पोलोनियम

पोलोनियम : धातुरूप किरणोत्सर्गी (भेदक कण वा किरण बाहेर टाकण्याचा गुणधर्म असणारे) मूलद्रव्य चिन्ह Po अणुक्रमांक (अणुकेंद्रातील प्रोटॉनांची संख्या) ८४ अणुभार २१०आवर्त सारणीतील [इलेक्ट्रॉन रचनेनुसार केलेल्या मूलद्रव्यांचा कोष्टकरूप मांडणीतील → आवर्त सारणी] सहाव्या गटातील अ विभागातील टेल्यूरियमानंतरचे मूलद्रव्य यालाच रेडियम-एफ् असेही म्हणतात. घनता ९·४ वितळबिंदू २५५° से. उकळबिंदू ९६०° से. चांदीसारखे करडे वा काळे आल्फा व बीटा या दोन स्फटिक रूपांत आढळते. आल्फा प्रकार फलक केंद्रित घनीय व बीटा प्रकार चतुष्कोणीय [→स्फाटिकविज्ञान)संक्रमण बिंदू (आल्फा प्रकारातून बीटा प्रकारात रूपांतरित होण्याचे तापमान) सु. ३६° से. यांचे समस्थानिक (अणुक्रमांक तोच पण अणुभार भिन्न असलेले त्याच मूलद्रव्याचे प्रकार) असून ते सर्व किरणोत्सर्गी आहेत. त्यांपैकी २१०, २११, २१२, २१४, २१५, २१६ व २१८ या अणुभारांचे नैसर्गिक आहेत, बाकीचे कृत्रिम रीत्या तयार केलेले आहेत (१९२, १९३, १९४, १९५, १९६, १९७, १९८, १९९, २००, २०१, २०२, २०३, २०४, २०५, २०६, २०७, २०८, २०९, २१३, २१७) या सर्व समस्थानिकांपैकी २०८, २०९ व २१० यांचे अर्धायुकाल (किरणोत्सर्गी मूलद्रव्याची मूळची क्रियाशीलता निम्मी होण्यास लागणारा काळ) अनुक्रमे २·९३ वर्षे,१०३ वर्षे व १३८·४ दिवस आहेत, इतर सर्व अल्पायुषी आहेत नैसर्गिक समस्थानिकांपैकी २१० हा सर्वांत स्थिर आहे व त्यालाच सामान्यतः पोलोनियम असे म्हणतात संयुजा (इंतर अणूंशी संयोग पावण्याची क्षमता दर्शविणारे अंक) २ व ४ आहेत ६ ही संयुजा काही वेळा आढळण्याची शक्यता असते पण ती अस्थिर आहे विद्युत् विन्यास (इलेक्ट्रॉनांची अणूतील मांडणी) २,८,१८,३२,१८,६. ही धातू मऊ असून भौतिक गुणधर्मांच्या बाबतीत तिचे थॅलियम, शिसे व बिस्मथ यांच्याशी साम्य आढळून येते.

आढळ : निसर्गात पोलोनियम ⇨ पिचब्लेंड या खनिजात आढळते. सर्वसाधारण: १,००० किग्रॅ. खनिजात ०·०५ मिग्रॅ. इतके पोलोनियम असते. हे पोलोनियम खनिजात असणऱ्या थोरियम व युरेनियम यांचा किरणोत्सर्गी क्षय होऊन तयार होते. भूकवचातील पोलोनियमाचे प्रमाण १०^-१३% इतके आहे.

इतिहास : १८९८ मध्ये प्येअर क्यूरी व मारी क्यूरी यांना असे आढळून आले की, युरेनियम व थोरियम यांच्या एकूण किरणोत्सर्गापेक्षा पिचब्लेंडाचा किरणोत्सर्ग अधिक आहे. त्या वेळी पिचब्लेंडामधील अज्ञात पदार्थांचा किरणोत्सर्ग हा एकाच गुणधर्म ज्ञात होता. म्हणून क्यूरी दांपत्याने पिचब्लेंडातून विविध पदार्थ वेगळे करण्याची एक नवीन पद्धत शोधून काढली. या पद्धतीचा वापर करून त्यांनी खनिजातून वेगवेगळे पदार्थ अलग करून त्यांचा किरणोत्सर्ग मोजला. त्यावरून त्यांना असे आढळून आले की, हा किरणोत्सर्ग क्षारीय (अल्कलाइन) मृदेत काही प्रमाणात आणि खनिजाच्या अम्लीय विद्रावातून अवक्षेपित केलेल्या (न विरघळणाऱ्या साक्याच्या रूपात मिळविलेल्या) सल्फाइड भागात काही प्रमाणात केंद्रित होतो. पुढे त्यांनी पिचब्लेंडातून टेल्यूरियमाशी साम्य असणारे एक व बेरियमाशी साम्य असणारे एक अशी दोन नवीन किरणोत्सर्गी मूलद्रव्ये शोधून काढली. टेल्यूरियमाशी साम्य असणाऱ्या मूलद्रव्याला मारी क्यूरी यांनी पोलंड या त्यांच्या मातृदेशावरून पोलोनियम हे नाव दिले. क्यूरी यांनी शोधून काढलेले पोलोनियम हे पोलोनियम—२१० होते. जे. जे. लिव्हिंगुड यांनी बिस्मथावर प्रवेगित ड्यूटेरॉनांचा भडिमार करून २१० हा समस्थानिक प्रथमच कृत्रिम रीत्या तयार केला.

निर्मिती : युरेनियम खनिजापासून सरळ पोलोनियम निष्कर्षित करता येते. कारण त्याचा अर्धायुकाल निष्कर्षण करण्याइतपत भरपूर आहे. काही काळ या पद्धतीने पोलोनियम मिळवत असत परंतु ही पद्धत व्यावहारिक दृष्ट्या तितकीशी उपयुक्त नाही.

युरेनियम खनिजातून रेडियम वेगळे केल्यानंतर मिळणाऱ्या किरणोत्सर्गी शिसे या उप-उत्पादनापासून पोलोनियम मिळवितात किंवा जुन्या रेडॉन नलिका धुवून मिळणाऱ्या रेडियम-डी, -ई व -एफ् यांच्या मिश्रणातील रेडियम-डीपासून पोलोनियम मिळवतात. रेडियम-डी हे पूर्वी तयार करून ठेवलेल्या रेडियम लवणापासूनही मिळवितात.

पोलोनियम बहुधा विद्युत् रासायनिक निक्षेपणाच्या (विद्रावातून विद्युत् प्रवाह सोडून त्यातील घटक विद्युत् अग्रावर साचविण्याच्या) पद्धतीने मिळवतात. ॲसिटिक, नायट्रिक वा हायड्रोक्लोरिक अम्लातील रेडियम-डी च्या दुर्बल विद्रावातून विद्युत् प्रवाह सोडल्यास पोलोनियम हे चांदी किंवा निकेलावर निक्षेपित होते. पोलोनियमाचे रेडियम-ई व -डी विरहित निक्षेपण चांदीवर चांगल्या प्रकारे होते, तर निकेलावर पोलोनियम व रेडियम-ई या दोहोंचेही निक्षेपण होते.

बिस्मथ किंवा शिसे यांवर न्यूट्रॉनांचा अगर प्रवेगित व विद्युत् भारित मूलकणांचा भडिमार करून पोलोनियम कृत्रिम रीत्या तयार करतात. या पद्धतीने पोलोनियम जास्त प्रमाणात तयार होऊ शकते (काही मिग्रॅ. इतके).

                                                                                              β

Bi²⁰⁹+ n → Bi²¹⁰+ γ Bi²¹⁰ → Po²¹⁰ …(१) 

Pb²⁰⁸ + He⁴ → Po²¹⁰+ 2n …    …             (२)

समीकरण (१) नुसार तयार होणारे पोलोनियम मूलद्रव्य बिस्मस्थापासून बाष्पीभवनाने वेगळे करतात. ही क्रिया धातू तापवून किंवा हायड्रोक्लोरिक अम्लातील अल्प बिस्मथावर पोलोनियम निक्षेपित करतात व मग ते वेगळे करतात. हायड्रोक्लोरिक अम्लात बिस्मय विरघळते व ते टेल्यूरिमयुक्त स्टॅनस क्लोराइडाने परत अवक्षेपित करतात. यातून टेल्यूरिक अम्ल वेगळे करून पोलोनियम अलग करतात.

डायथायझोनाचा क्लोरोफॉर्ममधील विद्राव,ट्रायब्युटिल फॉस्फेट,ॲसिटील ऑक्साइड इत्यादींचे विद्राव यांच्या साहाय्याने पोलोनियमाच्या अम्लीय विद्रावातून निष्कर्षण करून पोलोनियम शुद्ध करतात. अतिशुद्ध पोलोनियमासाठी सौम्य नायट्रिक अम्लातील सोन्यावर पोलोनियम निक्षेपित करतात. रक्तोष्ण तापमानाला क्वॉर्ट्‌झ नलिकेतून नायट्रोजन, आर्‌गॉन वा हायड्रोजन वायूच्या प्रवाहाच्या सान्निध्यात पोलोनियमाचे बाष्पीभवन करून उच्च घनतेचे व अतिशुद्ध पोलोनियम मिळवितात. यातील पोलोनियमाच्या वाफा धातूच्या थंड पृष्ठावर वा प्लॅस्टिकच्या पातळ पटलावर गोळा करतात.

 गुणधर्म : पोलोनियमाचे विघटन (अणुकेंद्र भंग पावण्याची क्रिया) होऊन त्यातून आल्फा किरण [→किरणोत्सर्ग] बाहेर पडतात व रेडियम-जी हा शिशाचा स्थिर समस्थानिक (२०६) मिळतो. पोलोनियमातून बाहेर पडणाऱ्या आल्फा किरणांमुळे पाण्याचे अपघटन (घटक द्रव्यांत रूपांतर) होते, हवेतील ओझोनाचे प्रमाण वाढते, तसेच छायाचित्रण फिल्मवर परिणाम होतो. आल्फा उत्सर्जनाने पोलोनियम संयुगांच्या आणि काच वा क्वॉर्ट्‌झच्या पट्ट्यांवर पोलोनियमाची संयुगे ठेवल्यास त्या पट्ट्यांच्या अनुस्फुरणास (विद्युत् भारित कणांचा भडिमार चालू असताना प्रकाशण्यास) उत्तेजन मिळते. सजीव प्राण्यांना आल्फा उत्सर्जन मारक ठरते. ५०० स्थिर विद्युत् एकक एवढे पोलोनियम सशाला अंत:क्षेपणाने (इंजेक्शनाने) दिल्यास त्यातील बराच भाग वाया जातो पण ससा काही दिवसांतच मरतो. पोलोनियम सामान्यतः प्लीहा (पानथरी) व तंत्रिका गुच्छिका (मज्‍जापेशींचे समूह) यांमध्ये साठते. मानवाला ०·०२ मायक्रोक्यूरी (४·५ X १०^-१२ प्रती ग्रॅम) इतके पोलोनियम दिल्यास मानवावर परिणाम होत नाही,तथापि १ क्यूरी (२२२·२ मायक्रोग्रॅम) इतक्या पोलोनियमावर काम करणे धोक्याचे असते म्हणून त्यासाठी खास तंत्र वापरतात. 

निकेल, प्लॅटिनम,पॅलॅडिनम इ. धातूंवर गोळा करण्यात आलेल्या पोलोनियमाचा निर्वातातील बाष्पीभवन बिंदू वेगवेगळा असतो. तसेच पोलोनियम तयार केल्यानंतर जसजसा काळ वाढत जाईल तसतसा त्याचा बाप्पीभवन बिंदू वाढतो.

रासायनिक दृष्ट्या पोलोनियमाचे टेल्यूरियम व बिस्मय यांच्याशी साम्य आढळून येते. टेल्यूरियमापेक्षा ते जास्त धातवीय आहे. हवेत उघडे राहिल्यास धातूवर पिवळ्या ऑक्साइडाचा हळूहळू थर बसतो. क्लोरीन व ब्रोमीन यांच्याशी त्याची विक्रिया होते. अम्लांत ते विरघळते. चतुर्संयुजी अवस्थेत त्याचे क्लोराइड,नायट्रेट,फॉस्फेट,ॲसिटिक,टार्टारिक इ. धनायनांबरोबर (विद्रावातून विद्युत् प्रवाह सोडला असता धन विद्युत् अग्राकडे आकर्षिल्या जाणाऱ्या विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगटांबरोबर) जटिल (गुंतागुंतीची संरचना असलेले) आयन तयार होतात. जटिल आयन तयार होत नसतात त्या वेळी उदासीन सजल विद्रावातील पोलोनियम संयुगांचे जलीग विच्छेदन होऊन (पाण्याच्या विक्रियेने रेणूचे तुकडे होऊन) क्षारकीय (बेसिक) लवणे मिळतात व पिवळे अविद्राव्य हायड्रॉक्साइड [PoO (OH)₂] तयार होते. ते कलिलीय गुणधर्माचे [→कलिल] असून उभयधर्मी (अम्लीय व क्षारीय असे दोन्ही गुणधर्म असलेले) आहे. ते दाहक (कॉस्टिक) सोड्यात व दाहक पोटॅशात विरघळते आणि Na₂PoO₃व K₂PoO₃अशी पोलोनाइटे तयार होतात.

निर्धारण: (नमुन्यातील प्रमाण ठरविणे). पोलोनियम-२१० चे निर्धारण त्यातून होणाऱ्या आल्फा उत्सर्जनाचे प्रत्यक्ष मापन करून वा आल्फा कणांना नमुन्यातच अटकाव केल्याने निर्माण होणारी उष्णता मोजून करण्यात येते.

उपयोग:आल्फा उत्सर्जनाचा उद्‌गम म्हणून पोलोनियमाचा अणुकेंद्रीय भौतिकीत उपयोग करतात. ईरेन क्यूरी व त्यांचे पती फ्रेदेरीक झॉल्यो-क्यूरी यांनी ॲल्युमिनियम, बोरॉन व मॅग्नेशियम यांच्यावर पोलोनियमाच्या आल्फा उत्सर्जनाचा भडिमार करून १९३४ मध्ये कृत्रिम किरणोत्सर्गाचा शोध लावला. बेरिलियम वा इतर हलक्या मूलद्रव्यांच्या पोलोनियमाबरोबर केलेल्या मिश्रधातूंचा उपयोग न्यूट्रॉनांचा उद्‌गम म्हणून करतात. हवेचे विद्युत् वर्चस् (विद्युत् पातळी) मोजण्याच्या वातावरणवैज्ञानिक उपकरणात अल्प प्रमाणात पोलोनियम धातू वापरतात. ही धातू अत्यल्प प्रमाणात उपलब्ध असल्याने व तिची किंमत फार असल्याने व्यवहारात तिचा उपयोग सापेक्षतः थोड्याच क्षेत्रांत होतो. कापडांवर विशेष प्रकारचे आवरण चढविण्याच्या यंत्रसामग्रीत व विविध विद्युत् सामग्रीत स्थिर भारांचे निराकरण करण्याकरिता पोलोनियमविलेपित धातूचे गज व पट्ट्या वापरतात. पोलोनियमापासून उत्सर्जित होणाऱ्या आल्फा किरणांमुळे हवेचे आयनीभवन होते व त्यामुळे ती विद्युत् संवाहक होऊन संचित स्थिर विद्युत् भारांचे निराकरण करते.

संयुगे : पोलोनियम डाय-ऑक्साइड (PoO₂) दोन प्रकारचे असते. (१) नीच तापमानीय पिवळे फलकेंद्रित घनीय व (२) उच्च तापमानीय तांबडे चतुष्कोणीय. पोलोनियम धातूवर २५०° से. ला ऑक्सिजनाची विक्रिया करून किंवा पोलोनियम नायट्रेटाचे ऊष्मीय अपघटन होऊन हे तयार होते. ५००° से. ला निर्वातात त्याचे अपघटन होते.

हायड्रोक्लोरिक अम्लात धातू विरघळवून वा २५०° से.ला क्लोरिनाबरोबर धातू तापवून अगर पोलोनियम डाय-ऑक्साइड व हायड्रोक्लोरिक अम्ल यांची विक्रिया करून पोलोनियम टेट्राक्लोराइड (PoCl₄) तयार करतात. हे गडद पिवळ्या रंगाचे असून त्याचा वितळबिंदू २९४° से. व उकळबिंदू ३९०° से. आहे. पोलोनियम टेट्राब्रोमाइड (PoBr₄) हे गडद लाल रंगाचे असून त्याचा वितळबिंदू ३३०° से. आहे. गडद करड्या पोलोनियम टेट्राआयोडाइडाचे (PoI₄) २००° से. ला संप्लवन (घनरूपातून एकदम वायुरूपात रूपांतर होणे) होते व त्याचे अंशतः अपघटन होते. यांशिवाय PoCl₂, PoBr₂ ही संयुगे तयार करण्यात आलेली आहेत. PoCl₆^2— या स्वरूपाची जटिल संयुगेही मिळविण्यात आली आहेत. पल्युओराइडे तयार करण्यात आलेली नाहीत.

नायट्रिक अम्‍लाबरोबर पोलोनियमाची विक्रिया होऊन Po (No₃)₄ तयार होते. नायट्रिक अम्लात हे संयुग अल्पसे विरघळते. टेट्राक्लोराइड व सल्फ्यूरिक अम्ल यांची विक्रिया होऊन Po (SO₄)₂ तयार होते. हे क्रियाशील आहे. विद्रावात पांढरे (सजल) व विद्रावातून बाहेर काढल्यास गडद जांभळे (निर्जल) होते. तापविल्यास 2PoO₂·SO₄ तयार होते. ते थंड स्थितीत पांढरे व गरम स्थितीत पिवळे असते. हायड्रोजन सल्फाइडा (H₂S) मुळे सौम्य हायड्रोक्लोरिक अम्लातील पोलोनियम संयुगाचे काळे सल्फाइड (PoS) तयार होते. ते अमोनियम सल्फाइडात विरघळत नाही. ०·१ मिमी. दाब व २७५° से. तापमानाला त्याचे अपघटन होते. या गुणधर्माचा उपयोग शुद्ध पोलोनियम मिळविण्यासाठी करतात.

PoCl₂ हे लाल व घनीय असून १७०—१८०° से.ला बंद नळीत तापविल्यास वितळते. सौम्य हायड्रोक्लोरिक अम्लातील त्याचा विद्राव गुलाबी असतो व तो आल्फा उत्सर्जनामुळे जलद ऑक्सिडीभूत [→ ऑक्सिडीभवन]होतो. PoBr₂ चा सजल विद्राव जांभळा असतो.

स्टॅनस क्लोराइड, सोडियम हायड्रोसल्फाइड, क्षारीय हायड्रॅझीन इ. तीव्र क्षपणकारकाने [→क्षपण] पोलोनियम धातुरूपात क्षपित होते. पोलोनियमाच्या अम्लीय अगर क्षारीय विद्रावातून विद्युत् प्रवाह सोडल्यास ऋणाग्रावर पोलोनियम धातुरूपात व धनाग्रावर क्वचित पण पेरॉक्साइड (PoO₃) रूपात निक्षेपित होते.

पोलोनियम हायड्राइड (PoH₂) हे बाष्पनशील संयुग तयार करता येते. सोडियम, पारा, शिसे, बेरिलियम, कॅल्शियम, जस्त, चांदी, निकेल, प्लॅटिनम, इत्यादींबरोबर पोलोनाइडे तयार होतात. पोलोनियमाची डायबेंझील, ॲसिटिल-ॲसिटोनेट, डाय-एथिल डाय थायोकार्बामेट, ऑक्सिनेट, डायमिथिल, डायथायझोनेट, ट्रायब्युटिल फॉस्फेट यांसारखी कार्बनी संयुगे तयार करण्यात आली आहेत.

संदर्भ : 1. Bagnall, K.W. Chemistry of the Rare Radio-elements, London, 1957.

            2. Bagnall. K. W. Chemistry of Selenium, Tellurium and Polonium, New York, 1966.

कारेकर, न. वि.

“