క్యూరియం



ప్రాథమిక సమాచారం

క్యూరియం ఆక్టినాయిడు శ్రేణికి చెందిన ఒక ట్రాన్సు యురేనియం (యురేనియం కన్నా ఎక్కువ పరమాణు సంఖ్య కలిగిన) మూలకం. క్యూరియం మిక్కుటమైన రేడియో ధార్మికత కలిగిన రసాయన మూలకం. ఆవర్తన పట్టికలో f-బ్లాకు, 7 వ పిరియాడుకు చెందిన మూలకం.మూలకంయోక్క పరమాణు సంఖ్య 96.క్యూరియం యొక్క రసాయనిక సంకేత అక్షరం Cm.మూలకాల అణుధార్మికత పై విశేష పరిశోధనలు చేసిన మ్యారీ,, ఆమె భర్త పియరీక్యురీ జ్ఞాపకార్థం ఈ మూలకానికి క్యూరియం అని నామకరణం చేసారు.మిగతా ఆక్టినాయిడుల వలె ఎక్కువ ద్రవీభవన,, మరుగు స్థానాలు కలిగి యున్నది. సాధారణ పరిసర వాతావరణపరిస్థితిలో అయంస్కాంత గుణాలనుకలిగి యుండి, చల్లార్చినపుడు అనయస్కాంత ధర్మాన్ని ప్రదర్శించును .

న్యూక్లియర్ రియాక్టరులో యురేనియం లేదా ప్లుటోనియం పరమాణువులను న్యుట్రానులతో ఢి కొట్టించడం వలన క్యూరియాన్ని ఉత్పత్తిచెయ్యుదురు

పదోత్పత్తి
అరుదైన మృత్తిక లోహాలను కనుగొన్న శాస్త్ర వేత్త గడోలిన్ జ్ఞాపకార్థం అంతకు మునుపు కనుగొన్న ల్యాంథానాయిడుల సముదాయానికిచెందిన మూలకానికి గాడోలీనియం అనిపేరు పెట్టారు, అదే విధంగా నూతనంగా కనుగొన్న మూలకానికి మూలకాల అణుధార్మికత పై విశేష పరిశోధనలు చేసిన మ్యారీ,, ఆమె భర్త పియరీక్యురీ జ్ఞాపకార్థం క్యూరియం అని నామకరణం చేసారు.పద ఉచ్చరణ /ˈkjʊəriəm/ KEWR-ee-əm.

చరిత్ర

1944 కు ముందు కుడా పరమాణు పరిశోధన ప్రయోగాలలో క్యూరియం ఉత్పత్తి చెయ్యబడి నప్పటికీ, మొదటిగా క్యూరియాన్ని ఉత్పత్తి చెయ్యాలనే ఆలోచనతో, గ్లెన్ టి.సీబోర్గ్, రాల్ప్ ఏ.జేమ్సు,, ఆల్బర్ట్ ఘిర్సోలు, బర్కిలీలోని కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయంలో 1944 న ప్రయోగం నిర్వహించి ఉత్పత్తి చెయ్యడం జరిగినది.  ఈ పరిశోధన ప్రయోగంలో 150 సెం.మీ పొడవున్న సైక్లోట్రోన్ గొట్టాన్ని ఉపయోగించడం జరిగి నది.ఉత్పత్తి చేసిన క్యూరియాన్ని చికాగో విశ్వవిద్యాలయం లోని అర్గోన్నే నేషనల్ ప్రయోగశాలలో రసాయనికంగా పరిశోధించి నిర్ధారించడమైనది. ఆక్టినాయుడు శ్రేణిలో 4 వ ట్రాన్సుయురేనియం మూలకమైనప్పటికి, కనుగొన్న 3 వ ట్రాన్సు యురేనియం మూలకం క్యూరియం.  అప్పటికి ఇంకా అమెరీషియం మూలకాన్ని కనుగొనలేదు.

లభ్యత
ఎక్కువ దీర్ఘకాలిక మనుగడ ఉన్న 247Cm ఐసోటోపు అర్ధజీవిత కాలము 15.6మిలియను సంవత్సరాలు. కనుక భూమి ఏర్పడు సమయంలో ఉన్నక్యూరియం ఇప్పటికే పూర్తిగా క్షయించి పోయిఉండును. అందుచే పరిశోధన అవసరార్థం తక్కువ ప్రమాణంలో పరిశోధన శాలలో కృత్తిమంగా క్యూరియాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తున్నారు. అణు విద్యుత్తు కేంద్రాల పరమాణు ఇంధనాలలో లభిస్తుంది. ప్రస్తుతం క్యూరియం ప్రకృతిలో వాతావరణంలో 1945, 1980లలో పరమాణు పరీక్షలు నిర్వహించిన ప్రాంతాలలో ఉంటుంది. అమెరికాలో నవంబరు 1, 1952 లో ప్రయోగాత్మకంగా అమెరికాలో హైడ్రోజన్ పరమాణు బాంబును పరీక్షించిన పరిసరాలలో ఐన్‌స్టీనియం, ఫెర్మియం, ప్లూటోనియం,, అమెరీషియం, బెర్కీలియం,, కాలిఫోర్నియంలతోపాటు క్యూరియం యొక్కఐసోటోపులు 245Cm, 246Cm, లను, తక్కువ పరిమాణంలో 247Cm, 248Cm, 249Cm ఐసోటోపులను గుర్తించుట జరిగింది. సైనిక పాటవసమాచారం కానుక, మొదట రహాస్యంగా ఉంచి, 1956 లో బహిరంగపరచారు.

వాతావరణ క్యూరియం సమ్మేళనాలు ద్రవాలలో అంతగా కరుగవు.అందుచే మట్టి రేణువులను అంటి పెట్టుకొని ఉండును.

క్యూరియంను ఉత్పత్తి చేసిన విధానం

ప్లాటినం పట్టి మీద ప్లూటోనియం నైట్రేట్ ద్రవాణాన్ని 0.5 చదరపు సెం.మీ .విస్తీరణం మేర పూతగా పూసి, ద్రవానాన్నివేడిచేసి, చల్లబరచడం (annealing) ద్వారా ఆవిరి చేసి, ప్లూటోనియం (IV) ఆక్సైడ్ గా మార్చే దరు. ఆ తరువాత సైక్లోట్రోను గొట్టంలో తీసుకున్న ఈ ప్లూటోనియం ఆక్సైడునుఉద్ద్యోతనం (irradiation) చేసి, దానిని మొదట నైట్రిక్ ఆమ్లంలో కరగించి, పిమ్మట గాఢ అమ్మోనియా ద్రావణం ఉపయోగించి, హైడ్రోక్సైడ్ గా అవక్షేపిచెదరు. ఈ అవక్షేపాన్ని పెర్‌క్లోరిక్ ఆమ్లంలో కరగించి, అయాన్ మార్పిడి (ion exchange) విధానంలో కొద్ది పరిమాణంలో క్యూరియం యొక్క ఐసోటోపును వేరుచెయ్యడం జరుగుతుంది. క్యూరియం, అమెరీషియం మూలకాలను వేరుచేయ్యుట చాలా క్లిష్టమైన ప్రక్రియ, అందుకే వీటిని ఆవిష్కరణ చేసిన శాస్త్ర వేత్తల బృందం వీటిని Pandemonium (గ్రీకులో నరకమందలి పిశాచాలు), delirium (లాటిన్ లో పిచ్చితనం) అని పిలేచేవారు.

జులై –ఆగస్టు 1944 లో 239Pu ను ఆల్ఫా కణాలలో బలంగా డీ కొట్టించడం వలన ఒక న్యూట్రాను విడుదల వలన క్యూరియం-239 ఐసోటోపును ఉత్పత్తి చేసారు.

 

ఉత్పత్తి అయినక్యూరియం242 ఉనికిని అదివిడుదల చేసిన ఆల్ఫా కణాల గుర్తింపు వలన స్పష్టంగా గుర్తించడం జరిగింది.
 
242Cm ఐసోటోపు యొక్క అర్ధ జీవితకాలం (ఆల్ఫాకణా క్షయికరణన) ను మొదట 150 రోజులుగా లెక్కించినప్పటికీ, తరువాత ఈ కాలవ్యవధిని 162.8 రోజులుగా సవరించారు.

1945 లోక్యూరియం-240 ఐసోటోపును, క్యూరియం-242 ను ఉత్పత్తి చేసిన పద్ధతిలోనే 239 94Pu ను ఆల్ఫా కణాలతో బలంగా ధీ కొట్టించి సృష్టించడం జరిగింది.
 
ఈ ఐసోటోపు యొక్క క్షయికరణ కుడా ఆల్ఫా కణావికిరణ వలననే జరుగును.ఐసోటోపు యొక్క అర్ధ జీవిత కాలం 26.7 రోజులు

మొదట ఉత్పత్తి చేసిన మూలకం పరిమాణం కంటికి కనిపించనంత అల్ప పరిమాణంలో ఉండేది, కేవలం మూలకం యొక్క రేడియోధార్మిక గుణం ఆధారంగా గుర్తించ గలిగారు. 1947లో కాలిఫోర్నియా విశ్వవిద్యాలయంలో, లూయిస్ వెర్నర్, ఐసడోర్ పెర్మ్యాన్‌లు అమెరీషియం-241 ఐసోటోపును న్యుట్రానులతో బలంగా ఢీకొట్టించి 30 µg (మైక్రోగ్రాములు) ల క్యూరియం-242 హైడ్రోక్సైడును ఉత్పత్తి చెయ్యగలిగారు. 1950 లో W. W. T. Crane, J. C. Wallmann, B. B. Cunningham లు, మైక్రోస్కోపు ద్వారా పరిశీలించగల పరిమాణంలో క్యూరియం ఫ్లోరైడును ఉత్పత్తి చేసారు.క్యూరియంసమ్మేళనం నుండి క్యూరియంలోహాన్ని1951 లో ఉత్పత్తి చేసారు. క్యూరియం ఫ్లోరైడును బేరియంతో క్షయికరించి క్యూరియాన్ని వేరు చెయ్యగలిగారు .

భౌతిక ధర్మాలు
క్యూరియం వెండిలా తెల్లగా కనిపించే, భారమైన, రేడియో ధార్మికత ఉన్నలోహం. ఈ మూలకం యొక్క రసాయనిక భౌతిక ధర్మాలు గాడోలినియం మూలకాన్ని పోలి యుండును.అల్యూమినియం కన్న ఎక్కువ విద్యుత్‌ ధనాత్మకత కలిగియున్నది.క్యూరియం యొక్క ద్రవీభవన స్థానం 1340 °C. ఈ విలువ మూలకానికి ముందు వరుసలో ఉన్న ట్రాన్సు యురేనియం మూలకాలైన నెప్ట్యునియం (637 °C, ప్లూటోనియం (639 °C,, అమెరీషియం (1173 °C) ల కన్నా ఎక్కువ.గాడోలినియం ద్రవీభవన స్థానం 1312 °C కలిగి, క్యూరియంయొక్క ద్రవీభవన స్థానానికి దగ్గరగా ఉంది.క్యూరియం యోక్క మరుగు స్థానం 3110 °C.ఈ మూలకం యొక్క సాంద్రత 13.52 గ్రాములు/సెం.మీ3.క్యూరియంయొక్క సాంద్రత నెప్ట్యునియం (20.45 g/cm3), ప్లుటోనియం (19.8 g/cm3), కన్నా తక్కువగా ఉన్నప్పటికీ మిగతా మూలకాలకన్న ఎక్కువ సాంద్రత యున్నది.మూలకం యొక్క ఎలక్ట్రానుల విన్యాసం:[Rn] 5f76d17s2

క్యూరియం అణు స్పటికనిర్మాణం డబుల్ హేక్సాగోనల్ క్లోజ్ ప్యాకింగు సౌష్టవం కలిగి యుండును. 23GPa పీడనం వద్ద, సాధారణ గదిఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆల్ఫా (α-Cm) రూపంలోని క్యూరియం, ముఖ కేంద్రిత ఘనాకృతికలిగిన బీటా (β-Cm) సౌష్టవరూపానికి మారుతుంది. క్యూరియం నిర్దుష్టమైన అయస్కాంత ధర్మాలను ప్రదర్శించును. ఆవర్తన పట్టికలో క్యూరియం యొక్క పొరుగు మూలకమైన అమెరీషియం ఉష్ణోగ్రత మారినను, దానియొక్క క్యురీ-వేస్ పరయస్కాంత గుణంలో ఎట్టి మార్పుఉండదు.ఆల్ఫా క్యూరియం యొక్క ఉష్ణోగ్రతను 65-52 కు తగ్గించిన అనయస్కాంత ధర్మాన్ని, β-Cm క్యూరియం 205K వద్ద ఫెర్రి మాగ్నెటిక్ ధర్మాన్ని ప్రదర్శించును

క్యూరియం యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు 4, 60K పెరుగుతుంది, ఆతరువాత గదిఉష్ణోగ్రత చేరువరకు, మూలకం విద్యుతత్వ నిరోధకత స్థిరంగా ఉండును.

రసాయనిక గుణాలు
ద్రవస్థితిలో క్యూరియం అయానులు, స్థిరమైన ఆక్సీకరణ స్థాయి అయిన +3 ఆక్సీకరణ స్థాయిని కలిగియుండును.CmO2, CmF4 వంటి సమ్మేళనాలలో మాత్రమే క్యూరియం +4 ఆక్సీకరణ స్థాయిని పొందియున్నది.

ఐసోటోపులు
క్యూరియం యొక్క ఐసోటోపులు అన్నియు రేడియో ధార్మికతను వెదజల్లు గుణం కల్గినవే. ఈ ఐసోటోపులన్ని ఆల్ఫా ( α) కణాలను విడుదల చేయును. ఆల్ఫా కణాల విడుదల సమయంలో ఉత్పత్తి అగు ఉష్ణం రేడియో ఐసోటోపు ఎలక్ట్రిక్ జనరేటరులలో విద్యుత్తును పుట్టించు నంతటి శక్తివంత మైనవి. 
20 రకాల రేడియో ఐసోటోపులు,,7 న్యూక్లియర్ ఐసోమరులను క్యూరియం (పరమాణు భారము233Cm నుండి252Cmవరకు) కలిగి యున్నప్పటికి, స్థిరమైన ఐసోటోపులు ఏవి లేవు. అత్యంత దీర్ఘ అర్ధ జీవితకాలం కలిగినవి 247Cm (15.6 మిలియను సంవత్సరాలు) , 248Cm (348, 000 సంవత్సరాలు) ఐసోటోపులు. తరువాత క్రమంలోని ఐసోటోపులు 245Cm (అర్ధజీవిత కాలం8500 ఏళ్ళు), 250Cm (8, 30ఏళ్ళు), 246Cm (4, 760 ఏళ్ళు) .క్యూరియం -250ఐసోటోపు విభిన్నముగా స్వాభావిక/స్వతస్సిద్ధ అణు విచ్ఛేదన/ విచ్ఛిత్తి (spontaneous fission) చెందుతుంది.162.8 రోజుల అర్ధజీవితం కలిగిన ఐసోటోపు 242Cmను, 18 .1 రోజు అర్ధజీవిత వ్యవధి కలిగిన244Cm ఐసోటోపును సాధారణంఉపయోగంలో ఉన్నాయి.

అణు భారం 242 నుండి 248 వరకు ఉన్న అన్ని ఐసోటోపులు, 250Cm, లు స్వయంగా గొలుసు అణుచర్యకు (nuclear chain reaction) లోనగు స్వభావం ఉన్నందున, అణు రియాక్టరులలో అణు ఇంధనంగా పనిచేయును.

క్యూరియం ఐసోటోపులు వాటిఅర్ధజీవితకాల వ్యవధి వివరాల పట్టిక

ఐసోటోపుల వినియోగం
ఒక గ్రాము 242Cm ఐసోటోపు 3 వ్యాట్ల (watts) ఉష్ణశక్తిని ఉత్పత్తి చేయును .ఒకగ్రాం 238Puఉత్పత్తి చెయ్యు ఉష్ణశక్తి కేవలం 1.5 వ్యాట్లు మాత్రమే. 242Cm, 244Cm లను అంతరిక్ష పరిశోధన పరికరాలలో, వైద్య రంగంలో విద్యుతు ఉత్పదికాలుగా (power sources) ఉపయోగిస్తున్నారు
కృత్తిమ పేస్ మేకరులలో విద్యుత్తు వనరుగా (power source) ఉపయోగించు 238Pu రేడియో న్యూక్లిడ్ తయారు చేయుటలో, భారఆక్టినాయిడులను ఉత్పత్తి చెయ్యుటకు ఉపయోగిస్తారు.

అణుభారం 242 నుండి 248 వరకు ఉన్న అన్ని ఐసోటోపులు, 250Cm, లు స్వయంగా గొలుసు అణు చర్యకు (nuclear chain reaction) లోనగు స్వభావం ఉన్నందున వీటిని అణు రియాక్టరులలో అణు ఇంధనంగా పనిచేయును.

సంశ్లేషణము

ఐసోటోపుల ఉత్పత్తి
పరమాణు రియాక్టరులలో క్యూరియాన్ని 238U నుండి దాన్నియొక్క వరుస గొలుసు చర్యల వలన ఉత్పత్తి అగును.మొదట 238U ఒక న్యుట్రానును స్వీకరించి, 239U గా రూపాంతరం చెందును, తరువాత బీటా క్షయికరణతో 239Np and 239Puగా ఏర్పడుతుంది.

 (అర్ధజీవితం కాలం).

తిరిగి గొలుసు చర్యలో ఒక న్యుట్రాను స్వీకరించి, వెంటనే బీటా క్షయికరణ వలన 241Am ఐసోటోపుగాను, తరువాతి చర్య సి 242Cm ఐసోటోపుగా పరివర్తన పొందును.
.

పరిశోధనల నిమిత్తం క్యూరియాన్ని యురేనియంనుండి కాకుండ, అధిక పరిమాణంలో లభ్యమగు ప్లూటోనియం నుండి ఉత్పత్తి చెయ్యుదురు.ఎక్కువ న్యుట్రాను పూరాకాన్ని ప్లూటోనియం పై ఉద్ద్యోతనం (irradiation) చెయ్యడం వలన గొలుసు చర్యలు చోటుచేసుకొనడం వలన 244Cm ఐసోటోపు ఏర్పడుతుంది.

244 క్యూరియం ఆల్ఫాకణావికిరణ వలన (18.11 సంవత్సరాలు) 240 ప్లూటోనియంగా పరివర్తన చెందుతుంది.

క్యూరియం సమ్మేళనాలు
క్యూరియం సమ్మేళనాలు కుడా అయస్కాంతం, అనయస్కాంత,, పరాయస్కాంత ధర్మాలను ప్రదర్శించును.సమ్మెళనములను ఏర్పరచునప్పుడు, క్యూరియం బంధన విలువ +3 లేదా +4 ఉండును.ఎక్కువగా +3 బంధ స్థాయిని ద్రవాలలో కనపరచును. ఆక్సిజనుతో క్యూరియం వేగంగా చర్య జరిపి ఆక్సీకరణ చెందును. క్యూరియం సేంద్రియ సమ్మేళనాలతో కూడి ప్రతిదీప్త సంక్లిష్ట సమ్మేళనాలను (complexes) ఏర్పరచగలదు. కాని ఆల్గే, అర్చియజీవులలో దీని ప్రమేయం కన్పించడు.

ఆక్సైడులు
క్యూరియం మూలకం, ఆక్సిజనుతో చురుకుగా రసాయనిక చర్య జరిపి ఆక్సైడు, ఆక్సైట్ లను (CmO2, Cm2O3) .అలాగేద్విసంయోగసామర్థ్యం (divalent) కలిగిన CmOకుడా ఏర్పడుతుంది.క్యూరియం అక్సాలేట్ (Cm2 (C2O4) 3), క్యూరియం నైట్రేట్ (Cm (NO3) 3) లేదా హైడ్రోక్సైడులను శుద్ధమైన ఆక్సిజనుతో మండించటం వలన నల్లని క్యూరియంఆక్సైడును ఉత్పత్తి అగును. పీడన రహితస్థితిలో (వ్యాక్యుంలో, 0.01Paపీడనం) 600–650°Cవరకు వేడి చెయ్యడం వలన తెల్లని క్యూరియంఆక్సైట్ట్ ఏర్పడుతుంది.
 .
ప్రత్యామ్నాయముగా క్యూరియం ఆక్సైడును హైద్రడ్రోజనుతో క్షయికరించడం వలన కుడా Cm2O3 ఏర్పడుతుంది.

ఎక్సు కిరణాల వర్ణపటమాపకం(X-ray spectrometer)

క్యూరియం యొక్క ఐసోటోపు 244-Cmను ఆల్పా కణాజనక వనరుగా ఆల్ఫా పార్టికిల్ ఎక్సురే స్పెక్ట్రో మీటరు (alpha particle X-ray spectrometers:APXS) పరికరంలో వాడెదరు.ఈ ఎక్సు కిరణాల వర్ణపటమాపకాన్ని సోజర్నర్, మార్సు, మార్సు96, మార్సు ఎక్సుఫ్లోరెసను రోవరు,, ఫిలెకొమేట్ రోవర్‌లలో అమర్చారు.అలాగే మార్సు గ్రహం ఉపరితలం మీద నున్న శిలల నిర్మాణం, అందులోని సమ్మేళనాలను పరీక్షిచు మార్స్ సైన్సు లాబోరెటరిలో కూడా ఈ పరికారాన్ని వాడుచున్నారు.

భద్రత 
క్యూరియం ఎక్కువ రేడియో ధార్మికత కలిగి యున్నందున క్యూరియం,, దాని సమ్మేళనాలను ఉపయోగించు సమయంలో తగు రక్షణ జాగ్రత్తలు పాటించడం ఎంతో అవసరం. క్యూరియం విడుదల చెయ్యు ఆల్పా కణాజాలం సామాన్య పరికరాల, వస్తువుల పలుచటి వెలుపలిచర్మ పొరలచే శోషింపబడును. కడుపులోకి చేరినచో, కొన్ని రోజులలో బయటికి విజర్జింప బడును. లోపలి చేరిన క్యూరియంలో 0.05% రక్తంలో శోషించబడును.
45%కాలేయం, 45%ఎముకలలో చేరును.10% మాత్రం బయటకు విసర్జించబడును.ఎముకలో చేరిన క్యూరియం, మూలగ/మజ్జలో చేరటం వలన, క్యూరియం ధార్మిక కణవికరణ వలన మూలగలో ఎర్రరక్తకణాల ఉత్పత్తి ఆగిపోతుంది.జీవవ్యవస్థలో క్యూరియం అర్ధజీవిత కాలం కాలేయంలో 20 ఏళ్ళు, ఏముకల్లో 50 ఏళ్ళు. 

మానవుని దేహంలోకి ప్రవేశించిన ఇది ఎముకలలో, ఉపిరితిత్తులలో, కాలేయంలో నిక్షిప్తం అగుట వలన క్యాన్సరు కల్గించును.

మూలాలు

మూలకాలు
రసాయన శాస్త్రము
యాక్టినాయిడ్లు