रेडियम

This article is about रासायनिक तत्व. For other uses, see रेडियम (disambiguation).

Radium, ₈₈Ra

File:Radium226.jpg
Radium
उच्चारण	/ˈreɪdiəm/ ​(RAY-dee-əm)
दिखावट	silvery white metallic
जन अंक	[226]
Radium 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 Ba ↑ Ra ↓ (Ubn) francium ← radium → actinium
Atomic number (Z)	88
समूह	group 2 (alkaline earth metals)
अवधि	period 7
ब्लॉक	s-block
ऋणावेशित सूक्ष्म अणु का विन्यास	[Rn] 7s2
प्रति शेल इलेक्ट्रॉन	2, 8, 18, 32, 18, 8, 2
भौतिक गुण
Phase at STP	solid
गलनांक	973 K ​(700 °C, ​1292 °F) (disputed)
क्वथनांक	2010 K ​(1737 °C, ​3159 °F)
Density (near r.t.)	5.5 g/cm3
संलयन की गर्मी	8.5 kJ/mol
Heat of vaporization	113 kJ/mol
Vapor pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 819 906 1037 1209 1446 1799
परमाणु गुण
ऑक्सीकरण राज्य	+2 (expected to have a strongly basic oxide)
इलेक्ट्रोनगेटिविटी	Pauling scale: 0.9
Ionization energies	1st: 509.3 kJ/mol 2nd: 979.0 kJ/mol
सहसंयोजक त्रिज्या	221±2 pm
[वैन डेर वाल्स रेडियस]]	283 pm
File:Radium spectrum visible.png Spectral lines of radium
अन्य गुण
प्राकृतिक घटना	from decay
क्रिस्टल की संरचना	​body-centered cubic (bcc) File:Cubic-body-centered.svg
ऊष्मीय चालकता	18.6 W/(m⋅K)
विद्युत प्रतिरोधकता	1 µΩ⋅m (at 20 °C)
चुंबकीय आदेश	nonmagnetic
CAS नंबर	7440-14-4
History
खोज]	Pierre and Marie Curie (1898)
पहला अलगाव	Marie Curie (1910)
Iso­tope Abun­dance Half-life (t1/2) Decay mode Pro­duct

रेडियम रासायनिक तत्व है जिसका प्रतीक (रसायन) Ra और परमाणु संख्या 88 है। यह आवर्त सारणी की क्षारीय पृथ्वी धातु में छठा तत्व है, जिसे क्षारीय पृथ्वी धातु भी कहा जाता है। शुद्ध रेडियम चांदी-सफ़ेद होता है, किन्तु यह हवा के संपर्क में आने पर नाइट्रोजन (ऑक्सीजन के अतिरिक्त) के साथ सरलता से प्रतिक्रिया करता है, जिससे रेडियम नाइट्राइड (Ra₃N₂) की काली सतह परत बन जाती है।. रेडियम के सभी समस्थानिक रेडियोधर्मी होते हैं, सबसे स्थिर समस्थानिक रेडियम-226 है जिसकी अर्द्ध आयु 1600 वर्ष है। जब रेडियम का क्षय होता है, तो यह उप-उत्पाद के रूप में आयनीकरण विकिरण का उत्सर्जन करता है, जो फ्लोरोसेंट रसायनों को उत्तेजित कर सकता है और रेडियोल्यूमिनेसेंस का कारण बन सकता है।

रेडियम, रेडियम क्लोराइड के रूप में, मैरी क्यूरी और पियरे क्यूरी द्वारा 1898 में जाचिमोव में खनन किए गए अयस्क से रासायनिक तत्वों की खोज थी। उन्होंने यूरेनियम से रेडियम यौगिक निकाला और पांच दिन पश्चात् फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज में इस खोज को प्रकाशित किया था। 1911 में रेडियम क्लोराइड के इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से मैरी क्यूरी और आंद्रे-लुई डेबिएर्न द्वारा रेडियम को इसकी धात्विक अवस्था में अलग किया गया था।

प्रकृति में, रेडियम यूरेनियम में पाया जाता है और (कुछ सीमा तक) थोरियम अयस्क ट्रेस मात्रा में प्रति टन यूरेनियम के सातवें ग्राम के रूप में छोटा होता है। तत्वों की जैविक भूमिकाओं के लिए रेडियम आवश्यक नहीं है, और इसकी रेडियोधर्मिता और रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता के कारण जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में सम्मिलित होने पर प्रतिकूल स्वास्थ्य प्रभाव होने की संभावना है। As of 2014, परमाणु चिकित्सा में इसके उपयोग के अतिरिक्त, रेडियम का कोई व्यावसायिक अनुप्रयोग नहीं है। पूर्व में, 1950 के दशक के आसपास, इसका उपयोग रेडियोल्यूमिनेसेंट उपकरणों के लिए रेडियोधर्मी स्रोत के रूप में किया गया था और इसकी उपचारात्मक शक्ति के लिए रेडियोधर्मी नीमहकीमी में भी। रेडियम की विषाक्तता के कारण ये अनुप्रयोग अप्रचलित हो गए हैं; as of 2020, कम खतरनाक समस्थानिक (अन्य तत्वों के) के अतिरिक्त रेडिओल्यूमिनेसेंट उपकरणों में उपयोग किया जाता है।

बल्क गुण

रेडियम सबसे भारी ज्ञात क्षारीय पृथ्वी धातु है और इसके समूह का एकमात्र रेडियोधर्मी सदस्य है। इसके भौतिक और रासायनिक गुण इसके लाइटर कोजेनर (रसायन विज्ञान), बेरियम से सबसे अधिक मिलते जुलते हैं।

शुद्ध रेडियम अस्थिरता (रसायन विज्ञान) चांदी-सफेद धातु है, चूँकि इसके लाइटर से कैल्शियम, स्ट्रोंटियम और बेरियम में हल्का पीला रंग होता है। यह टिंट तेजी से हवा के संपर्क में विलुप्त हो जाता है, जो संभवतः रेडियम नाइट्राइड (Ra₃N₂). इसका गलनांक या तो है 700 °C (1,292 °F) या 960 °C (1,760 °F) और इसका क्वथनांक है 1,737 °C (3,159 °F); चूँकि, यह अच्छी तरह से स्थापित नहीं है।ये दोनों मान बेरियम की तुलना में थोड़े कम हैं, समूह 2 तत्वों के आवधिक तथ्यों की पुष्टि करते हैं। बेरियम और क्षार धातुओं की तरह, रेडियम मानक तापमान और दबाव पर शरीर-केंद्रित घन संरचना में क्रिस्टलीकृत होता है: रेडियम-रेडियम बांड की दूरी 514.8 पिकोमीटर है। रेडियम का घनत्व 5.5 ग्राम/सेमी³ है, बेरियम से अधिक, फिर से आवधिक प्रवृत्तियों की पुष्टि करता है; रेडियम-बेरियम घनत्व अनुपात रेडियम-बेरियम परमाणु द्रव्यमान अनुपात के तुलनीय है, दो तत्वों की समान क्रिस्टल संरचनाओं के कारण होता है।

समस्थानिक

Main article: रेडियम के समस्थानिक

File:Decay chain(4n+2, Uranium series).svg

क्षय श्रृंखला ²³⁸u, के मूल समूह ²²⁶Ra

रेडियम में 33 ज्ञात समस्थानिक हैं, जिनकी द्रव्यमान संख्या 202 से 234 तक है: ये सभी रेडियोधर्मी हैं। इनमें से चार - ²²³Ra (अर्ध-जीवन 11.4 दिन), ²²⁴Ra (3.64 दिन), ²²⁶Ra (1600 वर्ष), और ²²⁸Ra (5.75 वर्ष) - प्राइमर्डियल थोरियम-232, यूरेनियम-235 और यूरेनियम-238 (यूरेनियम-235 से ²²³Ra, यूरेनियम से ²²⁶Ra) की क्षय श्रृंखला में स्वाभाविक रूप से पाए जाते हैं। -238, और अन्य दो थोरियम-232 से)। फिर भी इन आइसोटोपों का अर्ध जीवन प्राइमर्डियल रेडियोन्यूक्लाइड होने के लिए बहुत छोटा है और केवल इन क्षय श्रृंखलाओं से प्रकृति में उपस्थित हैं। (पी 3) अधिकतर कृत्रिम ²²⁵Ra (15 d) के साथ, जो प्रकृति में केवल नेपच्यूनियम -237 के सूक्ष्म अंशों के क्षय उत्पाद के रूप में होता है, ये रेडियम के पांच सबसे स्थिर आइसोटोप हैं। अन्य सभी 27 ज्ञात रेडियम समस्थानिकों का अर्ध जीवन दो घंटे से कम है, और अधिकांश का अर्ध जीवन एक मिनट से कम है। कम से कम 12 परमाणु आइसोमर्स की सूचना दी गई है; उनमें से सबसे स्थिर रेडियम-205m है, जिसका अर्ध जीवन 130~230 मिलीसेकंड के बीच है; यह अभी भी चौबीस ग्राउंड-स्टेट रेडियम आइसोटोप से छोटा है। रेडियोधर्मिता के अध्ययन के प्रारंभिक इतिहास में, रेडियम के विभिन्न प्राकृतिक समस्थानिकों को अलग-अलग नाम दिए गए थे। इस योजना में, ²²³Ra को एक्टीनियम X (AcX) नाम दिया गया था, ²²⁴Ra थोरियम X (ThX), ²²⁶Ra रेडियम (Ra), और 228Ra मेसोथोरियम 1 (MaThs1). जब यह अनुभव किया गया कि ये सभी ही तत्व के समस्थानिक हैं, तो इनमें से कई नाम उपयोग से बाहर हो गए, और रेडियम सभी समस्थानिकों को संदर्भित करने लगा, न कि केवल 226Ra. रेडियम-226 के क्षय उत्पादों में से कुछ को रेडियम सहित ऐतिहासिक नाम प्राप्त हुए, रेडियम a से लेकर रेडियम g तक, पत्र के साथ यह दर्शाता है कि वे अपने पैरेंट से श्रृंखला में कितनी दूर थे रेडियम उत्सर्जन = ²²²Rn, Ra = ²¹⁸Po, Rb = ²¹⁴Pn, Rac = ²¹⁴B, Rac1 = ²¹⁴Po, Rac2 = ²¹⁰Tl, Rd = ²¹⁰Pn, Rae = ²¹⁰b, Ra f = ²¹⁰Po और Ra g = ²⁰⁶Pn है.

²²⁶Ra रेडियम का सबसे स्थिर समस्थानिक है और सहस्राब्दी से अधिक के आधे जीवन के साथ यूरेनियम-238 की (4n + 2) क्षय श्रृंखला में अंतिम समस्थानिक है: यह लगभग सभी प्राकृतिक रेडियम का निर्माण करता है। इसका तत्काल क्षय उत्पाद घने रेडियोधर्मी नोबल गैस रेडॉन (विशेष रूप से आइसोटोप रेडॉन-222 या ²²²Rn), जो पर्यावरणीय रेडियम के अधिकांश खतरों के लिए उत्तरदायी है। यह प्राकृतिक यूरेनियम (अधिकतर यूरेनियम -238) की समान मात्रा की तुलना में 2.7 मिलियन गुना अधिक रेडियोधर्मी है, इसकी आनुपातिक रूप से कम अर्ध-जीवन के कारण रेडियम धातु का नमूना अपने परिवेश की तुलना में उच्च तापमान पर स्वयं को बनाए रखता है क्योंकि यह विकिरण उत्सर्जित करता है - अल्फा कण, बीटा कण और गामा किरणें अधिक विशेष रूप से, प्राकृतिक रेडियम (जो अधिकतर है ²²⁶Ra) अधिकतर अल्फा कणों का उत्सर्जन करता है, किन्तु इसकी क्षय श्रृंखला (क्षय श्रृंखला यूरेनियम श्रृंखला) में अन्य चरण अल्फा या बीटा कणों का उत्सर्जन करते हैं, और लगभग सभी कण उत्सर्जन गामा किरणों के साथ होते हैं।

2013 में, सर्न में यह पता चला था कि रेडियम -224 का नाभिक नाशपाती के आकार का है, जिसे कूलम्ब उत्तेजना नामक तकनीक का उपयोग किया जाता है। यह असममित नाभिक की पहली खोज थी। यह सशक्त परिस्थितिजन्य साक्ष्य है कि कुछ भारी, अस्थिर परमाणु नाभिकों में विकृत नाभिक होते हैं, इस स्थिति में, नाशपाती के आकार का होता है।

रसायन विज्ञान

रेडियम, बेरियम की तरह, अत्यधिक प्रतिक्रियाशील (रसायन विज्ञान) धातु है और सदैव अपने समूह ऑक्सीकरण अवस्था +2 को प्रदर्शित करता है। यह रंगहीन Ra²⁺ बनाता है जलीय विलयन में धनायन, जो अत्यधिक क्षार (रसायन) है और सरलता से समन्वय समष्टि नहीं बनाता है। इसलिए अधिकांश रेडियम यौगिक सरल आयनिक बंध यौगिक होते हैं, चूँकि 6s और 6p इलेक्ट्रॉनों (वैलेंस 7s इलेक्ट्रॉनों के अतिरिक्त) की भागीदारी सापेक्षतावादी क्वांटम रसायन विज्ञान के कारण अपेक्षित है और रेडियम यौगिकों जैसे कि रैफ्लोरीन के सहसंयोजक बंधन को बढ़ाएगी। इस कारण से, अर्ध-प्रतिक्रिया Ra + (xq) + a− → Ra (s) के लिए मानक इलेक्ट्रोड क्षमताए −2.916 वोल्ट है, बेरियम के मान −2.92 V से भी थोड़ा कम है, जबकि पहले समूह (Ca: −2.84 V; Sr: −2.89 V; b: -2.92 v) में नीचे जाने पर मान सरलता से बढ़ गए थे . बेरियम और रेडियम के मान लगभग वही हैं जो भारी क्षार धातु पोटेशियम, रुबिडियम और सीज़ियम के हैं।

यौगिक

ठोस रेडियम यौगिक सफेद होते हैं क्योंकि रेडियम आयन कोई विशिष्ट रंग प्रदान नहीं करते हैं, किन्तु वे रेडियम के अल्फा क्षय से स्व-रेडियोलिसिस के कारण समय के साथ धीरे-धीरे पीले और फिर काले हो जाते हैं।अघुलनशील रेडियम यौगिक सभी बेरियम, अधिकांश स्ट्रोंटियम और अधिकांश सीसा यौगिकों के साथ अवक्षेपण अन्य क्षारीय पृथ्वी धातुओं के लिए ऑक्साइड सामान्य यौगिक होने के अतिरिक्त, रेडियम ऑक्साइड (आरएओ) को इसके अस्तित्व से अच्छी तरह से वर्णित नहीं किया गया है। रेडियम हाइड्रोक्साइड (Ra (oh)₂) क्षारीय पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड्स के बीच सबसे सरलता से घुलनशील है और इसके बेरियम कोजेनर, बेरियम हाइड्रॉक्साइड की तुलना में सशक्त आधार है। यह एक्टिनियम हाइड्रॉक्साइड और थोरियम हाइड्रॉक्साइड से भी अधिक घुलनशील है: इन तीन आसन्न हाइड्रॉक्साइड्स को अमोनिया के साथ अवक्षेपित करके अलग किया जा सकता है।

रेडियम क्लोराइड (RaCl₂) रंगहीन, चमकदार यौगिक है। यह कुछ समय पश्चात् रेडियम द्वारा छोड़े गए अल्फा विकिरण द्वारा स्वयं की क्षति के कारण पीले रंग का हो जाता है जब यह क्षय हो जाता है। थोड़ी मात्रा में बेरियम अशुद्धियाँ यौगिक को गुलाब का रंग देती हैं। यह पानी में घुलनशील है, चूँकि बेरियम क्लोराइड से कम है, और हाइड्रोक्लोरिक एसिड की बढ़ती एकाग्रता के साथ इसकी घुलनशीलता कम हो जाती है। जलीय घोल से क्रिस्टलीकरण डाइहाइड्रेट RaCl₂·2H₂O देता है, इसके बेरियम एनालॉग के साथ आइसोमोर्फस होते है।

रेडियम ब्रोमाइड (RaBr₂) भी रंगहीन, चमकदार यौगिक है। पानी में, यह रेडियम क्लोराइड से अधिक घुलनशील है। रेडियम क्लोराइड की तरह, जलीय घोल से क्रिस्टलीकरण डाइहाइड्रेट RaBr₂·2H₂O देता है, इसके बेरियम एनालॉग के साथ आइसोमोर्फस रेडियम ब्रोमाइड द्वारा उत्सर्जित आयनकारी विकिरण हवा में नाइट्रोजन के अणुओं को उत्तेजित करता है, जिससे यह चमकीला हो जाता है। रेडियम द्वारा उत्सर्जित अल्फा कण तेजी से तटस्थ हीलियम बनने के लिए दो इलेक्ट्रॉन प्राप्त करते हैं, जो अंदर बनता है और रेडियम ब्रोमाइड क्रिस्टल को अशक्त करता है। इस प्रभाव के कारण कभी-कभी क्रिस्टल टूट जाते हैं या फट भी जाते हैं।

रेडियम नाइट्रेट (Ra(NO₃)₂) सफेद यौगिक है जिसे नाइट्रिक एसिड में रेडियम कार्बोनेट को घोलकर बनाया जा सकता है। जैसे ही नाइट्रिक एसिड की सांद्रता बढ़ती है, रेडियम नाइट्रेट की घुलनशीलता कम हो जाती है, रेडियम के रासायनिक शुद्धिकरण के लिए महत्वपूर्ण होती है।

रेडियम अपने हल्के कोजेनर बेरियम के समान ही अघुलनशील लवण बनाता है: यह अघुलनशील रेडियम सल्फेट (RaSO₄) बनाता है, सबसे अघुलनशील ज्ञात सल्फेट), रेडियम क्रोमेट (RaCrO₄), रेडियम कार्बोनेट (RaCO₃), रेडियम आयोडेट (Ra(IO₃)₂), रेडियम टेट्राफ्लोरोबेरीलेट (RaBeF₄), और नाइट्रेट (Ra(NO₃)₂). कार्बोनेट के अपवाद के साथ, ये सभी संबंधित बेरियम लवणों की तुलना में पानी में कम घुलनशील हैं, किन्तु वे सभी अपने बेरियम समकक्षों के लिए आइसोस्ट्रक्चरल हैं। इसके अतिरिक्त, रेडियम फॉस्फेट, रेडियम ऑक्सालेट, और रेडियम सल्फाइट भी संभवतः अघुलनशील हैं, क्योंकि वे इसी अघुलनशील बेरियम लवण के साथ मैथुन करते हैं। रेडियम सल्फेट की अत्यधिक अघुलनशीलता (20 डिग्री सेल्सियस पर, 1 किलोग्राम पानी में केवल 2.1 मिलीग्राम घुल जाएगा) का अर्थ है कि यह कम जैविक रूप से खतरनाक रेडियम यौगिकों में से है। Ra²⁺ का बड़ा आयनिक त्रिज्या (148 pm) के परिणामस्वरूप अशक्त रंगत और जलीय घोल से रेडियम का खराब निष्कर्षण होता है जब उच्च पीएच पर नहीं होता है।

घटना

रेडियम के सभी समस्थानिकों की आयु पृथ्वी की आयु से बहुत कम होती है, इसलिए किसी भी प्राथमिक रेडियम का क्षय बहुत पहले हो गया होगा था। रेडियम फिर भी पर्यावरण में रेडियम और रेडॉन होता है, आइसोटोप के रूप में ²²³Ra ²²⁴Ra, ²²⁶Ra, और ²²⁸Ra प्राकृतिक थोरियम और यूरेनियम समस्थानिकों की क्षय श्रृंखलाओं का हिस्सा हैं; चूंकि थोरियम और यूरेनियम का अर्ध जीवन बहुत लंबा होता है, इसलिए इन क्षय उत्पादों को उनके क्षय द्वारा लगातार पुनर्जीवित किया जा रहा है। इन चार समस्थानिकों में सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला है ²²⁶Ra (अर्ध-जीवन 1600 वर्ष), प्राकृतिक यूरेनियम का क्षय उत्पाद। इसकी सापेक्ष दीर्घायु के कारण, ²²⁶Ra तत्व का सबसे सामान्य समस्थानिक है, जो पृथ्वी की पपड़ी के प्रति ट्रिलियन में लगभग भाग बनाता है; अनिवार्य रूप से सभी प्राकृतिक रेडियम ²²⁶Ra है . इस प्रकार, यूरेनियम अयस्क यूरेनियम और विभिन्न अन्य यूरेनियम खनिजों में और थोरियम खनिजों में भी कम मात्रा में रेडियम पाया जाता है। टन यूरेनाइट से सामान्यतः ग्राम रेडियम का सातवाँ भाग प्राप्त होता है। पृथ्वी की पपड़ी के किलोग्राम में लगभग 900 पिकोग्राम रेडियम होता है, और लीटर समुद्री जल में लगभग 89 फेमटोग्राम रेडियम होता है।