इसका उपयोग रसायन विज्ञान के क्षेत्र में अनुसंधान उद्देश्यों के लिए किया गया है[26] और परमाणु का। विभिन्न कैंसर के लिए संभावित नैदानिक ​​सहायता के रूप में इसका उपयोग भी खोजा गया है,[6]लेकिन इस आवेदन को अव्यवहारिक माना गया है।[24]

अपने अपेक्षाकृत सरल परमाणु के साथ-साथ फ्रांसियम की संश्लेषित, फंसने और ठंडा होने की क्षमता ने इसे विशेष स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रयोगों का विषय बना दिया है। इन प्रयोगों से उप-परमाण्विक कणों के बीच ऊर्जा स्तरों और युग्मन स्थिरांकों के बारे में अधिक विशिष्ट जानकारी प्राप्त हुई है।[27] लेजर-ट्रैप्ड फ्रैंशियम-210 आयनों द्वारा उत्सर्जित प्रकाश पर किए गए अध्ययनों ने परमाणु ऊर्जा स्तरों के बीच संक्रमण पर सटीक आंकड़े प्रदान किया है जो क्वांटम यांत्रिकी द्वारा भविष्यवाणी किए गए समान हैं।[28]


इतिहास

1870 की शुरुआत में, रसायनज्ञों ने सोचा था कि 87 की परमाणु संख्या के साथ सीज़ियम से परे एक क्षार धातु होनी चाहिए।[6]इसके बाद मेंडेलीव के अनुमानित तत्वों | एका-सीज़ियम के अनंतिम नाम से इसका उल्लेख किया गया।[29] अनुसंधान दलों ने इस लापता तत्व का पता लगाने और अलग करने का प्रयास किया, और कम से कम चार झूठे दावे किए गए कि एक प्रामाणिक खोज किए जाने से पहले तत्व पाया गया था।

गलत और अधूरी खोजें

1914 में, स्टीफन मेयर (भौतिक विज्ञानी), विक्टर एफ. हेस और फ्रेडरिक पैनेथ (वियना में काम कर रहे) ने विभिन्न पदार्थों से अल्फा विकिरण का मापन किया, जिसमें सम्मलित हैं 227ए.सी. उन्होंने इस न्यूक्लाइड की एक छोटी अल्फा शाखा की संभावना देखी, चूंकि प्रथम विश्व युद्ध के प्रकोप के कारण अनुवर्ती कार्य नहीं किया जा सका। उनके अवलोकन सटीक और निश्चित नहीं थे कि वे तत्व 87 की खोज की घोषणा कर सकें, चूंकि यह संभावना है कि उन्होंने वास्तव में के क्षय का निरीक्षण किया था 227एसी से 223फा.[29]

सोवियत रसायनज्ञ दिमित्री डोब्रोसेरडोव पहले वैज्ञानिक थे जिन्होंने इका-सीज़ियम, या फ्रैंशियम की खोज करने का दावा किया था। 1925 में, उन्होंने पोटैशियम , एक अन्य क्षार धातु के एक नमूने में कमजोर रेडियोधर्मिता देखी, और गलत निष्कर्ष निकाला कि ईका-सीज़ियम नमूने को दूषित कर रहा था (नमूने से रेडियोधर्मिता स्वाभाविक रूप से होने वाले पोटेशियम रेडियोसमस्थानिक , पोटेशियम-40 से थी)।[30] इसके बाद उन्होंने ईका-सीज़ियम के गुणों की अपनी भविष्यवाणियों पर एक थीसिस प्रकाशित की, जिसमें उन्होंने अपने देश के नाम पर तत्व रसियम का नाम दिया।[31] इसके तुरंत बाद, डोब्रोसेरडोव ने ओडेसा के पॉलिटेक्निक संस्थान में अपने शिक्षण करियर पर ध्यान देना प्रारंभ किया, और उन्होंने इस तत्व को आगे नहीं बढ़ाया।[30]

अगले वर्ष, अंग्रेजी रसायनज्ञ जेराल्ड जे.एफ. ड्रूस और फ्रेडरिक एच. लोरिंग ने मैंगनीज (II) सल्फेट की एक्स-रे तस्वीरों का विश्लेषण किया।[31]उन्होंने वर्णक्रमीय रेखाएँ देखीं जिन्हें उन्होंने एका-सीज़ियम का माना था। उन्होंने तत्व 87 की अपनी खोज की घोषणा की और क्षारीय नाम प्रस्तावित किया, क्योंकि यह सबसे भारी क्षार धातु होगी।[30]

1930 में, अलबामा पॉलिटेक्निक संस्थान के फ्रेड एलीसन ने अपने चुंबक प्रकाशीय प्रभाव| चुंबक प्रकाशीय मशीन का उपयोग करते हुए प्रदूषक और लेपिडोलाइट का विश्लेषण करते हुए तत्व 87 (85 के अतिरिक्त) की खोज करने का दावा किया। एलिसन ने अनुरोध किया कि वी और वीएम प्रतीकों के साथ, वर्जीनिया के अपने गृह राज्य के बाद इसे वर्जिनियम नाम दिया जाए.[31][32] 1934 में, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के एचजी मैकफर्सन ने एलीसन के उपकरण की प्रभावशीलता और उनकी खोज की वैधता को खारिज कर दिया।[33] 1936 में, रोमानियाई भौतिक विज्ञानी होरिया हुलुबेई और उनके फ्रांसीसी सहयोगी यवेटे कॉचोइस ने भी इस बार अपने उच्च-रिज़ॉल्यूशन एक्स-रे उपकरण का उपयोग करते हुए, प्रदूषक का विश्लेषण किया।[30]उन्होंने कई कमजोर उत्सर्जन रेखाएँ देखीं, जिन्हें उन्होंने तत्व 87 माना था। हुलुबेई और काउकोइस ने अपनी खोज की सूचना दी और मोल्डाविया नाम का प्रस्ताव रखा, साथ ही प्रतीक एमएल के साथ, रोमानियाई प्रांत मोल्दाविया के बाद, जहां हुलुबेई का जन्म हुआ था।[31]1937 में, हुलुबेई के काम की अमेरिकी भौतिक विज्ञानी एफ. एच. हिर्श जूनियर ने आलोचना की, जिन्होंने हुलुबेई के शोध के तरीकों को खारिज कर दिया। हिरश निश्चित थे कि इका-सीज़ियम प्रकृति में नहीं मिलेगा, और इसके अतिरिक्त हुलुबेई ने पारा (तत्व) या विस्मुट एक्स-रे लाइनों का अवलोकन किया था। हुलुबेई ने जोर देकर कहा कि ऐसी गलती करने के लिए उनके एक्स-रे उपकरण और तरीके बहुत सटीक थे। इस वजह से, जीन-बैप्टिस्ट पेरिन, नोबेल पुरस्कार विजेता और हुलुबेई के संरक्षक, मार्गुराइट पेरे के हाल ही में खोजे गए फ़्रैन्शियम के ऊपर सच्चे ईका-सीज़ियम के रूप में मोल्डावियम का समर्थन करते हैं। Perey ने Hulubei के काम की आलोचना में सटीक और विस्तृत होने के लिए दर्द उठाया, और अंत में उन्हें तत्व 87 के एकमात्र खोजकर्ता के रूप में श्रेय दिया गया।[30]तत्व 87 की पिछली सभी कथित खोजों को फ्रेंशियम के बहुत सीमित आधे जीवन के कारण खारिज कर दिया गया था।[31]


पेरे का विश्लेषण

एका-सीज़ियम की खोज 7 जनवरी, 1939 को पेरिस में क्यूरी संस्थान (पेरिस) के मार्गुराईट पेरे ने की थी।[29] जब उन्होंने एक्टीनियम-227 के एक नमूने को शुद्ध किया था जिसमें 220 केवी की क्षय ऊर्जा होने की सूचना मिली थी। पेरे ने 80 केवी से कम ऊर्जा स्तर वाले क्षय कणों को देखा था। पेरे ने सोचा कि यह क्षय गतिविधि पहले अज्ञात क्षय उत्पाद के कारण हो सकती है, जिसे शुद्धिकरण के समय अलग किया जाता है, लेकिन शुद्ध एक्टिनियम -227 से फिर से उभरा आता है और इस प्रकार विभिन्न परीक्षणों में अज्ञात तत्व के थोरियम, रेडियम, लेड, बिस्मथ या थैलियम होने की संभावना को समाप्त कर दिया है। नए उत्पाद में क्षार धातु के रासायनिक गुणों को प्रदर्शित किया जाता है, जैसे कि सीज़ियम लवण के साथ कोप्रेसिपिटेशन किया जाता है जिससे पेरे को विश्वास हो गया कि यह तत्व 87 के रूप में था, जो एक्टिनियम -227 के अल्फा क्षय द्वारा निर्मित था।[29] पेरे ने फिर एक्टिनियम -227 में अल्फा क्षय के लिए बीटा क्षय के अनुपात को निर्धारित करने का प्रयास किया था। उसके पहले परीक्षण ने अल्फा शाखा को 0.6% पर रखा दिया और इस प्रकार एक आंकड़ा जिसे उसने बाद में संशोधित कर 1% कर दिया गया है।[18]

पेरे ने नए समस्थानिक एक्टिनियम का नाम दिया है, इसे अब फ्रैंशियम -223 के रूप में जाना जाता है[29] और इस प्रकार 1946 में, उन्होंने अपने नए खोजे गए तत्व के लिए कैटियम (Cm) का नाम प्रस्तावित किया, क्योंकि उनका मानना ​​था कि यह तत्वों का सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मकता धनायन है। पेरे के पर्यवेक्षकों में से एक इरेने जोलियोट-क्यूरी ने इस नाम का विरोध किया, क्योंकि इसका अर्थ कटियन के अतिरिक्त कैट था और इसके अतिरिक्त प्रतीक उस प्रतीक के साथ मेल खाता था जिसे बाद में क्यूरियम को सौंपा गया था।[29] पेरे ने फ़्रांस के बाद फ्रेंशियम का सुझाव दिया। यह नाम आधिकारिक रूप से 1949 में शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ (आईयूपीएसी) द्वारा अपनाया गया था।[6] गैलियम के बाद फ्रांस के नाम पर रखा जाने वाला दूसरा तत्व बन गया था। इसे प्रतीक Fa को सौंपा गया था, लेकिन उसके बाद शीघ्र ही इस संक्षिप्त नाम को वर्तमान Fr में संशोधित किया गया था।[34] हेफ़नियम और रेनीयाम के बाद संश्लेषित होने के अतिरिक्त फ्रांसियम प्रकृति में खोजा गया अंतिम तत्व के रूप में था।[29] फ्रैनशियम की संरचना के बारे में अन्य लोगों ने 1970 और 1980 के दशक में सीईआरएन में सिल्वेन लिबरमैन और उनकी टीम द्वारा शोध किया गया था।[35]

घटना

किसी न किसी सतह के साथ पदार्थ का चमकदार धूसर 5-सेंटीमीटर टुकड़ा।
यूरेनियम के इस नमूने में लगभग 100,000 परमाणु (3.7×10−17 g) फ्रैंशियम-223 किसी भी समय।[24]

223Fr एक्टिनियम 227Ac के समस्थानिकों के अल्फा क्षय का परिणाम है और यूरेनियम खनिजों में ट्रेस मात्रा के रूप में पाया जा सकता है।[7] यूरेनियम के दिए गए नमूने में प्रत्येक 1 × 1018 यूरेनियम परमाणुओं के लिए केवल एक फ्रांसियम परमाणु होने का अनुमान होता है। [24] यह भी गणना की जाती है कि इसमें अधिकतम 30 ग्राम का कुल द्रव्यमान है[36] या जैसा कि अन्य स्रोतों से पता चलता है, किसी भी समय पर क्रस्ट (भूविज्ञान) में 340 से 550 ग्राम फ्रैंशियम के रूप में होता है।[37]

उत्पादन

File:Franciumtrap.PNG
एक चुंबक प्रकाशीय ट्रैप, जो थोड़े समय के लिए तटस्थ फ्रेंशियम परमाणुओं को कैप्चर कर सकता है।[38]

मूल रूप से 1995 में स्टोनी ब्रुक में स्टेट यूनिवर्सिटी ऑफ़ न्यूयॉर्क के भौतिकी विभाग में मूल रूप से विकसित एक प्रक्रिया के अंतर्गत रैखिक त्वरक से एक गोल्ड -197 लक्ष्य ऑक्सीजन -18 परमाणुओं के बीम के साथ बमबारी करके एक परमाणु संलयन प्रतिक्रिया द्वारा संश्लेषित किया जा सकता है। .[39] ऑक्सीजन बीम की ऊर्जा के आधार पर प्रतिक्रिया से 209, 210 और 211 के द्रव्यमान के साथ फ्रेंशियम समस्थानिक का उत्पादन होता है।

197Au + 18O → 209Fr + 6 n
197Au + 18O → 210Fr + 5 n
197Au + 18O → 211Fr + 4 n
File:Francium (200,000 francium atoms in a magneto-optical trap).jpg
Image of light emitted by a sample of 200,000 francium atoms in a magneto-optical trap
File:Fr,87.jpg
Heat image of 300,000 francium atoms in a magneto-optical trap, around 100 attograms

फ्रेंशियम परमाणु सोने के लक्ष्य को आयनों के रूप में छोड़ देते हैं, जो ईट्रियम के साथ टकराव से बेअसर हो जाते हैं और फिर चुंबक प्रकाशीय प्रभाव में अलग हो जाते हैं। चुंबक प्रकाशीय ट्रैप (एमओटी) गैसीय असंबद्ध अवस्था में होता है।[38] चूंकि परमाणु क्षय से बचने या गुजरने से पहले परमाणु केवल 30 सेकंड के लिए जाल में रहते हैं, यह प्रक्रिया परमाणुओं की एक सतत धारा की आपूर्ति करती है और इस प्रकार परिणाम एक स्थिर अवस्था में होता है जिसमें बहुत लंबे समय तक परमाणुओं की एक स्थिर संख्या होती है।[38] मूल उपकरण कुछ हज़ार परमाणुओं तक फंस सकता था, जबकि बाद में एक अच्छा डिजाइन एक समय में 300,000 से अधिक को ट्रैप कर सकता हैं।[5] और इस प्रकार ट्रैप हुए परमाणुओं द्वारा उत्सर्जित और अवशोषित प्रकाश के संवेदनशील माप ने फ्रांसियम में परमाणु ऊर्जा स्तरों के बीच विभिन्न संक्रमणों पर पहला प्रायोगिक परिणाम प्रदान किया है। प्रारंभिक माप क्वांटम सिद्धांत पर आधारित प्रयोगात्मक मूल्यों और गणनाओं के बीच बहुत अच्छा समझौता के रूप में दिखाते हैं। इस उत्पादन पद्धति का उपयोग करने वाली अनुसंधान परियोजना को 2012 में ट्राइंफ में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जहां 106 से अधिक फ्रैनशियम परमाणु एक समय में आयोजित किए जाते है और इस प्रकार 209Fr के अतिरिक्त 207Fr और 221Fr जिनमें बड़ी मात्रा के रूप में सम्मलित है[40][41]

अन्य संश्लेषण विधियों में न्यूट्रॉन के साथ रेडियम पर बमबारी करना और प्रोटॉन, ड्यूटेरियम या हीलियम आयनों के साथ थोरियम पर बमबारी करना सम्मलित होता है।[18]

223Fr को अपने जनक 227Ac के नमूनों से भी पृथक किया जा सकता है, जिसमें एक एक्टिनियम में धनायन एक्सचेंजर NH4Cl–CrO3 के साथ फ्रांसियम को मिलाने वाली एक्टिनियम-डाइआक्साइड और बेरियम सल्फ़ेट से भरे सिलिकॉन डाइऑक्साइड यौगिक के माध्यम से घोल को पास करके शुद्ध किया जाता है।

1996 में, स्टोनी ब्रुक समूह ने अपने MOT में 3000 परमाणुओं को ट्रैप किया था, जो एक वीडियो कैमरा के लिए परमाणुओं द्वारा दी गई रोशनी को कैप्चर करने के लिए पर्याप्त रूप में था, क्योंकि वे प्रतिदीप्त थे।[5] फ्रांसियम को वजन करने के लिए पर्याप्त मात्रा में संश्लेषित नहीं किया गया है।[6][24][42]


टिप्पणियाँ

  1. ↑ Some synthetic elements, like technetium and plutonium, have later been found in nature.


संदर्भ

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बाहरी संबंध

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