Curium(III) oxide
ક્યુરિયમ (III) ઓક્સાઇડ એ ક્યુરિયમ અને ઓક્સિજનનું રાસાયણિક સૂત્ર ધરાવતું સંયોજન છે. તે એક એકમ કોષ સાથે સ્ફટિકીય ઘન છે જેમાં બે ક્યુરિયમ પરમાણુ અને ત્રણ ઓક્સિજન પરમાણુ હોય છે. સૌથી સરળ સંશ્લેષણ સમીકરણમાં ક્યુરિયમ (III) ધાતુની O2 −: 2Cm3 + + 3O2 −----> Cm2O3 સાથેની પ્રતિક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે. ક્યુરિયમ ટ્રાઇઓક્સાઇડ પાંચ બહુરૂપી સ્વરૂપો તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. બે સ્વરૂપો અત્યંત ઊંચા તાપમાને અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેના કારણે તેમની રચનાઓની રચના પર પ્રાયોગિક અભ્યાસ કરવો મુશ્કેલ બને છે. ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડ જે અન્ય ત્રણ સંભવિત સ્વરૂપો લઈ શકે છે તે શરીર-કેન્દ્રિત ઘન સ્વરૂપ, મોનોક્લિનિક સ્વરૂપ અને ષટ્કોણ સ્વરૂપ છે. ક્યુરિયમ (III) ઓક્સાઇડ કાં તો સફેદ અથવા હળવા રંગનું હોય છે અને પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોવા છતાં અકાર્બનિક અને ખનિજ એસિડમાં દ્રાવ્ય હોય છે. તેના સંશ્લેષણને સૌપ્રથમ 1955માં માન્યતા આપવામાં આવી હતી. સંશ્લેષણ ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડ વિવિધ રીતે તૈયાર કરી શકાય છે. (નોંધઃ ધ્યાનમાં રાખો કે નીચે સૂચિબદ્ધ રીતોમાં તે ઉત્પન્ન કરી શકાય તેવી તમામ સંભવિત રીતો શામેલ નથી.) O2 સાથે ઇગ્નીશનઃ ક્યુરિયમ (III) ઓક્સાલેટ કેશિલરી ટ્યુબ દ્વારા અવક્ષેપિત થાય છે. અવક્ષેપ વાયુયુક્ત ઓક્સિજન દ્વારા 400 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર પ્રજ્વલિત થાય છે, અને પરિણામી ઉત્પાદન 600 ડિગ્રી સેલ્સિયસ અને 10−4 મીમી દબાણ દ્વારા ઉષ્મીય રીતે વિઘટિત થાય છે. એરોસોલાઇઝ્ડ ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડઃ Cm2O3 ની એરોસોલાઇઝેશન પ્રક્રિયા બહુવિધ પ્રાયોગિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા કરી શકાય છે. લાક્ષણિક રીતે, Cm2O3 ને પ્રાયોગિક પ્રક્રિયાઓ માટે એરોસોલાઇઝ્ડ કરવામાં આવે છે જે જૈવિક પ્રણાલીમાં ક્યુરિયમ ધાતુની અસરો શોધવા માટે બહાર નીકળે છે. માર્ગ 1: પરંપરાગત એરોસોલાઇઝેશન પ્રતિક્રિયા પ્રારંભિક સામગ્રી તરીકે ક્યુરિયમ ધાતુનો ઉપયોગ કરે છે. જ્યારે ક્યુરિયમ ધાતુ કુદરતી રીતે ક્યુરિયમ (III) ઓક્સાઇડના મોટાભાગના એરોસોલાઇઝ્ડ સંશ્લેષણમાં 87.4% 244Cm, 8.4% 243Cm, 3.9% અન્ય ક્યુરિયમ આઇસોટોપ અને ~0.3% પુત્રી ન્યુકલાઇડ, પ્લુટોનિયમના મિશ્રણ તરીકે અસ્તિત્વમાં હોવાનું જાણવા મળ્યું છે, ત્યારે ક્યુરિયમ ધાતુને ક્યુરિયમ નાઇટ્રેટ અને બિસ (2-ઇથાઇલહેક્સિલ) ફોસ્ફોરિક એસિડના દ્રાવક નિષ્કર્ષણ દ્વારા શુદ્ધ કરવામાં આવે છે. પછી NH3OH ને શુદ્ધ ક્યુરિયમ નાઇટ્રેટમાં ઉમેરવામાં આવે છે, અને પરિણામી અવક્ષેપ એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને ડિઓનાઇઝ્ડ પાણીથી ધોવાઇ જાય છે. અવક્ષેપ (Cm2O3) ને દ્રાવકમાં ફરીથી સ્થગિત કરવામાં આવે છે અને અમુક પ્રકારના ઉચ્ચ ઉત્પાદન એરોસોલ જનરેટર (ઉદાઃ લવલેસ નેબ્યુલાઇઝર) સાથે એરોસોલાઇઝ કરવામાં આવે છે. માર્ગ 2: અન્ય એરોસોલાઇઝેશનમાં, શુદ્ધ ક્યુરિયમ નાઇટ્રેટમાં NH3OH ઉમેરવાને બદલે, એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડનો ઉપયોગ દ્રાવણના pH મૂલ્યને 9 સાથે સમાયોજિત કરવા માટે થાય છે. દ્રાવણની વધતી ક્ષારતા ક્યુરિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અવક્ષેપ બનાવે છે. આ અવક્ષેપ પછી ગાળણ દ્વારા એકત્રિત કરવામાં આવે છે અને ડિઓનાઇઝ્ડ પાણીમાં ફરીથી સ્થગિત કરવામાં આવે છે, અને પછી ઉત્પાદનને એરોસોલાઇઝ કરવા માટે નેબ્યુલાઇઝરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. હાઇડ્રોજન ગેસ દ્વારા ઘટાડોઃ ક્યુરિયમ ટ્રાઇક્લોરાઇડનું દ્રાવણ ક્યુરિયમ નાઇટ્રેટ ઉત્પન્ન કરવા માટે શુદ્ધ નાઈટ્રિક એસિડ સાથે શુષ્કતા માટે બાષ્પીભવન થાય છે. ત્યારબાદ ક્યુરિયમ નાઇટ્રેટને હવામાં સળગાવવામાં આવે છે, જે ક્યુરિયમ ઓક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે, જે CmO2 અને Cm2O3 ની રચના વચ્ચે મધ્યવર્તી માળખું હોવાનું માનવામાં આવે છે. મધ્યવર્તીને વેક્યૂમ સિસ્ટમ સાથે જોડાયેલી કેશિકા નળીઓમાં સ્ક્રેપ કરવામાં આવે છે અને વાયુયુક્ત હાઇડ્રોજન સાથે ઘટાડવામાં આવે છે-જે UH3ના દહનનું પરિણામ છે. ક્યુરિયમ-244 મેળવવુંઃ ઉપર વર્ણવેલ ઘણી પ્રતિક્રિયાઓ માટે, ક્યુરિયમ મેટલ બહારના રિટેલર દ્વારા પ્રદાન કરવામાં આવે છે. ક્યુરિયમ ધાતુ મેળવવા માટે, 239Pu ધાતુને નીચેની કિરણોત્સર્ગી સડો પ્રક્રિયાઓ દ્વારા વર્ણવેલ ખૂંટો ઇરેડિયેશન પ્રક્રિયા દ્વારા મોકલી શકાય છે (નોંધ કરો કે ન્યુટ્રોન "n" અક્ષર દ્વારા અને બીટા-માઇનસ કણો "β−" દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે): 239Pu + n----> 240Pu + n-----> 241Pu + n-----> 242Pu + n--------> 243Pu + β−--------> 244Am + β−-----> 244Cu. જો કે, 244ક્યુરિયમ એ વધુ અસ્થિર ક્યુરિયમ આઇસોટોપ્સમાંનું એક છે, તેથી 244 સે. મી. ધરાવતા સંયોજનો માટે મેળવેલ કોઈપણ માળખાકીય માહિતી માળખાકીય નુકસાનના પરિણામે અપેક્ષિત કરતા વિચલિત થઈ શકે છે. તે પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવ્યું છે કે, એક દિવસની અંદર, 244CmO2 નું જાળી પરિમાણ 0.20 ટકાના પરિબળથી વધે છે. આલ્ફા-ક્ષયના પરિણામે ક્યુરિયમ (IV) અને પડોશી ઓક્સાઇડ જૂથો વચ્ચેની નબળી આંતરપરમાણ્વિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનું પરિણામ હોવાનું અનુમાન કરવામાં આવ્યું છે. આ ક્યુરિયમ ઓક્સાઇડની ઉષ્મીય વાહકતાને અસર કરે છે, જેના કારણે આલ્ફા-ક્ષયની અસરો મજબૂત થતાં તે સમય જતાં ઝડપથી ઘટે છે. અસામાન્ય તબક્કાના સંક્રમણો પણ નોંધવામાં આવ્યા છે અને તે પ્રેરિત સ્વ-કિરણોત્સર્ગનું પરિણામ હોવાનું માનવામાં આવે છે, ક્યાં તો 244 સે. મી. અથવા અપૂર્ણ કિરણોત્સર્ગી ક્ષયમાંથી બાકી રહેલા 244 એએમની હાજરી. માળખું શરીર-કેન્દ્રિત ઘન અને મોનોક્લિનિક સ્વરૂપો ક્યુરિયમ ટ્રાઇઓક્સાઇડના સૌથી સામાન્ય બહુરૂપી સ્વરૂપો છે, જે ઉપર વિગતવાર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. તેમની સ્ફટિકીય રચનાઓ ખૂબ સમાન છે. ક્યુરિયમ ટ્રાઇઓક્સાઇડના બહુરૂપી સ્વરૂપોમાંથી એક-શરીર-કેન્દ્રિત ઘન સ્વરૂપ-કેટલાંક અઠવાડિયા પછી સ્વયંભૂ ષટ્કોણ સ્વરૂપમાં પરિવર્તિત થાય છે. આ પરિવર્તન સ્વયંસ્ફુરિત 244 સે. મી. આલ્ફા ક્ષય પર થાય છે, જે ક્યુબિક સ્ફટિક જાળીની અંદર તેને ષટ્કોણમાં વિકૃત કરવા માટે કિરણોત્સર્ગ નુકસાનની અસરો પેદા કરે છે. પ્રાયોગિક રીતે સાબિત થયું ન હોવા છતાં, એવી અટકળો છે કે મોનોક્લિનિક ક્યુરિયમ ટ્રાઇઓક્સાઇડ એ સમઘન સ્વરૂપના ષટ્કોણ સ્વરૂપમાં પરિવર્તનની વચ્ચે મધ્યવર્તી સ્વરૂપ હોઈ શકે છે. ક્યુરિયમ ટ્રાઇઓક્સાઇડનું શરીર-કેન્દ્રિત ઘન સ્વરૂપ 800 ડિગ્રી સેલ્સિયસ તાપમાનથી નીચે, મોનોક્લિનિક સ્વરૂપ 800 ડિગ્રી સેલ્સિયસ અને 1615 ડિગ્રી સેલ્સિયસ વચ્ચે અને ષટ્કોણ સ્વરૂપ 1615 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી ઉપર અસ્તિત્વ ધરાવે છે. સ્ફટિકશાસ્ત્ર ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડની ત્રણ બહુરૂપી રચનાઓ માટે જાળીના પરિમાણો નીચે આપવામાં આવ્યા છે. ષટ્કોણઃ (*: બીજી હરોળમાં સૂચિબદ્ધ લંબાઈ પેદા કરવા માટે કોઈ ચોક્કસ તાપમાન જણાવવામાં આવ્યું નથી.) મોનોક્લિનિકઃ (* *: અનિશ્ચિતતાને ધ્યાનમાં રાખીને આમાંથી કોઈ પણ લંબાઈ સમાવિષ્ટ નથી.) ક્યુબિકઃ સૌથી સ્થિર ક્યુરિયમ આઇસોટોપ 248 સે. મી. ની શોધ (અને અલગતા) થઈ ત્યારથી ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઈડ (અને અન્ય ક્યુરિયમ સંયોજનો) ના થર્મોડાયનેમિક ગુણધર્મો પર પ્રાયોગિક કાર્ય વધુ પ્રચલિત બન્યું છે. જો કે, 248Cm માત્ર mg નમૂનાઓમાં જ મેળવી શકાય છે, તેથી 248Cm ધરાવતા સંયોજનો માટે ડેટા સંગ્રહ એ સંયોજનો કરતાં વધુ સમય લે છે જેમાં મુખ્યત્વે અન્ય ક્યુરિયમ આઇસોટોપ હોય છે. નીચેનું માહિતી કોષ્ટક ખાસ કરીને ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડ માટે એકત્રિત કરવામાં આવેલી વિવિધ પ્રકારની માહિતીને પ્રતિબિંબિત કરે છે, જેમાંથી કેટલીક સંપૂર્ણ રીતે સૈદ્ધાંતિક છે, પરંતુ જેમાંથી મોટાભાગના 248 સે. મી.-સંયોજનોમાંથી મેળવવામાં આવ્યા છે. (*: ક્યુરિયમ ટ્રાઇઓક્સાઇડના વિવિધ સંશ્લેષણ વિવિધ પ્રાયોગિક ગલન બિંદુઓ સાથે સંયોજનો ઉત્પન્ન કરે છે તેવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. આ માહિતી કોષ્ટકમાં આપવામાં આવેલ ગલનબિંદુ માત્ર સંદર્ભોમાંથી એકત્રિત કરવામાં આવેલાં બિંદુઓની સરેરાશ છે.) (* *: મોનોક્લિનિક સ્વરૂપની લાક્ષણિકતા.) (* * *: વિવિધ પ્રયોગોએ ક્યુરિયમ ટ્રાઇઓક્સાઇડ માટે પ્રમાણભૂત દાઢ એન્ટ્રોપીના વિવિધ અંદાજોની ગણતરી કરી છેઃ મોસ્કિને 144.3 J/molK (કોઈ અનિશ્ચિતતા આપવામાં આવી નથી) ની પ્રમાણભૂત દાઢ એન્ટ્રોપીની જાણ કરી છે. વેસ્ટ્રમ અને ગ્રોનવોલ્ડે 160.7 J/molK (કોઈ અનિશ્ચિતતા આપવામાં આવી નથી) નું મૂલ્ય નોંધ્યું છે, અને કોનિંગ્સની કિંમત 167 +/- 5 J/molK હોવાનું નોંધાયું છે.) ટોક્સિકોલોજી ક્યુરિયમ મેટલ એક રેડિયોન્યુક્લાઇડ છે અને કિરણોત્સર્ગી ક્ષય પર આલ્ફા કણો બહાર કાઢે છે. તેનું અર્ધ જીવન 34 એમ. એસ. હોવા છતાં, ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડ સહિત ઘણા ક્યુરિયમ ઓક્સાઇડનું અર્ધ જીવન હજારો વર્ષ નજીક છે. ક્યુરિયમ, ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડના સ્વરૂપમાં, શરીરમાં શ્વાસમાં લઈ શકાય છે, જે ઘણી જૈવિક ખામીઓનું કારણ બને છે. ક્યુરિયમનું LD50 ઇન્જેશન અને ઇન્હેલેશન દ્વારા 3 માઇક્રો-સીઆઇ અને ત્વચા દ્વારા શોષણ દ્વારા 1 માઇક્રો-સીઆઇ છે. એક પ્રયોગમાં, ક્યુરિયમ (III) ઓક્સાઇડના એરોસોલાઇઝ્ડ કણોમાં ઉંદરોને રજૂ કરવામાં આવ્યા હતા. જોકે પ્રયોગ સાબિત કરે છે કે શ્વાસમાં લેવાતી 244Cm2O3 એ શ્વાસમાં લેવાતી 239PuO2 ની સરખામણીમાં અડધી કાર્સિનોજેનિક છે, તેમ છતાં ઉંદરો હજુ પણ ત્વચાના જખમ, જીવલેણ ગાંઠો અને ફેફસાના નિયોપ્લાઝમ જેવી ઘણી જૈવિક વિકૃતિઓથી પીડાતા હતા. ઉંદરની વસ્તીનો એક નાનો જથ્થો ફેફસાંમાંથી કણો ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડને સાફ કરવામાં સક્ષમ હતો, જે સૂચવે છે કે ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડ ફેફસાના પ્રવાહીમાં આંશિક રીતે દ્રાવ્ય છે. ક્યુરિયમ (III) ઓક્સાઇડનો ઔદ્યોગિક ગ્રેડ-પ્રતિક્રિયાઓ અને રીએજન્ટ્સમાં ભારે ઉપયોગ થાય છે. તાજેતરમાં 2009 માં, ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડ જેવા એક્ટિનાઇડ ઓક્સાઇડ, પ્રકાશ અને હવાના સંવેદનશીલ વિખંડન અને સંક્રમણ લક્ષ્ય પદાર્થોના પરિવહન માટે સંગ્રહ ઉપયોગો (ભારે ટકાઉ સિરામિક કાચના વાસણોના સ્વરૂપમાં) માટે વિચારણા કરવામાં આવી રહી છે. અન્ય પ્રતિક્રિયાઓ ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઈડ ઊંચા તાપમાને વાયુયુક્ત ઓક્સિજન સાથે સ્વયંભૂ પ્રતિક્રિયા કરશે. નીચા તાપમાને, સમયાંતરે સ્વયંસ્ફુરિત પ્રતિક્રિયા થશે. ક્યુરિયમ ટ્રાઇઓક્સાઇડ પાણી સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે જે હાઇડ્રેશન પ્રતિક્રિયા પરવડી શકે તેવી ધારણા કરવામાં આવી છે, પરંતુ પૂર્વધારણાને સાબિત કરવા માટે બહુ ઓછા પ્રયોગો કરવામાં આવ્યા છે. ક્યુરિયમ સેસ્ક્વોક્સાઇડ નાઇટ્રોજન ગેસ સાથે સ્વયંસ્ફુરિત અથવા બિન-સ્વયંસ્ફુરિત રીતે પ્રતિક્રિયા આપતો નથી તેવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે. ક્યુરિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ ક્યુરિયમ ઓક્સાઇડ અકાર્બનિક રસાયણશાસ્ત્ર રેડિયોન્યુક્લાઇડ રેડિયેશન સંદર્ભો બાહ્ય કડીઓ www.webelements.com ક્યુરિયમ સંયોજનો સેસ્ક્વિઓક્સાઇડ્સ પણ જુઓ.