झेनॉन

झेनॉन : वायुरूप मूलद्रव्य. चिन्ह Xe. ⇨आवर्त सारणीतील शून्य गटात स्थान अभिजात वायूंच्या गटात पाचव्या क्रमांकाचा [⟶ अक्रिय वायु] अणुक्रमांक (अणुकेंद्रातील प्रोटॉनांची संख्या) ५४ अणुभार १३१·३० एक-आणवीय (रेणूत एकच अणू असलेला) नैसर्गिक समस्थानिकांची (अणुक्रमांक तोच पण अणुभार भिन्न असलेल्या त्याच मूलद्रव्यांच्या प्रकारांची) संख्या ९ त्यांचे अणुभार व शेकडा प्रमाण १२९ (२६·४४), १३१ (२१·१८), १३२ (२६·८९), १३४ (१०·४४), १३६ (८·८०) व १२४, १२६, १२८, १३० या चारांचे एकत्रित प्रमाण ६·१८. विद्युत् विन्यास (अणूतील इलेक्ट्रॉनांची मांडणी) २, ८, १८, १८, ८ वातावरणातील प्रमाण : दहा लाख कोरड्या हवेच्या भागात ८ भाग घनता १०º से. व १ वातावरण दाब असता ५·८९६ ग्रॅ./लि., तापमान-१०९·१º से. असता ३·०६ ग्रॅ./मिली. वितळबिंदू –११२º से., उकळबिंदू ―१०७·१º से. क्रांतिक तापमान (ज्या तापमानाच्या वरील तापमानास वायू द्रवीभूत करता येत नाही असे तापमान) १६·६º से. क्रांतिक दाब (क्रांतिक तापमानाला ज्या दाबाखाली वायू अगदी बरोबर द्रवीभूत करता येईल असा दाब) ५८·२ वातावरण वाफ होण्यासाठी लागणारी उष्णता (तापमान –१०८º से. असता) २३ कॅ./ग्रॅ. आयनीभवन विद्युत् वर्चस् (एक इलेक्ट्रॉन अणूमधून काढून टाकण्यास प्रती एकक विद्युत् भाराला लागणारी ऊर्जा) ११·५ व्होल्ट ०º से. तापमान व १ वातावरण दाब असता पाण्यात विद्राव्यता (विरघळण्याची क्षमता) ०·२४२ मिलि. वायू १ मिली. पाण्यात घन झेनॉनाचे स्फटिक पृष्ठकेंद्रित समघनी [⟶ स्फटिकविज्ञान ] असतात.

झेनॉनाचे १६ किरणोत्सर्गी (भेदक कण वा किरण बाहेर टाकणारे) समस्थानिक असून त्यांचे अणुभार १२१, १२२, १२३, १२५, १२७, १२९, १३१, १३३, १३५, १३७, १३८, १३९, १४०, १४१, १४३ व १४४ असे आहेत. हे समस्थानिक अणुकेंद्रीय विक्रियकात (अणुभट्टीत) युरेनियमाचे भंजन होताना, सायक्लोट्रॉनासारख्या ⇨ कणवेगवर्धकात किंवा योग्य प्रकारच्या अणूवर न्यूट्रॉनांचा भडिमार केल्यास निर्माण होतात. अणुकेंद्रीय विक्रियकात लक्षणीय प्रमाणावर निर्माण होणारे समस्थानिक म्हणजे Xe¹³³ व Xe¹³⁵ हे असून त्यांचे अर्धायुकाल (किरणोत्सर्गाची मूळ क्रियाशीलता निम्मी होण्यास लागणारा कालावधी) अनुक्रमे ५·३ दिवस व ९·२ तास आहेत. हे समस्थानिक न्यूट्रॉनांचे शोषण करीत असल्यामुळे ते विक्रियकात निर्माण झाल्यास विक्रियकातील भंजन प्रक्रिया मंदावते.

इतिहास व प्राप्ती : इ. स. १८९८ साली विल्यम रॅम्झी व एम्. डब्ल्यू. ट्रॅव्हर्झ यांनी द्रव हवेचे भागशः ऊर्ध्वपातन [⟶ ऊर्ध्वपातन ] करण्याच्या पद्धतीने निऑनाप्रमाणेच शोधून काढला. क्रिप्टॉन (ग्रीक : लपलेला) व झेनॉन (ग्रीक : परकीय) हे वायू द्रव हवेच्या बाष्पीभवनानंतर उरलेल्या अवशेषांत सापडले. ॲलन आणि मुर यांनी द्रव आर्‌गॉनाच्या भागशः ऊर्ध्वपातनात हे वायू मिळविले. द्रव हवेचे भागशः ऊर्ध्वपातन करून त्याचे थोड्या प्रमाणात उत्पादन करतात, परंतु सर्व अभिजात वायूंमध्ये तो सर्वांत अधिक खर्चाचा वायू आहे. झेनॉनाचे अस्तित्व काही आश्मिक अशनींमध्येही [⟶ उल्का व अशनि] आढळून आले आहे. यातील बहुतेक भाग १२९ अणुभार असलेल्या समस्थानिकाचा असतो. आयोडिनाच्या १२९ अणुभाराच्या समस्थानिकाच्या किरणोत्सर्गी क्षयामुळे Xe¹²⁹ तयार झाला असावा, असा अंदाज आहे. I¹²⁹ चा अर्धायुकाल १,७०,००,००० वर्षे असून ही माहिती सूर्य कुलाच्या आरंभीच्या इतिहासाच्या अभ्यासात महत्त्वाची ठरली आहे.  

रासायनिक गुणधर्म : पूर्वी अशी समजूत होती की, अभिजात वायू हे अक्रिय वायू असून त्यांना रासायनिक विक्रियेत भाग घेता येत नाही. त्यामुळे जून १९६२ मध्ये जेव्हा नील बार्टलेट यांनी झेनॉन प्लॅटिनम हेक्झाफ्ल्युओराइड(Xe⁺ Pt F₆^– )हे संयुग तयार केल्यामुळे सर्वांनाच आश्चर्याचा धक्का बसला. त्यानंतर झेनॉनाची अनेक फ्ल्युओराइडे व ऑक्साइडे बनविण्यात आली. उदा., XeF₂, XeF₄, XeF₆, XeO₃. फ्ल्युओरॉन आणि झेनॉन या वायूंमध्ये मध्यम तापमानास विक्रिया घडवून आणल्यास झेनॉन फ्ल्युओराइडे मिळतात. ती स्थिर, बाष्पनशील घन पदार्थ असतात. हॅलोजन संयुगांमध्ये (उदा., IF₅, IF₇) ज्या प्रकारचे बंध असतात तसेच बंध या फ्ल्युओराइडांमध्ये असतात. त्याचप्रमाणे व्हॅन डर व्हाल्स आकर्षणानुसारही (इतर अणूंशी संयोग पावताना लागणाऱ्या प्रेरणांखेरीज म्हणजे संयुजा प्रेरणांखेरीज असणाऱ्या आंतरआणवीय वा आंतररेणवीय प्रेरणांनुसारही) काही स्फटिकरूप संयुगे बनतात. Xe·nH₂O ( n चे मूल्य ५ किंवा ६ असते) हे झेनॉन हायड्रेट व Xe·2C₆H₅OH हे  फिनॉल झेनेट अशी दोन महत्त्वाची संयुगे या प्रकारात मोडतात. या संयुगांचे विघटन एक वातावरण दाब व -१·३º से अशा परिस्थितीत होते. अभिजात मूलद्रव्यांची वाढत्या अणुभारानुसार अधिकाधिक स्थिर असल्याचे आढळून आले आहे.

XeO₃ हे स्थिर, घनरूप, पांढरे, गंधहीन, अबाष्पनशील असते, तर XeO₄ अस्थिर असते.ही दोन्ही ऑक्साइडे स्फोटक आहेत. XeF₂पाण्यात विरघळते व त्याचे विघटनसावकाश होते. XeF₄ व XeF₆ यांच्या पाण्यातील विद्रावामुळे झेनॉनट्राय-ऑक्साइड (XeO₃) मिळते.  ही संयुगे ऑक्सिडीकारक [⟶ ऑक्सिडीभवन ] असून ती हायड्रोक्लोरिक अम्लापासून क्लोरीन, आयोडिनापासून आयोडेट व ब्रोमिनापासून ब्रोमेट तयार करतात.

Na₄XeO₆ सोडियम परझेनेट हे क्षारीय लवण (ज्यात एक वा अधिक हायड्रॉक्सिल गट–OH आहेत असे लवण) आहे. पाण्यामध्ये हायड्रॉक्साइड व परझेनेट आयन तयार होतात आणि ऑक्सिजन मिळतो. सोडियम परझेनेट प्रबल ऑक्सिडीकारक आहे. सोडियमाखेरीज लिथियम, बेरियम, लँथॅनम, थोरियम इत्यादींची परझेनेटे ज्ञात आहेत. परझेनेट विद्राव अस्थिर असले, तरी घनरूपातील बहुतेक परझेनेट स्थिर आहेत. पण K₄XeO₆·2XeO₃ हे मिश्र झेनेट फार स्फोटक आहे.

उपयोग : छायाचित्रणासाठी वापरात असलेल्या स्फुरदीपात (क्षणिक तीव्र प्रकाश देणाऱ्या दिव्यात) झेनॉन वापरतात. त्यामुळे अतिशय अल्पकालिक, तीव्र, स्वच्छ पांढरा प्रकाशझोत मिळतो व तोच स्फुरदीप १०,००० वेळा वापरता येतो. हा स्फुरदीप उच्च वेगाच्या छायाचित्रणात वापरतात. झेनॉन भरलेले विद्युत् प्रज्योत दिप जवळजवळ कार्बन प्रज्योतीइतका तीव्र प्रकाश देतात व त्यांचा चित्रपट प्रक्षेपणासाठी उपयोग करतात. क्ष-किरणांसारख्या प्रारणाचे (तरंगरूपी ऊर्जेचे) झेनॉन लवकर शोषण करू शकतो. ॲसिटिलीन व झेनॉन यांच्या मिश्रणावर क्ष-किरणांचा मारा केला, तर त्यांचे शोषण करून ते ॲसिटिलिनाला देतो व त्याचे बहुवारिकीकरण (एकापेक्षा अधिक रेणू एकत्र येऊन जटिल रेणू तयार होणे) होते.

शरीरातील ऊतकामध्ये (पेशी समूहांत) झेनॉनाचे सापेक्षतः जास्त शोषण होते. २० टक्के ऑक्सिजन व ८० टक्के झेनॉन हे वायुमिश्रण श्वासोच्छवासाबरोबर फुप्फुसात गेल्यास लवकर गाढ शुद्धीहरण होते. शस्त्रक्रियेमध्ये हे मिश्रण शुद्धीहरणासाठी उपयुक्त आहे. या मिश्रणाचा उपयोग केल्यास शस्त्रक्रियेनंतर रूग्ण लवकरच शुद्धीवर येतो आणि मागाहून त्याचे फारसे वाईट परिणाम होत नाहीत. ईथर, एथिलीन व इतर शुद्धीहारकांसारखा तो ज्वालाग्राही नसल्यामुळे आगीचा वा स्फोटाचा धोका उद्‌भवत नाही. मस्तिष्कालेखनासाठी (क्ष-किरणांनी मेंदूचे चित्रण करून परीक्षण करण्यासाठी) मस्तिष्कावरणात हवेऐवजी झेनॉन अंतःक्षेपित केल्यास क्ष-किरण छायाचित्र अधिक स्पष्ट येते. शिवाय या परीक्षणात काही वेळा हवेच्या वापरामुळे रुग्णाला दीर्घकाल डोकेदुखी सहन करावी लागते ती झेनॉनाच्या उपयोगाने टाळता येते. 

उच्च ऊर्जा भौतिकीमध्ये गॅमा किरण, मेसॉन यांसारख्या अणुकेंद्रीय प्रारणाच्या अभिज्ञानासाठी (अस्तित्व ओळखण्यासाठी) वापरण्यात येणाऱ्या बुद्‌बुद् कोठीमध्ये द्रव झेनॉनाचे उपयोग करतात [⟶ कण अभिज्ञातक].

न्यूट्रॉन गणक, क्ष-किरण गणक, वायुभारित थायरेट्रॉन [⟶ इलेक्ट्रॉनीय प्रयुक्ति] आणि विश्वकिरणांसाठी (बाह्य अवकाशातून येणाऱ्या अतिशय भेदक किरणांसाठी) वापरात असलेल्या आयनीकरण कोठ्या [⟶ कण अभिज्ञातक] यांमध्ये झेनॉन वायू भरण्यासाठी वापरतात. जंबुपार (वर्णपटातील जांभळ्या रंगाच्या पलीकडील अदृश्य) प्रारण देणाऱ्या उच्च दाब प्रज्योत दिव्यांतही झेनॉन भरतात.

ज्या अणुकेंद्रीय विक्रियकांत युरेनियमाचा इंधन म्हणून उपयोग केलेला असतो त्यात ३ ते ५ टक्के भंजनात झेनॉन (१३५) तयार होतो. तो न्यूट्रॉन शोषक असल्यामुळे हीलियमाच्या प्रवाहाबरोबर इंधन असलेल्या भागातून बाहेर घालवून विक्रियकाभोवती बंदिस्त जागेत खेळविल्यास बाहेरील माणसांचे न्यूट्रॉनांपासून संरक्षण करणारे कवच म्हणून त्याचा उपयोग होतो.

अभिज्ञान व विश्लेषण : झेनॉनाचे अभिज्ञान करण्याची जुनी पद्धत म्हणजे विद्युत् विसर्जन नलिकेतून (ज्यातील विद्युत् अग्रांमधील जागेमध्ये वायू भरला असता त्यातून विद्युत् प्रवाह पाठवितो येतो अशा नलिकेतून) वायूचा नमुना पाठवून मिळणाऱ्या प्रकाशाचे वर्णपटमापकाने विश्लेषण करणे ही होय. एखाद्या वायुमिश्रणातील झेनॉनाचे प्रमाण काढण्यासाठी त्याचे सक्रियित (अधिक क्रियाशील केलेल्या) कार्बनावर योग्य नीच तापमानाला विवेचक अधिशोषण करण्याची (मिश्रणातील एका विशिष्ट वायूचे पृष्ठभागावर शोषण करण्याची) पद्धत पूर्वी वापरात होती. आता या दोन्ही कामांकरिता प्रामुख्यने वायू वर्णलेखन [⟶ वर्णलेखन] व द्रव्यमान वर्णपटमापन [⟶ द्रव्यमान वर्णपटविज्ञान] या पद्धती वापरल्या जातात.

पहा : अक्रिय वायु

संदर्भ :

1. Cook, G. A., Ed. Argon, Helium and the Rare Gases, 2 Vols., New York, 1961.

2. Moody, G. J. Thomas, J. D. R. Nobel Gases and Their Compounds, New York, 1964.

जमदाडे, ज. वि.

“