अतिभारी तत्व

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"ट्रांसेक्टिनाइड तत्व" redirects here. Not to be confused with ट्रांसयूरेनियम तत्व.
आवर्त सारणी में ट्रांसैक्टिनाइड तत्व
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
Z ≥ 104 (Rf)

अतिभारी तत्व, जिन्हें ट्रांसएक्टिनाइड तत्व, ट्रांसएक्टिनाइड्स या सुपर-हैवी तत्व भी कहा जाता है, 103 से अधिक परमाणु संख्या वाले रासायनिक तत्व हैं। अतिभारी तत्व वे हैं जो आवर्त सारणी में एक्टिनाइड्स से पहले हैं; अंतिम एक्टिनाइड लोरेनसियम (परमाणु संख्या 103) है। परिभाषा के अनुसार, अतिभारी तत्व भी [[ट्रांसयूरेनियम तत्व]] होते हैं, अर्थात परमाणु संख्या यूरेनियम (92) से अधिक होती है। लेखकों द्वारा स्वीकृत समूह 3 तत्व की परिभाषा के आधार पर, 6d श्रृंखला को पूर्ण करने के लिए लॉरेंसियम को भी सम्मिलित किया जा सकता है।[1][2] ग्लेन टी. सीबॉर्ग ने प्राथमिक रूप से एक्टिनाइड अवधारणा को प्रस्तावित किया, जिसके कारण एक्टिनाइड श्रृंखला को स्वीकार किया गया। उन्होंने तत्व 104 से लेकर यूनिनियम तक की ट्रांसएक्टिनाइड श्रृंखला एवं लगभग 122 से 153 तत्वों तक सुपरएक्टिनाइड श्रृंखला का भी प्रस्ताव दिया, (चूँकि वर्तमान कार्य से ज्ञात हुआ है कि इसके अतिरिक्त तत्व 157 पर सुपरएक्टिनाइड श्रृंखला का अंत होता है)। उनके सम्मान में ट्रांसएक्टिनाइड सीबोर्गियम का नाम रखा गया था।[3][4] अतिभारी तत्व रेडियोधर्मी होते हैं एवं केवल प्रयोगशालाओं में कृत्रिम रूप से प्राप्त किए गए हैं। इनमें से किसी भी तत्व का कोई मैक्रोस्कोपिक प्रतिदर्श कभी भी तैयार नहीं किया गया है। अत्यधिक भारी तत्वों का नाम भौतिकविदों एवं रसायनज्ञों या तत्वों के संश्लेषण में सम्मिलित महत्वपूर्ण स्थानों के नाम पर रखा गया है।

शुद्ध एवं व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ किसी तत्व के अस्तित्व को परिभाषित करता है यदि उसका जीवनकाल 10-14 सेकंड से अधिक है जो कि परमाणु को इलेक्ट्रॉन बादल बनाने में लगने वाला समय है।[5]ज्ञात अतिभारी तत्व आवर्त सारणी में 6d एवं 7p श्रृंखला का भाग हैं। रदरफोर्डियम एवं डब्नियम (एवं लॉरेंसियम यदि इसे सम्मिलित किया गया है) को छोड़कर, अतिभारी तत्वों के सबसे अधिक समय तक चलने वाले समस्थानिकों का भी आधा जीवन मिनट या उससे कम है। तत्व नामकरण विवाद में तत्व 102-109 सम्मिलित थे। इस प्रकार इनमें से कुछ तत्वों ने अपनी शोध की पुष्टि के पश्चात कई वर्षों तक व्यवस्थित तत्व नामों का उपयोग किया। सामान्यतः व्यवस्थित नामों को शोधकर्ताओं द्वारा प्रस्तावित स्थायी नामों के साथ अपेक्षाकृत शीघ्र ही पुष्टि के पश्चात परिवर्तित किया जाता है।

परिचय

अतिभारी नाभिकों का संश्लेषण

See also: न्यूक्लियोसिंथेसिस and परमाणु प्रतिक्रिया
A graphic depiction of a nuclear fusion reaction
परमाणु संलयन प्रतिक्रिया का ग्राफिक चित्रण है। दो नाभिक स्वयं में जुड़कर न्यूट्रॉन उत्सर्जित करते हैं। इस क्षण में नए तत्वों को बनाने वाली प्रतिक्रियाएं समान थीं, एकमात्र संभावित भिन्नता के साथ कि कई विलक्षण न्यूट्रॉन कभी-कभी निरंतर किए गए थे, या कोई भी नहीं किए गए थे।

परमाणु प्रतिक्रिया में अतिभारी[lower-alpha 1] परमाणु नाभिक निर्माण का होता है जो असमान आकार के दो अन्य नाभिकों को जोड़ता है,[lower-alpha 2] द्रव्यमान के संदर्भ में दो नाभिक जितने अधिक असमान होंगे, दोनों के प्रतिक्रिया करने की संभावना उतनी ही अधिक होगी।[11] भारी नाभिकों से बनी सामग्री को लक्ष्य में बनाया जाता है, जिस पर हल्के नाभिकों के कण पुंज द्वारा बमबारी की जाती है। दो नाभिक केवल तभी परमाणु संलयन कर सकते हैं यदि वे एक-दूसरे के समीप आते हैं; सामान्यतः, कूलम्ब के नियम के कारण नाभिक (सभी सकारात्मक रूप से आवेशित) एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं। शक्तिशाली अंतःक्रिया इस प्रतिकर्षण को केवल नाभिक से बहुत कम दूरी के अंदर तक ही दूर कर सकती है; इस प्रकार बीम नाभिक के वेग की अपेक्षा में प्रतिकर्षण को महत्वहीन बनाने के लिए बहुत कण त्वरक हैं।[12] बीम नाभिकों को गति देने के लिए प्रस्तावित ऊर्जा उन्हें प्रकाश की गति के दसवें भाग के रूप में उच्च गति तक पहुंचने का कारण बन सकती है। चूँकि, यदि बहुत अधिक ऊर्जा प्रस्तावित की जाती है, तो बीम नाभिक भिन्न हो सकता है।[12]

दो नाभिकों के संलयन के लिए अधिक समीप आना पर्याप्त नहीं है: जब दो नाभिक एक-दूसरे के समीप आते हैं, तो वे सामान्यतः लगभग 10-20 सेकंड तक साथ रहते हैं एवं फिर एकल नाभिक बनाने के अतिरिक्त भिन्न हो जाते हैं (आवश्यक नहीं कि प्रतिक्रिया से प्रथम समान संरचना में),[12][13] ऐसा इसलिए होता है क्योंकि एकल नाभिक के निर्माण के प्रयास के समय, इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण बनने वाले नाभिक को खंडित कर देता है।[12]लक्ष्य एवं बीम की प्रत्येक जोड़ी को इसके क्रॉस सेक्शन (भौतिकी) द्वारा चित्रित किया जाता है, संभावना है कि संलयन तब होगा जब दो नाभिक अनुप्रस्थ क्षेत्र के संदर्भ में समीप आते हैं एवं संलयन होने के लिए आपतित कण को अवश्य टकराना चाहिए।[lower-alpha 3] यह संलयन क्वांटम प्रभाव के परिणामस्वरूप हो सकता है जिसमें नाभिक इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के माध्यम से क्वांटम टनलिंग परमाणु संलयन कर सकता है। यदि दो नाभिक उस चरण के पश्चात समीप रह सकते हैं, तो कई परमाणु परस्पर क्रियाओं के परिणामस्वरूप ऊर्जा का पुनर्वितरण होता है एवं ऊर्जा संतुलन बनता है।[12]

External video
video icon [ऑस्ट्रेलियाई राष्ट्रीय विश्वविद्यालय की गणना के आधार पर, असफल परमाणु संलयन का दृश्य][15]

परिणामी विलय ऐसी उत्साहित अवस्था है[16]जिसे यौगिक नाभिक प्रतिक्रिया कहा जाता है एवं इस प्रकार यह बहुत अस्थिर है।[12]अधिक स्थिर अवस्था तक पहुँचने के लिए, अस्थायी विलय से अधिक स्थिर नाभिक के निर्माण के अभाव में परमाणु विखंडन हो सकता है।[17]वैकल्पिक रूप से, यौगिक नाभिक कुछ न्यूट्रॉनों को बाहर निकाल सकता है, जो उत्तेजना ऊर्जा को दूर करता है; यदि उत्तरार्द्ध न्यूट्रॉन निष्कासन के लिए पर्याप्त नहीं है, तो विलय से गामा किरण उत्पन्न होती है। प्रारंभिक परमाणु टक्कर के पश्चात लगभग 10−16 सेकंड में ऐसा होता एवं इसके परिणामस्वरूप अधिक स्थिर नाभिक का निर्माण होता है।[17] आईयूपीएसी/आईयूपीएपी ज्वाइंट वर्किंग पार्टी (जेडब्लूपी) की परिभाषा में कहा गया है कि किसी रासायनिक तत्व का अन्वेषण केवल तभी किया जा सकता है जब उसके नाभिक में 10-14 सेकंड के अंदर रेडियोधर्मी क्षय न हुआ हो। इस मान का अनुमान के रूप में चयन किया गया था कि किसी नाभिक को अपने बाहरी इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करने करने और इस प्रकार अपने रासायनिक गुणों को प्रदर्शित करने में कितना समय लगता है।[18][lower-alpha 4]

क्षय एवं पहचान

See also: Gaseous ionization detector

बीम लक्ष्य के माध्यम से निकलती है एवं अगले कक्ष, विभाजक तक पहुँचती है; यदि नया नाभिक उत्पन्न होता है, तो इसे इस बीम के साथ ले जाया जाता है।[20] विभाजक में, नवनिर्मित नाभिक को अन्य न्यूक्लाइड्स (मूल बीम एवं किसी भी अन्य प्रतिक्रिया उत्पादों) से पृथक किया जाता है[lower-alpha 5] एवं सतह-बाधा डिटेक्टर में स्थानांतरित कर दिया जाता है, जो नाभिक को रोकता है। डिटेक्टर पर आगामी प्रभाव का सटीक स्थान चिह्नित है; इसकी ऊर्जा एवं आगमन का समय भी अंकित हैं।[20]स्थानांतरण में लगभग 10−6 सेकंड लगते हैं; एवं ये पता लगाने के लिए नाभिक को इतने लंबे समय तक जीवित रहना चाहिए।[23] नाभिक का क्षय दर्ज होने के पश्चात फिर से रिकॉर्ड किया जाता है, एवं स्थान, क्षय ऊर्जा एवं क्षय का समय ज्ञात किया जाता है।[20]

नाभिक की स्थिरता शक्तिशाली अंतःक्रिया द्वारा प्रदान की जाती है। चूँकि, इसकी सीमा बहुत कम है; जैसे-जैसे नाभिक बड़ा होता जाता है, सबसे बाहरी नाभिक (प्रोटॉन एवं न्यूट्रॉन) पर इसका प्रभाव कम होता जाता है। इसी समय, प्रोटॉन के मध्य इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण द्वारा नाभिक खंडित हो जाता है, एवं इसकी सीमा सीमित नहीं होती है।[24] शक्तिशाली अंतःक्रिया द्वारा प्रदान की गई परमाणु बाध्यकारी ऊर्जा न्यूक्लियंस की संख्या के साथ रैखिक रूप से बढ़ती है, जबकि इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण परमाणु संख्या के वर्ग के साथ बढ़ता है, अर्थात परमाणु संख्या तीव्र रूप से बढ़ती है एवं भारी एवं अतिभारी नाभिकों के लिए महत्वपूर्ण हो जाती है।[25][26] इस प्रकार अतिभारी नाभिक सैद्धांतिक रूप से अनुमानित हैं[27] एवं अब तक यह देखा गया है कि[28] मुख्य रूप से क्षय मोड के माध्यम से क्षय होता है जो इस तरह के प्रतिकर्षण के कारण होता है: अल्फा क्षय एवं सहज विखंडन होता है।[lower-alpha 6] लगभग सभी अल्फा उत्सर्जकों में 210 से अधिक न्यूक्लिऑन होते हैं,[30] एवं सहज विखंडन से निकलने वाले सबसे हल्के न्यूक्लाइड में 238 है।[31] दोनों क्षय मोड में, नाभिक को प्रत्येक मोड के लिए संबंधित आयताकार संभावित अवरोध द्वारा क्षय होने से रोक दिया जाता है, परंतु उन्हें सुरंग में रखा जा सकता है।[25][26]

Apparatus for creation of superheavy elements
जेआइएनआर में परमाणु प्रतिक्रियाओं के फ्लेरोव प्रयोगशाला में स्थापित डबना गैस-फिल्ड रिकॉइल सेपरेटर के आधार पर अतिभारी तत्वों के निर्माण के लिए उपकरण की योजना है। डिटेक्टर के अंदर प्रक्षेपवक्र एवं बीम फ़ोकसिंग तंत्र पूर्व में एक चुंबकीय द्विध्रुव एवं पश्चात में चौगुनी चुम्बकों के कारण परिवर्तित जाता है।[32]

अल्फा कण सामान्यतः रेडियोधर्मी क्षय में उत्पन्न होते हैं क्योंकि अल्फा कण प्रति न्यूक्लियॉन का द्रव्यमान इतना छोटा होता है कि अल्फा कण के लिए कुछ ऊर्जा छोड़ कर नाभिक से निकलने के लिए गतिज ऊर्जा के रूप में उपयोग किया जाता है।[33] सहज विखंडन इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण के कारण होता है जो नाभिक को पृथक कर देता है एवं समान नाभिक विखंडन के विभिन्न उदाहरणों में विभिन्न नाभिकों का निर्माण करता है।[26]जैसे-जैसे परमाणु संख्या बढ़ती है, सहज विखंडन तीव्रता से बढ़ता है एवं अधिक महत्वपूर्ण हो जाता है: सहज विखंडन आंशिक अर्ध-जीवन यूरेनियम (तत्व 92) से नोबेलियम (तत्व 102) तक परिमाण के 23 आदेशों तक,[34] एवं थोरियम (तत्व 90) से फेर्मियम (तत्व 100) तक परिमाण के 30 क्रमों द्वारा कम हो जाता है।[35] प्रथम के तरल ड्रॉप मॉडल से ज्ञात हुआ कि लगभग 280 न्यूक्लियॉन वाले नाभिक के लिए विखंडन अवरोध के विलुप्त होने के कारण सहज विखंडन शीघ्र हो जाता है।[26][36]परमाणु शेल मॉडल से ज्ञात हुआ कि लगभग 300 न्यूक्लियॉन वाले नाभिक स्थिरता के द्वीप का निर्माण करेंगे जिसमें नाभिक स्वतः स्फूर्त विखंडन के प्रति अधिक प्रतिरोधी होंगे एवं मुख्य रूप से लंबे आधे जीवन के साथ अल्फा क्षय से निकलेंगे।[26][36] पश्चात की शोधों से ज्ञात हुआ कि अनुमानित द्वीप मूल रूप से प्रत्याशित से अधिक हो सकता है; उन्होंने यह भी प्रदर्शित किया है कि लंबे समय तक रहने वाले एक्टिनाइड्स एवं अनुमानित द्वीप के मध्य मध्यवर्ती नाभिक विकृत होते हैं, एवं शेल प्रभाव से अतिरिक्त स्थिरता प्राप्त करते हैं।[37] हल्के अतिभारी नाभिकों पर प्रयोग,[38],[34]ने सहज विखंडन के विरुद्ध प्रथम से प्रत्याशित स्थिरता से अधिक प्रदर्शित किया है, जो नाभिक पर शेल प्रभाव के महत्व को प्रदर्शित करता है।[lower-alpha 7]

अल्फा क्षय उत्सर्जित अल्फा कणों द्वारा पंजीकृत होते हैं, एवं वास्तविक क्षय से प्रथम क्षय उत्पादों को निर्धारित करना सरल होता है; यदि इस प्रकार के क्षय या लगातार क्षय की श्रृंखला ज्ञात नाभिक का निर्माण करती है, तो प्रतिक्रिया का मूल उत्पाद सरलता से निर्धारित किया जा सकता है।[lower-alpha 8] (यह कि क्षय श्रृंखला के अंदर सभी क्षय वास्तव में संबंधित थे, इनके स्थान से स्थापित होता है क्षय, जो एक ही स्थान पर होना चाहिए।)[20]ज्ञात नाभिक को क्षय की विशिष्ट विशेषताओं जैसे कि क्षय ऊर्जा (या अधिक विशेष रूप से, उत्सर्जित कण की गतिज ऊर्जा) द्वारा पहचाना जा सकता है।[lower-alpha 9]सहज विखंडन, उत्पादों के रूप में विभिन्न नाभिकों का उत्पादन करता है, इसलिए मूल न्यूक्लाइड को उसके डॉटर्स से निर्धारित नहीं किया जा सकता है।[lower-alpha 10]

किसी अत्यधिक भारी तत्व को संश्लेषित करने के उद्देश्य से भौतिकविदों के लिए उपलब्ध जानकारी इस प्रकार डिटेक्टरों पर एकत्र की गई जानकारी इस प्रकार होती है: डिटेक्टर के लिए कण के आगमन का स्थान, ऊर्जा एवं समय, एवं इसके क्षय, एवं भौतिक विज्ञानी इस डेटा का विश्लेषण करते हैं एवं यह निष्कर्ष निकालना चाहते हैं कि यह वास्तव में किसी नए तत्व के कारण हुआ था एवं दावा किए गए भिन्न न्यूक्लाइड के कारण नहीं हो सकता था। प्रायः, प्रदान किया गया डेटा इस निष्कर्ष के लिए अपर्याप्त है कि नया तत्व निश्चित रूप से बनाया गया था एवं देखे गए प्रभावों के लिए कोई अन्य स्पष्टीकरण नहीं है; डेटा की व्याख्या करने में त्रुटियां हुई हैं।[lower-alpha 11]

इतिहास

प्रारंभिक भविष्यवाणियां

19वीं शताब्दी के अंत में ज्ञात सबसे भारी तत्व यूरेनियम था, जिसका परमाणु द्रव्यमान लगभग 240 (अब 238) एमू है। तदनुसार, इसे आवर्त सारणी की अंतिम पंक्ति में रखा गया था; इसने ट्रांसयूरेनियम तत्व के संभावित अस्तित्व के बारे में अटकलें तेज हो गईं एवं द्रव्यमान संख्या = 240 की सीमा क्यों प्रतीत हुई। उत्कृष्ट गैसों की शोध के पश्चात, 1895 में आर्गन से प्रारम्भ करते हुए, समूह के बड़े सदस्यों की संभावना पर विचार किया गया। डेनमार्क के रसायनशास्त्री जूलियस थॉमसन ने 1895 में Z = 86, A = 212 के साथ छठी उत्कृष्ट एवं Z = 118, A = 292 के साथ सातवीं गैस के अस्तित्व का प्रस्ताव रखा, जो थोरियम एवं यूरेनियम युक्त 32-तत्व अवधि (आवर्त सारणी) का अंतिम समापन था।[49] 1913 में, स्वीडिश भौतिक विज्ञानी जोहान्स रिडबर्ग ने आवर्त सारणी के थॉमसन के एक्सट्रपलेशन को 460 तक परमाणु संख्या वाले भारी तत्वों को सम्मिलित कर लिया, परंतु उन्हें विश्वास नहीं था कि ये अतिभारी तत्व अस्तित्व में हैं या प्रकृति में पाए जाते हैं।[50] 1914 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी रिचर्ड स्वाइन ने प्रस्तावित किया कि यूरेनियम से भारी तत्व, जैसे कि Z = 108 के समीप के तत्व, ब्रह्मांडीय किरणों में पाए जा सकते हैं। उन्होंने सुझाव दिया कि आवश्यक नहीं है कि इन तत्वों की बढ़ती हुई परमाणु संख्या के साथ आधा जीवन कम हो, जिससे Z = 98–102 एवं Z = 108–110 पर कुछ लंबे समय तक रहने वाले तत्वों की संभावना के बारे में अनुमान लगाया जा सके, चूँकि अल्पकालिक तत्वों द्वारा पृथक किया गया है। स्वाइन ने 1926 में इन भविष्यवाणियों को प्रकाशित किया, यह विश्वास करते हुए कि ऐसे तत्व पृथ्वी के कोर में, लोहे के उल्कापिंडों में, या ग्रीनलैंड की बर्फ की चादर में उपस्थित हो सकते हैं, जहाँ वे अपने कथित लौकिक मूल से संवृत थे।[51]


शोधें

चार प्रयोगशालाओं में 1961 से 2013 तक किए गए कार्य, अमेरिका में लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला, यूएसएसआर (पश्चात में रूस) में संयुक्त परमाणु अनुसंधान संस्थान, जर्मनी में भारी आयन अनुसंधान के लिए जीएसआई हेल्महोल्ट्ज केंद्र, एवं जापान में साम्राज्य की पहचान हैं एवं आईयूपीएसी-आईयूपीएपी ट्रांसफरमियम वर्किंग ग्रुप्स एवं पश्चात के संयुक्त कार्य दलों के मानदंडों के अनुसार ओगेनेसन में लॉरेन्सियम के तत्वों की पुष्टि की गई है। ये शोधें आवर्त सारणी की सातवीं पंक्ति को पूर्ण करती हैं। शेष दो ट्रांसएक्टिनाइड्स, यूनुनेनियम (Z = 119) एवं अनबिनिलियम (Z = 120), अभी तक संश्लेषित नहीं किए गए हैं। वे आठवीं अवधि का प्रारम्भ करेंगे।

तत्वों की सूची

विशेषताएं

उनके छोटे आधे जीवन के कारण (उदाहरण के लिए, सीबोर्गियम के सबसे स्थिर ज्ञात आइसोटोप में 14 मिनट का आधा जीवन है, एवं परमाणु संख्या में वृद्धि के साथ आधा जीवन धीरे-धीरे काम होता है) एवं उन्हें उत्पन्न करने वाली परमाणु प्रतिक्रियाओं की कम उपज, कुछ परमाणुओं के बहुत छोटे प्रतिरूप के आधार पर उनके गैस-चरण एवं समाधान रसायन को निर्धारित करने के लिए नए उपाय का निर्माण करना पड़ा है। आवर्त सारणी के इस क्षेत्र में सापेक्षवादी क्वांटम रसायन बहुत महत्वपूर्ण हो जाता है, जिससे भरे हुए 7s ऑर्बिटल्स, खाली 7p ऑर्बिटल्स, एवं 6d ऑर्बिटल्स भरने से परमाणु नाभिक की ओर सभी अनुबंध हो जाते हैं। यह 7s इलेक्ट्रॉनों के सापेक्ष स्थिरीकरण का कारण बनता है एवं 7p ऑर्बिटल्स को कम उत्तेजना वाले राज्यों में सुलभ बनाता है।[4]

तत्व 103 से 112, लॉरेंसियम से कोपर्निकियम, संक्रमण तत्वों की 6d श्रृंखला बनाते हैं। प्रायोगिक साक्ष्य से पता चलता है कि तत्व 103-108 आवर्त सारणी में अपनी स्थिति के लिए अपेक्षा के अनुरूप व्यवहार करते हैं, ऑस्मियम के माध्यम से लुटेटियम के भारी समरूपता के रूप में। उनके 5d ट्रांज़िशन मेटल होमोलॉग्स एवं उनके एक्टिनाइड स्यूडोहोमोलॉग्स के मध्य आयनिक त्रिज्या होने की उम्मीद है: उदाहरण के लिए, Rf4+ की गणना हेफ़नियम के मानों के मध्य आयनिक त्रिज्या 76 pm, Hf4+ (71 pm) और Th4+ (94 pm) की गणना की जाती है। उनके आयन भी उनके 5d समरूपों की अपेक्षा में कम ध्रुवीकरण वाले होने चाहिए। इस श्रृंखला के अंत में, रेंटजेनियम (तत्व 111) एवं कॉपरनिकियम (तत्व 112) पर सापेक्षतावादी प्रभाव अधिकतम तक पहुंचने की उम्मीद है। ट्रांसएक्टिनाइड्स के कई महत्वपूर्ण गुण अभी भी प्रयोगात्मक रूप से ज्ञात नहीं हैं, चूँकि सैद्धांतिक गणना की गई है।[4]

तत्व 113 से 118, निहोनियम से ओगानेसन, को 7p श्रृंखला बनानी चाहिए, आवर्त सारणी में 7 तत्व की अवधि को पूर्ण करना चाहिए। उनका रसायन विज्ञान 7s इलेक्ट्रॉनों के बहुत शक्तिशाली सापेक्षवादी स्थिरीकरण एवं शक्तिशाली स्पिन-कक्षा युग्मन प्रभाव से बहुत प्रभावित होगा, जो 7p उपधारा को दो खंडों, अधिक स्थिर (7p)1/2, दो इलेक्ट्रॉनों को धारण करना) एवं अस्थिर (7p3/2, चार इलेक्ट्रॉनों को धारण करना) में विभाजित करता है। समूह प्रवृत्तियों को नियंतरित रखते हुएनिम्न ऑक्सीकरण अवस्थाओं को यहाँ स्थिर किया जाना चाहिए क्योंकि 7s एवं 7p1/2 दोनों के रूप में इलेक्ट्रॉन अक्रिय-युग्म प्रभाव प्रदर्शित करते हैं। इन तत्वों से उम्मीद की जाती है कि वे बड़े स्तर पर समूह के रुझानों का पालन करेंगे, चूँकि सापेक्षतावादी प्रभाव बड़ी भूमिका निभा रहे हैं। विशेष रूप से, बड़े 7p विभाजन के परिणामस्वरूप फ्लेरोवियम (तत्व 114) पर प्रभावी खोल संवृत हो जाता है एवं इसलिए ओगानेसन (तत्व 118) के लिए अपेक्षित रासायनिक गतिविधि से बहुत अधिक है।[4]

तत्व 118 अंतिम तत्व है जिसे संश्लेषित किया गया है। अगले दो तत्व, अनयूनेनियम एवं अनबिनिलियम,को 8s श्रृंखला बनानी चाहिए एवं क्रमशः क्षार धातु एवं क्षारीय पृथ्वी धातु होनी चाहिए। 8s इलेक्ट्रॉनों के सापेक्षिक रूप से स्थिर होने की उम्मीद की जाती है, अर्थात इन समूहों के नीचे उच्च प्रतिक्रियात्मकता की प्रवृत्ति प्रतिवर्तित हो जाए एवं तत्व अपनी अवधि 5 होमोलॉग्स, रूबिडीयाम एवं स्ट्रोंटियम की प्रकार अधिक व्यवहार करेंगे। अभी भी 7p3/2 ऑर्बिटल अभी भी सापेक्ष रूप से अस्थिर है, संभावित रूप से इन तत्वों को बड़ा आयनिक त्रिज्या दे रहा है एवं रासायनिक रूप से भाग लेने में भी सक्षम है। इस क्षेत्र में, 8p इलेक्ट्रॉन भी सापेक्षिक रूप से स्थिर होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप तत्व 121 के लिए ग्राउंड-स्टेट 8s28p1 वैलेंस इलेक्ट्रॉन विन्यास होता है। तत्व 120 से तत्व 121 तक जाने पर सबशेल संरचना में बड़े परिवर्तन होने की उम्मीद है: उदाहरण के लिए, 5g ऑर्बिटल्स में अधिक कमी होनी चाहिए, उत्तेजित [Og] 5g1 8s1 कॉन्फ़िगरेशन में तत्व 120 में 25 बोह्र इकाइयों से लेकर उत्तेजित [Og] 5g1 7d1 8s1 कॉन्फ़िगरेशन में तत्व 121 में 0.8 बोह्र इकाइयों तक, ऐसी घटना में जिसे "रेडियल पतन" कहा जाता है, तत्व 122 को तत्व 121 के इलेक्ट्रॉन विन्यास में या तो 7डी या 8पी इलेक्ट्रॉन जोड़ना चाहिए। तत्व 121 और 122 क्रमशः एक्टिनियम और थोरियम के समान होने चाहिए।।[4]

तत्व 121 पर, सुपरएक्टिनाइड श्रृंखला शुरू होने की उम्मीद है, जब 8एस इलेक्ट्रॉन एवं फिलिंग 8p1/2, 7d3/2, 6f5/2, एवं 5g7/2 उपकोश इन तत्वों के रसायन का निर्धारण करते हैं। स्थिति की अत्यधिक जटिलता के कारण 123 से आगे के तत्वों के लिए पूर्ण एवं सटीक गणना उपलब्ध नहीं है:[52] 5g, 6f, एवं 7d ऑर्बिटल्स का ऊर्जा स्तर लगभग समान होना चाहिए, एवं तत्व 160 के क्षेत्र में 9s, 8p3/2, एवं 9p1/2 ऑर्बिटल्स की ऊर्जा भी लगभग समान होनी चाहिए। यह इलेक्ट्रॉन के गोले को मिश्रित करने का कारण बनता है जिससे कि ब्लॉक (आवर्त सारणी) अवधारणा अब बहुत अच्छी प्रकार से प्रस्तावित नहीं होती है, एवं इसके परिणामस्वरूप नए रासायनिक गुण भी उत्पन्न होंगे जो इन तत्वों को आवर्त सारणी में बहुत कठिन बना देंगे; तत्व 164 में समूह 10 तत्व, समूह 12 तत्व एवं नोबल गैस के तत्वों की विशेषताओं का मिश्रण होने की उम्मीद है।[4]


अतिभारी तत्वों से परे

यह परामर्श दिया गया है कि Z = 126 से आगे के तत्वों को अतिभारी तत्वों से परे कहा जाए।[53]


यह भी देखें

  • बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (जिसे सुपरएटम के नाम से भी जाना जाता है)

टिप्पणियाँ

  1. ↑ In nuclear physics, an element is called heavy if its atomic number is high; lead (element 82) is one example of such a heavy element. The term "superheavy elements" typically refers to elements with atomic number greater than 103 (although there are other definitions, such as atomic number greater than 100[6] or 112;[7] sometimes, the term is presented an equivalent to the term "transactinide", which puts an upper limit before the beginning of the hypothetical superactinide series).[8] Terms "heavy isotopes" (of a given element) and "heavy nuclei" mean what could be understood in the common language—isotopes of high mass (for the given element) and nuclei of high mass, respectively.
  2. ↑ In 2009, a team at the JINR led by Oganessian published results of their attempt to create hassium in a symmetric 136Xe + 136Xe reaction. They failed to observe a single atom in such a reaction, putting the upper limit on the cross section, the measure of probability of a nuclear reaction, as 2.5 pb.[9] In comparison, the reaction that resulted in hassium discovery, 208Pb + 58Fe, had a cross section of ~20 pb (more specifically, 19+19
    -11     pb), as estimated by the discoverers.[10]
  3. ↑ The amount of energy applied to the beam particle to accelerate it can also influence the value of cross section. For example, in the 28
    14    Si
     + 1
    0    n
     → 28
    13    Al
     + 1
    1    p
     reaction, cross section changes smoothly from 370 mb at 12.3 MeV to 160 mb at 18.3 MeV, with a broad peak at 13.5 MeV with the maximum value of 380 mb.[14]
  4. ↑ This figure also marks the generally accepted upper limit for lifetime of a compound nucleus.[19]
  5. ↑ This separation is based on that the resulting nuclei move past the target more slowly then the unreacted beam nuclei. The separator contains electric and magnetic fields whose effects on a moving particle cancel out for a specific velocity of a particle.[21] Such separation can also be aided by a time-of-flight measurement and a recoil energy measurement; a combination of the two may allow to estimate the mass of a nucleus.[22]
  6. ↑ Not all decay modes are caused by electrostatic repulsion. For example, beta decay is caused by the weak interaction.[29]
  7. ↑ It was already known by the 1960s that ground states of nuclei differed in energy and shape as well as that certain magic numbers of nucleons corresponded to greater stability of a nucleus. However, it was assumed that there was no nuclear structure in superheavy nuclei as they were too deformed to form one.[34]
  8. ↑ Since mass of a nucleus is not measured directly but is rather calculated from that of another nucleus, such measurement is called indirect. Direct measurements are also possible, but for the most part they have remained unavailable for superheavy nuclei.[39] The first direct measurement of mass of a superheavy nucleus was reported in 2018 at LBNL.[40] Mass was determined from the location of a nucleus after the transfer (the location helps determine its trajectory, which is linked to the mass-to-charge ratio of the nucleus, since the transfer was done in presence of a magnet).[41]
  9. ↑ If the decay occurred in a vacuum, then since total momentum of an isolated system before and after the decay must be preserved, the daughter nucleus would also receive a small velocity. The ratio of the two velocities, and accordingly the ratio of the kinetic energies, would thus be inverse to the ratio of the two masses. The decay energy equals the sum of the known kinetic energy of the alpha particle and that of the daughter nucleus (an exact fraction of the former).[30] The calculations hold for an experiment as well, but the difference is that the nucleus does not move after the decay because it is tied to the detector.
  10. ↑ Spontaneous fission was discovered by Soviet physicist Georgy Flerov,[42] a leading scientist at JINR, and thus it was a "hobbyhorse" for the facility.[43] In contrast, the LBL scientists believed fission information was not sufficient for a claim of synthesis of an element. They believed spontaneous fission had not been studied enough to use it for identification of a new element, since there was a difficulty of establishing that a compound nucleus had only ejected neutrons and not charged particles like protons or alpha particles.[19] They thus preferred to link new isotopes to the already known ones by successive alpha decays.[42]
  11. ↑ For instance, element 102 was mistakenly identified in 1957 at the Nobel Institute of Physics in Stockholm, Stockholm County, Sweden.[44] There were no earlier definitive claims of creation of this element, and the element was assigned a name by its Swedish, American, and British discoverers, nobelium. It was later shown that the identification was incorrect.[45] The following year, RL was unable to reproduce the Swedish results and announced instead their synthesis of the element; that claim was also disproved later.[45] JINR insisted that they were the first to create the element and suggested a name of their own for the new element, joliotium;[46] the Soviet name was also not accepted (JINR later referred to the naming of the element 102 as "hasty").[47] This name was proposed to IUPAC in a written response to their ruling on priority of discovery claims of elements, signed 29 September 1992.[47] The name "nobelium" remained unchanged on account of its widespread usage.[48]


संदर्भ

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