एक्टिनियम

Not to be confused with एक्टिन or एक्टियम.

Actinium, ₈₉Ac

Actinium
उच्चारण	/ækˈtɪniəm/ ​(ak-TIN-ee-əm)
दिखावट	silvery-white, glowing with an eerie blue light; sometimes with a golden cast
जन अंक	[227]
Actinium 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 La ↑ Ac ↓ (Uqt) radium ← actinium → thorium
Atomic number (Z)	89
समूह	group n/a
अवधि	period 7
ब्लॉक	f-block
ऋणावेशित सूक्ष्म अणु का विन्यास	[Rn] 6d1 7s2
प्रति शेल इलेक्ट्रॉन	2, 8, 18, 32, 18, 9, 2
भौतिक गुण
Phase at STP	solid
गलनांक	1500 K ​(1227 °C, ​2240 °F) (estimated)
क्वथनांक	3500±300 K ​(3200±300 °C, ​5800±500 °F) (extrapolated)
Density (near r.t.)	10 g/cm3
संलयन की गर्मी	14 kJ/mol
Heat of vaporization	400 kJ/mol
दाढ़ गर्मी क्षमता	27.2 J/(mol·K)
परमाणु गुण
ऑक्सीकरण राज्य	+2, +3 (a strongly basic oxide)
इलेक्ट्रोनगेटिविटी	Pauling scale: 1.1
Ionization energies	1st: 499 kJ/mol 2nd: 1170 kJ/mol 3rd: 1900 kJ/mol (more)
सहसंयोजक त्रिज्या	215 pm
File:Actinium spectrum visible.png Spectral lines of actinium
अन्य गुण
प्राकृतिक घटना	from decay
क्रिस्टल की संरचना	​face-centered cubic (fcc)
ऊष्मीय चालकता	12 W/(m⋅K)
CAS नंबर	7440-34-8
History
खोज और पहला अलगाव	Friedrich Oskar Giesel (1902, 1903)
Named by	André-Louis Debierne (1899)
Iso­tope Abun­dance Half-life (t1/2) Decay mode Pro­duct

एटिनियम एक रासायनिक तत्व है, जो प्रतीक AC और परमाणु संख्या 89 का रासायनिक तत्व है। यह पहली बार 1902 में फ्रेडरिक ऑस्कर गिसेल द्वारा पृथक किया गया था और जिन्होंने इसे 'एमेनियम' नाम दिया था; इस तत्व को 1899 में पाए गए पदार्थ आंद्रे-लुई डेबिएर्न में तत्व का गलत पहचान होने के कारण इस तत्व को अपना नाम मिला और उसे एक्टिनियम कहा गया था। एक्टिनियम ने आवर्त सारणी में एक्टिनाइड श्रृंखला को नाम दिया और इस प्रकार आवर्त सारणी में एक्टिनियम और लॉरेंसियम के बीच 15 तत्वों का सेट विशेष तत्त्व के रूप में होता है और पोलोनियम रेडियम और रेडॉन के साथ एक्टिनियम प्रथम गैर मौलिक रेडियोएक्टिव तत्वों में से एक था जिसे अलग किया जाना था।

नरम चांदी-सफेद रेडियोधर्मी धातु एक्टिनियम वायु में ऑक्सीजन और नमी के साथ तेजी से अभिक्रिया करता है, जो वायु में एक्टिनियम ऑक्साइड की सफेद परत का निर्माण करती है, जो बाद में ऑक्सीकरण को रोकता है और अधिकांश लैंथेनाइड्स और कई एक्टिनाइड्स एक्टिनियम के साथ लगभग सभी रासायनिक यौगिकों में ऑक्सीकरण अवस्था +3 को ग्रहण करता है। एक्टिनियम केवल यूरेनियम और थोरियम अयस्कों में ²²⁷Ac आइसोटोप के रूप में पाया जाता है, जो 21.772 वर्षों के अर्ध-आयु के साथ क्षय होता है और मुख्य रूप से बीटा कण और कभी-कभी ²²⁸Ac अल्फा कण उत्सर्जित करता है और जो 6.15 घंटे के अर्ध-आयु के साथ बीटा के रूप में सक्रिय होता है और इस प्रकार अयस्क में एक टन प्राकृतिक यूरेनियम में लगभग 0.2 मिलीग्राम एक्टिनियम -227 होता है और एक टन थोरियम में लगभग 5 नैनोग्राम एक्टिनियम -228 होता है। एक्टिनियम और लेण्टेनियुम के भौतिक और रासायनिक गुणों की निकटतम समानता एक्टिनियम को अयस्क से पृथक करना अव्यावहारिक रूप में बनाती है। इसके अतिरिक्त परमाणु रिएक्टर में ²²⁶Ra के न्यूट्रॉन विकिरण तत्व को मिलीग्राम मात्रा में निर्माण किया जाता है और इसकी कमी के कारण उच्च कीमत और रेडियोधर्मिता के कारण एक्टिनियम का कोई महत्वपूर्ण औद्योगिक उपयोग नहीं होता है। इसके वर्तमान अनुप्रयोगों में न्यूट्रॉन स्रोत और विकिरण चिकित्सा के घटक के रूप में सम्मलित है।

इतिहास

1899 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ आंद्रे-लुई डेबिएर्न ने नए तत्व की खोज की घोषणा की थी। उन्होंने मैरी और पियरे क्यूरी द्वारा रेडियम निकाले जाने के बाद छोड़े गए यूरेनियम अवशेषों से इसे भिन्न कर दिया था। 1899 में, डेबिएरने ने पदार्थ को टाइटेनियम के समान बताया और 1900 में थोरियम के समान बताया था। फ्रेडरिक ऑस्कर गिजेल ने 1902 में लेण्टेनियुम के समान पदार्थ को पाया था, और 1904 में इसे इमेनियम कहा गया था डेबिएरने द्वारा निर्धारित पदार्थों की अर्ध-आयु की तुलना के बाद, 1904 में हेरिएट ब्रूक्स और 1905 में ओटो हैन और ओटो सैकुर, ने नए तत्व के लिए डेबिएरने का चुना हुआ नाम निरंतर रूप में रखा था, क्योंकि इसमें अन्तर्विरोधी रासायनिक गुणों के अतिरिक्त भिन्न-भिन्न समय में तत्व के लिए प्रमाणित किया गया था।

1970 के दशक में, और बाद में प्रकाशित लेखों से पता चलता है कि 1904 में प्रकाशित डेबिएर्न के परिणाम 1899 और 1900 में रिपोर्ट किए गए परिणामों के साथ संघर्ष करते हैं। इसके अतिरिक्त, एक्टिनियम की अब ज्ञात रसायन विज्ञान डेबिएर्न के 1899 और 1900 के परिणामों के सामान्य घटक के रूप में होते है और जो किसी अन्य के रूप में अपनी उपस्थिति को रोकता है इस प्रकार वास्तव में उन्होंने जिन रासायनिक गुणों की सूचना दी थी, उससे यह संभावना बनती है कि उन्होंने गलती से एक प्रकार का रसायनिक मूल तत्त्व प्रोटैक्टीनियम की पहचान कर ली गई थी, जिसे अगले चौदह वर्षों तक नहीं खोजा जा सकता है, केवल इसके हाइड्रोलिसिस और अपने प्रयोगशाला उपकरणों पर सोखने के कारण यह गायब हो जाता है। इसने कुछ लेखकों को इस बात की वकालत करने के लिए प्रेरित किया है कि इस खोज का श्रेय अकेले गिज़ेल को दिया जाना चाहिए। एडलॉफ़ द्वारा वैज्ञानिक खोज की कम टकराव वाली दृष्टि प्रस्तावित की गई है। उनका सुझाव है कि प्रारंभिक प्रकाशनों की दूरदर्श आलोचना को रेडियोधर्मिता की तत्कालीन नवोत्पन्न अवस्था द्वारा कम किया जाना चाहिए जो मूल पत्रों में डेबिएर्न के अनुरोध की समझदारी पर प्रकाश डालते है, उन्होंने कहा कि कोई भी यह प्रमाण नहीं दे सकता है कि डेबिएरने के पदार्थ में एक्टिनियम नहीं था। डेबिएर्न जिन्हें अब अधिकांश इतिहासकारों द्वारा खोजकर्ता के रूप में जाना जाता है और इस प्रकार इतिहासकारों ने तत्व के रूप में रुचि खो दी और विषय छोड़ दिया। दूसरी ओर गीज़ल को परमाणु रासायनिक शुद्ध एक्टिनियम के पहले निर्माण के रूप में जाना जाता है और इसकी परमाणु संख्या 89 की पहचान के साथ इसको श्रेय दिया जाता है।

एक्टिनियम नाम की उत्पत्ति प्राचीन ग्रीक एक्टिस, एक्टिनोस (ακτίς, ακτίνος) से हुई है, जिसका अर्थ है किरण या रे है। इसका प्रतीक AC अन्य यौगिकों के संक्षेप में भी प्रयोग किया जाता है जिनका एक्टिनियम से कोई लेना देना नहीं होता है, जैसे एसिटल, एसीटेट और कभी-कभी एसीटैल्डिहाइड के रूप में प्रयोग किया जाता है।

गुण

एक्टिनियम नरम चांदी जैसा, सफेद रेडियोधर्मी धात्विक तत्व के रूप में होता है। इसका अनुमानित अपरूपण मापांक सीसा के समान होता है। इसकी मजबूत रेडियोधर्मी के कारण एक्टिनियम हल्के नीले प्रकाश के साथ अंधेरे में चमकता है, जो उत्सर्जित ऊर्जावान कणों द्वारा आयनित आसपास की वायु से उत्पन्न होता है। एक्टिनियम में लैंथेनम और अन्य लैंथेनाइड्स के समान रासायनिक गुण होते हैं और इसलिए यूरेनियम अयस्कों से निकालने पर इन तत्वों को भिन्न करना कठिन होता है। सॉल्वेंट एक्सट्रैक्शन और आयन क्रोमैटोग्राफी सामान्यतः पृथक्करण के लिए उपयोग किया जाता है।

एक्टिनाइड्स एक्टिनियम के पहले तत्व ने सेट को अपना नाम दिया, जैसा कि लैंथेनम ने लैंथेनाइड्स के लिए किया था।लैंथेनाइड्स की तुलना में एक्टिनाइड्स बहुत अधिक विविध रूप में होता हैं और इसलिए यह 1945 तक नहीं था और इस प्रकार लैंथेनाइड्स, एक्टिनाइड अवधारणा की मान्यता के बाद से दिमित्री मेंडेलीव की आवर्त सारणी में सबसे महत्वपूर्ण परिवर्तन है। ट्रांसयूरेनियम के तत्वों पर ग्लेन टी. सी. सीबॉर्ग के अनुसंधान के बाद एटिनाइड की शुरूआत सामान्यता स्वीकार की गई थी चूँकि, इसे 1892 में ब्रिटिश रसायनज्ञ हेनरी बैसेट द्वारा प्रस्तावित किया गया था।

एक्टिनियम वायु में ऑक्सीजन और नमी के साथ तेजी से प्रतिक्रिया करता है, जिससे एक्टिनियम ऑक्साइड का सफेद परत बनता है जो आगे ऑक्सीकरण को बाधित करती है। जैसा कि अधिकांश लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स के साथ, एक्टिनियम ऑक्सीकरण अवस्था +3 में उपस्थित होता है और इस प्रकार Ac³⁺ आयन विलयनों में रंगहीन होते हैं। और ऑक्सीकरण अवस्था +3 की उत्पत्ति [Rn] 6d¹7s² एक्टिनियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास से होती है जिसमें तीन संयोजी वैलेंस इलेक्ट्रॉनों होते हैं जो आसानी से नोबल गैस रेडॉन की स्थिर संवृत -विवृत संरचना देने के लिए आसानी से दान किए जाते हैं। चूंकि 5f कक्षीय एक्टिनियम परमाणु में खाली होता है , इसे एक्टिनियम परिसरों में वैलेंस ऑर्बिटल के रूप में उपयोग किया जा सकता है और इसलिए इसे सामान्यतः इस पर काम करने वाले लेखकों द्वारा पहला 5f तत्व माना जाता है। और Ac³⁺ सभी ज्ञात त्रिकोणीय आयनों में सबसे बड़ा होता है और इसके पहले समन्वय क्षेत्र में लगभग 10.9 ± 0.5 पानी के अणु होते हैं।

रासायनिक यौगिक

एक्टिनियम की तीव्र रेडियोधर्मिता के कारण केवल सीमित संख्या में एक्टिनियम यौगिक ज्ञात होते है। इनमें ये निन्न रूप में सम्मलित होते है, जैसे AcF₃, AcCl₃, AcBr₃, AcOF, AcOCl, AcOBr, Ac₂S₃, Ac₂O₃, AcPO_{4 3} और Ac(NO₃)₃ . AcPO₄ को छोड़कर वे सभी संबंधित लेण्टेनियुम यौगिकों के समान होते है। उन सभी में ऑक्सीकरण अवस्था +3 के रूप में एक्टिनियम होता है। विशेष रूप से समान लैंथेनम और एक्टिनियम यौगिकों के जाली स्थिरांक केवल कुछ प्रतिशत भिन्न रूप में होते हैं।

सूत्र	रंग	समरूपता	समष्टि समूह	नहीं	पियर्सन प्रतीक	a (पीएम)	b (पीएम)	c (पीएम)	z	घनत्व, g/cm3
AC	Clean	घन क्रिस्टल प्रणाली	FM3M	225	cF4	531.1	531.1	531.1	4	10.07
Ak2	unknown	FM3M	225	cF12	567	567	567	4	8.35
AC2O3	त्रिकोणीय क्रिस्टल प्रणाली	3}M1	164	hP5	408	408	630	1	9.18
AoR2S3	BACK	घन	4}3D	220	cI28	778.56	778.56	778.56	4	6.71
ACF3	WHITE	हेक्सागोनल क्रिस्टल प्रणाली| P{{overline|3}C1	165	hP24	741	741	755	6	7.88
ACL3	WHITE	हेक्सागोनल	P 63/M	165	hP8	764	764	456	2	4.8
ACBR3	हेक्सागोनल| P63/AM	165	hP8	764	764	456	2	5.85
ACOF	घन| FM3AM			593.1				8.28
AcOCl	WHITE	टेट्रागोनल क्रिस्टल प्रणाली|			424	424	707		7.23
ACOBR	WHITE				427	427	740		7.89
ACP04. HE2HEY	unknown				721	721	664		5.48

यहाँ a, b और c जाली स्थिरांक हैं, कोई समष्टि समूह संख्या है और Z प्रति इकाई सेल में सूत्र इकाइयों की संख्या है और घनत्व को सीधे नहीं मापा जाता है, लेकिन इसकी गणना जाली मापदंडों से की जाती है।

ऑक्साइड

Main article: ऐक्टीनियम (III) ऑक्साइड

एक्टिनियम ऑक्साइड (Ac₂O₃) हाइड्रॉक्साइड को 500 डिग्री सेल्सियस पर या ऑक्सालेट को 1100 डिग्री सेल्सियस पर निर्वात में गर्म करके प्राप्त किया जा सकता है। इसकी क्रिस्टल जाली समरूपता क्रिस्टलोग्राफी रूप में है जिसमें सबसे दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के ऑक्साइड होते हैं।

हैलिड्स

एक्टिनियम ट्राइफ्लोराइड या तो समाधान में या ठोस प्रतिक्रिया में उत्पादित किया जा सकता है। एक्टिनियम आयन युक्त घोल में हाइड्रोफ्लुओरिक अम्ल मिलाकर पूर्व प्रतिक्रिया कमरे के तापमान पर की जाती है और इसके बाद की विधि में एक्टिनियम धातु को ऑल-प्लैटिनम सेटअप में 700 डिग्री सेल्सियस पर हाइड्रोजन फ्लोराइड वाष्प के साथ अभिक्रियित किया जाता है। इस प्रकार 900-1000 डिग्री सेल्सियस पर अमोनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ एक्टिनियम ट्राइफ्लोराइड को अभिक्रियित करने से ऑक्सीफ्लोराइड AcOF प्राप्त होता है। जबकि लैंथेनम ऑक्सीफ्लोराइड को एक घंटे के लिए 800 डिग्री सेल्सियस पर वायु में लैंथेनम ट्राइफ्लोराइड को जलाकर आसानी से प्राप्त किया जा सकता है और इस प्रकार एक्टिनियम ट्राइफ्लोराइड के समान अभिक्रियित से कोई AcOF नहीं निकलता है और केवल प्रारंभिक उत्पाद के पिघलने का परिणाम होता है।

AcF₃ + 2 NH₃ + H₂O → AcOF + 2 NH₄F

एक्टिनियम ट्राइक्लोराइड 960 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर कार्बन टेट्राक्लोराइड वाष्प के साथ एक्टिनियम हाइड्रॉक्साइड या ऑक्सालेट पर प्रतिक्रिया करके प्राप्त किया जाता है। ऑक्सीफ्लोराइड के समान एक्टिनियम ऑक्सीक्लोराइड को 1000 डिग्री सेल्सियस पर अमोनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ हाइड्रोलाइजिंग एक्टिनियम ट्राइक्लोराइड द्वारा तैयार किया जा सकता है। चूंकि, ऑक्सीफ्लोराइड के विपरीत अमोनिया के साथ हाइड्रोक्लोरिक एसिड में एक्टिनियम ट्राइक्लोराइड के स्थिरता को प्रज्वलित करके ऑक्सीक्लोराइड को अच्छी तरह से संश्लेषित किया जाता है।

एल्यूमीनियम ब्रोमाइड और एक्टिनियम ऑक्साइड की प्रतिक्रिया एक्टिनियम ट्राइब्रोमाइड उत्पन्न करती है

Ac₂O₃ + 2 AlBr₃ → 2 AcBr₃ + Al₂O₃

और इसे 500 डिग्री सेल्सियस पर अमोनियम हाइड्रॉक्साइड के साथ अभिक्रियित करने पर ऑक्सीब्रोमाइड AcOBr प्राप्त होता है।

अन्य यौगिक

एक्टीनियम हाइड्राइड 300 डिग्री सेल्सियस पर पोटेशियम के साथ एक्टिनियम ट्राइक्लोराइड की कमी से प्राप्त किया जाता है और इसकी संरचना इसी LaH₂ हाइड्राइड के साथ सादृश्य द्वारा प्राप्त की जाती है। प्रतिक्रिया में हाइड्रोजन का स्रोत अनिश्चित रूप में होता है।

मोनोसोडियम फॉस्फेट (NaH₂PO₄) हाइड्रोक्लोरिक एसिड में एक्टिनियम के घोल से सफेद रंग का एक्टिनियम फॉस्फेट हेमीहाइड्रेट (AcPO₄·0.5H₂O) प्राप्त होता है और कुछ मिनटों के लिए 1400 डिग्री सेल्सियस पर हाइड्रोजन सल्फाइड वाष्प के साथ ऐक्टीनियम ऑक्सालेट को गर्म करने से ब्लैक ऐक्टीनियम सल्फाइड Ac₂S₃ बनता है और इस प्रकार संभवतः 1000 डिग्री सेल्सियस पर एक्टिनियम ऑक्साइड पर हाइड्रोजन सल्फाइड और कार्बन डाइसल्फ़ाइड के मिश्रण के साथ क्रिया करके इसका निर्माण किया जाता है।

समस्थानिक

Main article: ऐक्टीनियम के समस्थानिक

स्वाभाविक रूप से होने वाली ऐक्टीनियम दो रेडियोधर्मी समस्थानिकों से बना होता है और इस प्रकार ²²⁷
Ac के रेडियोधर्मी फैमिली से ²³⁵
U और ²²⁸
Ac उपसमूह ²³²
Th. ²²⁷
Ac मुख्य रूप से बहुत कम ऊर्जा के साथ बीटा क्षय होता है, लेकिन 1.38% स्थिति में यह अल्फा कण का उत्सर्जन करता है, इसलिए इसे अल्फा स्पेक्ट्रोमेट्री के माध्यम से आसानी से पहचाना जा सकता है। और इस प्रकार तैंतीस रेडियो आइसोटोप की पहचान की गई है, जो सबसे स्थिर रूप में होते है ²²⁷
Ac 21.772 वर्ष की अर्ध-आयु के साथ एक्टिनियम ²²⁵
Ac 10.0 दिनों के अर्ध-आयु के साथ और ²²⁶
Ac 29.37 घंटे के अर्ध-आयु के साथ होती है। शेष सभी रेडियोधर्मी क्षय समस्थानिकों का अर्ध-आयु होती है, जो 10 घंटे से कम होती है और उनमें से अधिकांश का अर्ध-आयु एक मिनट से भी कम होता है। एक्टीनियम का सबसे कम समय तक ज्ञात समस्थानिक ²¹⁷
Ac है और इस प्रकार 69 नैनोसेकंड का अर्ध जीवन, जो अल्फा क्षय के माध्यम से क्षय होता है। एक्टिनियम में दो ज्ञात मेटा स्टेट्स भी होते है। रसायन विज्ञान के लिए सबसे महत्वपूर्ण समस्थानिक ²²⁵Ac, ²²⁷Ac और ²²⁸Ac के रूप में होते है.

शुद्धिकृत ²²⁷
Ac लगभग अर्ध-आयु के बाद अपने क्षय उत्पादों के साथ संतुलन में आता है और यह अपने 21.772 साल के अर्ध-आयु के अनुसार ज्यादातर बीटा (98.62%) और कुछ अल्फा कण 1.38% उत्सर्जित करता है; और इस प्रकार लगातार क्षय उत्पाद ऐक्टीनियम श्रृंखला का भाग हैं। इसलिए इसके कम उपलब्ध मात्रा इसके बीटा कणों की कम ऊर्जा (अधिकतम 44.8 keV) और अल्फ़ा विकिरण की कम तीव्रता के कारण, ²²⁷
Ac इसके उत्सर्जन का सीधे पता लगाना कठिन होता है और इसलिए इसके क्षय उत्पादों के माध्यम से इसका पता लगाया जाता है। ऐक्टिनियम के समस्थानिकों का परमाणु भार 204 परमाणु द्रव्यमान इकाई (²⁰⁴
Ac) 236 u में (²³⁶
Ac).के रूप में होते है

समस्थानिक	निर्माण	क्षय	अर्ध आयु
221Ac	232Th(d,9n)→225Pa(α)→221Ac	α	52 ms
222Ac	232Th(d,8n)→226Pa(α)→222Ac	α	5.0 s
223Ac	232Th(d,7n)→227Pa(α)→223Ac	α	2.1 min
224Ac	232Th(d,6n)→228Pa(α)→224Ac	α	2.78 hours
225Ac	232Th(n,γ)→233Th(β−)→233Pa(β−)→233U(α)→229Th(α)→225Ra(β−)→225Ac	α	10 days
226Ac	226Ra(d,2n)→226Ac	α, β− electron capture	29.37 hours
227Ac	235U(α)→231Th(β−)→231Pa(α)→227Ac	α, β−	21.77 years
228Ac	232Th(α)→228Ra(β−)→228Ac	β−	6.15 hours
229Ac	228Ra(n,γ)→229Ra(β−)→229Ac	β−	62.7 min
230Ac	232Th(d,α)→230Ac	β−	122 s
231Ac	232Th(γ,p)→231Ac	β−	7.5 min
232Ac	232Th(n,p)→232Ac	β−	119 s

घटना और संश्लेषण

यूरेनिनाइट अयस्कों में एक्टिनियम की उच्च सांद्रता होती है।

ऐक्टीनियम यूरेनियम अयस्कों में एक टन यूरेनियम में पाया जाता है और इस प्रकार यह लगभग 0.2 मिलीग्राम होता है ²²⁷AC और थोरियम अयस्कों में ²²⁸AC प्रति एक टन थोरियम जिनमें लगभग 5 नैनोग्राम होते हैं । ऐक्टीनियम आइसोटोप ²²⁷AC यूरेनियम-एक्टिनियम श्रृंखला क्षय श्रृंखला का क्षणिक सदस्य के रूप में है, जो मूल आइसोटोप यूरेनियम-235 या प्लूटोनियम-239 से प्रारंभ होता है और स्थिर सीसा आइसोटोप ²⁰⁷Pb के साथ समाप्त होता है। आइसोटोप ²²⁸AC थोरियम श्रृंखला क्षय श्रृंखला का क्षणिक सदस्य है, जो मूल आइसोटोप 232Th से प्रारंभ होता है और स्थिर सीसा आइसोटोप 208Pb के साथ समाप्त होता हैI अन्य ऐक्टीनियम आइसोटोप ²²⁵Ac 237Np या 233U) से प्रारंभ होकर और थैलियम ²⁰⁵Tl और निकट-स्थिर बिस्मथ बिस्मथ ²⁰⁹Bi); के साथ समाप्त होने वाली नेप्टुनियम श्रृंखला क्षय श्रृंखला में क्षणिक रूप से उपस्थित होता है यदि सभी मौलिक न्यूक्लाइड ²³⁷Np का क्षय होता है, यह प्राकृतिक ²³⁸U पर न्यूट्रॉन नॉक-आउट प्रतिक्रियाओं द्वारा लगातार उत्पन्न होता है।

इस प्रकार कम प्राकृतिक सांद्रता और लैंथेनम और अन्य लैंथेनाइड्स के भौतिक और रासायनिक गुणों के निकटतम समानता के रूप में होते है, जो अधिकांशतःएक्टिनियम वाले अयस्कों में प्रचुर मात्रा में होती है और इस प्रकार एक्टिनियम को अव्यवहारिक से भिन्न करती है और पूर्ण रूप में पृथक्करण प्रदान करती है। इसके अतिरिक्त, परमाणु रिएक्टर में ²²⁶Ra के न्यूट्रॉन विकिरण द्वारा मिलीग्राम मात्रा में एक्टिनियम तैयार किया जाता है।

${\ce {^{226}_{88}Ra + ^{1}_{0}n -> ^{227}_{88}Ra ->[\beta^-][42.2 \ {\ce {min}}] ^{227}_{89}Ac}}$

प्रतिक्रिया उत्पत्ति रेडियम वजन का लगभग 2% होता है और इस प्रकार ²²⁷Ac न्यूट्रॉन को और ग्रहण कर सकता है जिसके परिणामस्वरूप ²²⁸AC की छोटी मात्रा होती है। जो संश्लेषण के बाद एक्टिनियम को रेडियम से और क्षय परमाणु संलयन के उत्पादों जैसे थोरियम, पोलोनियम, सीसा और बिस्मथ से भिन्न किया जाता है और इस प्रकार निष्कर्षण विकिरण उत्पादों के जलीय घोल से थेनॉयलट्रिफ्लोरोएसीटोन-बेंजीन समाधान के साथ किया जा सकता है और निश्चित तत्व के लिए चयनात्मकता पीएच को समायोजित करके प्राप्त की जाती है। एक्टिनियम के लिए लगभग 6.0 के रूप में होती है वैकल्पिक प्रक्रिया नाइट्रिक एसिड में उपयुक्त राल के साथ आयनों का आदान-प्रदान होता है, जिसके परिणामस्वरूप दो चरण की प्रक्रिया में रेडियम और एक्टिनियम बनाम थोरियम के लिए 1,000,000 का पृथक्करण कारक हो सकता है। तत्पश्चात् ऐक्टिनियम को रेडियम से लगभग 100 के अनुपात के साथ कम क्रॉस लिंकिंग केशन एक्सचेंज रेजिन और नाइट्रिक एसिड को एल्युएंट के रूप में उपयोग करके भिन्न किया जा सकता है।

²²⁵AC पहली बार कृत्रिम रूप से जर्मनी में ट्रांस्यूरेनियम तत्वों के लिए संस्थान (आईटीयू) में साइक्लोट्रॉन का उपयोग करके किया जाता है और सिडनी में सेंट जॉर्ज अस्पताल में 2000 में एक रैखिक कण त्वरक का उपयोग करके निर्मित किया गया था। इस दुर्लभ आइसोटोप के विकिरण चिकित्सा में संभावित अनुप्रयोग के रूप में हैं और यह 20–30 MeV ड्यूटेरियम आयनों के साथ रेडियम-226 लक्ष्य पर बमबारी करके सबसे अधिक कुशलता से निर्मित होता है। यह ²²⁶AC प्रतिक्रिया का निर्माण करती है, जो चूँकि 29 घंटे के अर्ध-आयु के साथ क्षय होता है और इस प्रकार दूषित नहीं होता है ²²⁵ए.सी.

1100 और 1300 डिग्री सेल्सियस के बीच तापमान पर निर्वात में लिथियम वाष्प के साथ एक्टिनियम फ्लोराइड की कमी से एक्टिनियम धातु तैयार की जाती है। उच्च तापमान के परिणामस्वरूप उत्पाद का वाष्पीकरण होता है और कम तापमान के कारण अधूरा परिवर्तन होता है। लिथियम को अन्य क्षार धातुओं में चुना गया क्योंकि इसका फ्लोराइड सबसे अधिक अस्थिर रूप में होता है।

अनुप्रयोग

इसकी कमी उच्च कीमत और रेडियोधर्मिता के कारण, ²²⁷Ac का वर्तमान में कोई महत्वपूर्ण औद्योगिक उपयोग नहीं होता है, लेकिन वर्तमान में लक्षित अल्फा उपचारों जैसे कैंसर उपचारों में उपयोग के लिए ²²⁵AC का अध्ययन किया जाता है। ²²⁷AC अत्यधिक रेडियोधर्मी के रूप में है और इसलिए रेडियोआइसोटोप तापविद्युत् जनरेटर के सक्रिय तत्व के रूप में उपयोग के लिए अध्ययन किया जाता है। उदाहरण के लिए अंतरिक्ष यान में बेरिलियम के साथ दबाया गया ²²⁷ACका ऑक्साइड के रूप में होता है जो कुशल न्यूट्रॉन स्रोत है जिसकी गतिविधि मानक अमेरीशियम बेरिलियम और रेडियम-बेरिलियम जोड़े से अधिक है। उन सभी अनुप्रयोगों में, ²²⁷Ac बीटा स्रोत केवल उत्पादक के रूप में है, जो अपने क्षय पर अल्फा-उत्सर्जक समस्थानिक उत्पन्न करता है। बेरिलियम (α,n) परमाणु प्रतिक्रिया के लिए अपने बड़े क्रॉस-सेक्शन के कारण अल्फा कणों को पकड़ता है और न्यूट्रॉन का उत्सर्जन करता है

${\ce {^{9}_{4}Be + ^{4}_{2}He -> ^{12}_{6}C + ^{1}_{0}n + \gamma}}$

227AcBe न्यूट्रॉन स्रोतों को न्यूट्रॉन जांच में लगाया जा सकता है, जो राजमार्ग निर्माण में गुणवत्ता नियंत्रण के लिए मिट्टी में उपस्थित पानी की मात्रा के साथ-साथ नमी/घनत्व को मापने के लिए मानक उपकरण है। इस तरह की जांच का उपयोग न्यूट्रॉन रेडियोग्राफी टोमोग्राफी और अन्य रेडियोकेमिकल जांचों में अच्छी तरह से लॉगिंग अनुप्रयोगों में भी किया जाता है।

विकिरण चिकित्सा में ²²⁵Ac के लिए डीओटीए के रूप में रासायनिक संरचना होती है।

²²⁵Ac को पुन: प्रयोज्य जनरेटर में ²¹³Bi का उत्पादन करने के लिए दवा में लागू किया जाता है या विशेष रूप से लक्षित अल्फा थेरेपी (TAT) में विकिरण चिकित्सा के लिए एजेंट के रूप में अकेले उपयोग किया जा सकता है। इस आइसोटोप का अर्ध-आयु 10 दिनों का होता है, जिससे यह विकिरण चिकित्सा के लिए अधिक उपयुक्त होता है ²¹³Bi अर्ध-आयु 46 मिनट का होता है। इसके अतिरिक्त, ²²⁵Ac गैर विषैले में क्षय होता है ²⁰⁹Bi स्थिर लेकिन जहरीले सीसे के अतिरिक्त, जो कई अन्य उम्मीदवार समस्थानिकों की क्षय श्रृंखलाओं में अंतिम उत्पाद के रूप में है, अर्थात् ²²⁷Th, ²²⁸Th, और ²³⁰U न केवल ²²⁵AC, लेकिन इसकी डॉटर भी अल्फा कणों का उत्सर्जन करती हैं जो शरीर में कैंसर कोशिकाओं को मारती हैं और इस प्रकार लागू करने में सबसे बड़ी कठिनाई होती है ²²⁵AC सरल एक्टिनियम परिसरों के अंतःशिरा इंजेक्शन के परिणामस्वरूप हड्डियों और यकृत में दसियों वर्षों की अवधि के लिए उनका संचय होता है। परिणाम स्वरुप बाद में अल्फा कणों द्वारा कैंसर कोशिकाओं को जल्दी से मार दिया जाता है ²²⁵AC, एक्टिनियम और उसकी डॉटर से विकिरण नए उत्परिवर्तन को प्रेरित कर सकता है। इस समस्या के समाधान के लिये, ²²⁵AC केलेशन एजेंट से बंधा हुआ था, जैसे कि साइट्रेट, एथिलीनडामिनेटेट्राएसिटिक एसिड (ईडीटीए) या पेंटेटिक एसिड (डीटीपीए) के रूप में होता है। इससे हड्डियों में एक्टीनियम का जमाव कम हो जाता है, लेकिन शरीर से उत्सर्जन धीमा होता है। HEHA जैसे कीलेटिंग एजेंटों से बहुत बेहतर परिणाम प्राप्त हुए (1,4,7,10,13,16-हेक्साजैसीक्लोरीनहेक्साडेकन-N,N′,N″,N‴,N‴′,N‴″-हेक्साएसिटिक अम्ल) या DOTA (चेलेटर) (1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid) त्रास्तुज़ुमाब से युग्मित मोनोक्लोनल ऐंटीबॉडी जो HER2/neu रिसेप्टर (जैव रसायन) के साथ हस्तक्षेप करता है। बाद के वितरण संयोजन का चूहों पर परीक्षण किया गया और लेकिमिया, लिंफोमा, स्तन कैंसर, डिम्बग्रंथि के कैंसर, न्यूरोब्लास्टोमा और प्रोस्टेट कैंसर के विरुद्ध प्रभावी रूप में सिद्ध हुआ।

²²⁷Ac (21.77 वर्ष) इसे महासागरीय जल के धीमे ऊर्ध्वाधर मिश्रण के निरूपण में बहुत सुविधाजनक रेडियोधर्मी आइसोटोप को बनाता है और इस प्रकार प्रति वर्ष 50 मीटर के क्रम में संबंधित प्रक्रियाओं का वर्तमान वेगों के प्रत्यक्ष माप द्वारा आवश्यक यथार्थता के साथ अध्ययन नहीं किया जा सकता है। चूंकि, विभिन्न समस्थानिकों के लिए सांद्रता गहराई प्रोफाइल का मूल्यांकन मिश्रण दरों का अनुमान लगाने की अनुमति देता है। इस पद्धति के पीछे भौतिकी प्रकार है समुद्र के पानी में समान रूप से फैला हुआ होता है ²³⁵U.इसका क्षय उत्पाद ²³¹Pa, धीरे-धीरे नीचे की ओर अवक्षेपित होता है, जिससे इसकी सांद्रता पहले गहराई के साथ बढ़ती है और फिर लगभग स्थिर रहती है। ²³¹Pa निर्णय करता है ²²⁷AC चूँकि, बाद वाले आइसोटोप की सांद्रता इसका पालन नहीं करती है ²³¹Pa गहराई प्रोफ़ाइल इसके अतिरिक्त समुद्र तल की ओर बढ़ती है। यह मिश्रण प्रक्रियाओं के कारण होता है जो समुद्र तल से कुछ अतिरिक्त ²²⁷AC उठाती हैं। इस प्रकार ²³¹Pa और ²²⁷AC गहराई प्रोफाइल दोनों का विश्लेषण शोधकर्ताओं को मिश्रण व्यवहार को मॉडल करने की अनुमति देता है।

सैद्धांतिक भविष्यवाणियां हैं कि AcH_x हाइड्राइड्स इस स्थितियों में बहुत अधिक दबाव के साथ कमरे के तापमान के सुपरकंडक्टर के लिए उम्मीदवार के रूप में होती है क्योंकि उनके पास T_c है H3S से बहुत अधिक, संभवतः 250 K के निकटतम होता है ।

सावधानियां

²²⁷AC अत्यधिक रेडियोधर्मी है और इसके साथ प्रयोग विशेष रूप से डिज़ाइन की गई प्रयोगशाला में किए जाते हैं, जो एक तंग ग्लोव बॉक्स से सुसज्जित है। जब एक्टिनियम ट्राइक्लोराइड को रैट को अन्तःवेध रूप से दिया जाता है, तो लगभग 33% एक्टिनियम हड्डियों में और 50% एक्टिनियम यकृत में जमा हो जाता है। इसकी विषाक्तता तुलनीय रूप में होती है, लेकिन एमरिकियम और प्लूटोनियम की तुलना में थोड़ी कम होती है। और इस प्रकार ट्रेस मात्रा के लिए अच्छे वायु मिश्रण के साथ धूआं हुड पर्याप्त ग्राम मात्रा के लिए उत्सर्जित तीव्र गामा विकिरण से परिरक्षण के साथ गर्म कोशिकाओं ²²⁷AC के आवश्यक रूप में होता है।

यह भी देखें

• ऐक्टीनियम श्रृंखला

ग्रन्थसूची

• Meyer, Gerd and Morss, Lester R. (1991) Synthesis of lanthanide and actinide compounds, Springer. ISBN 0-7923-1018-7

बाहरी संबंध

• Actinium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
• NLM Hazardous Substances Databank – Actinium, Radioactive
• Actinium in Kirby, H. W.; Morss, L. R. (2006). Morss; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (eds.). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd ed.). Dordrecht, The Netherlands: Springer. ISBN 978-1-4020-3555-5.