रेडियम

रेडियम : किरणोत्सर्गी (भेदक कण वा किरण बाहेर टाकण्याचा गुणधर्म असणारे) धातुरूप मूलद्रव्य. रासायनिक चिन्ह Ra अणुक्रमांक (अणुकेंद्रातील प्रोटॉनांची संख्या) ८८ अणुभार २२६·०२६ आवर्त सारणीतील [इलेक्ट्रॉन रचनेनुसार केलेल्या मूलद्रव्यांच्या कोष्टकरूप मांडणीतील ⟶ आवर्त सारणी] गट २ अ विभागातील शेवटचे मूलद्रव्य क्षारीय मृत्तिका धातूंपैकी अतिजड धातू वितळबिंदू ७००^° से. उकळबिंदू १,१४०^° से. घनता ५ ग्रॅ/घ. सेमी. संयुजा (इतर अणूंशी संयोग पावण्याची क्षमता दर्शविणारा अंक) २ विद्युत् विन्यास (इलेक्ट्रॉनांची अणूतील मांडणी) २, ८, १८, ३२, १८, ८, २. नुकतीच तयार केलेली धातू चकचकीत पांढरी असते व कालावधीनंतर आल्फा किरणोत्सार्गांमुळे [⟶ किरणोत्सर्ग] तपकिरी होते. रेडियम नेहमी क्लोराइड किंवा ब्रोमाइड या स्वरूपात हाताळले जाते. रेडियम लवणांचे तापमान सभोवतालच्या वातावरणापेक्षा १^°.५ से. ने जास्त असते.

रेडियम धातुरूपात रासायनिक दृष्ट्या अतिविक्रियाशील असते. ती हवेत नायट्रोजनशी ताबडतोब संयोग पावून नायट्राइड तयार झाल्यामुळे काळवंडते. तिची पाण्याबरोबर त्वरित विक्रिया होऊन हायड्रोजन जोरात बाहेर पडतो व विद्राव्य (विरघळणारे) रेडियम हायड्रॉक्साइड तयार होते. जोपर्यंत पाण्याचे विघटन (रेणूचे तुकडे होण्याची क्रिया) होत राहते तोपर्यंत सतत सु. ०·१३२ कॅलरी प्रती तास प्रती रेडियम मिग्रॅ. मध्ये उष्णता बाहेर पडत राहते. रेडियमाचे अणुकेंद्रीय विघटन (अणुकेंद्र भंग पावण्याची क्रिया) होऊन वायुरूप ⇨रेडॉन हे अपत्य मूलद्रव्य तयार होते. एकग्रॅम रेडियमापासून एका दिवसात १०० घ. मिमी. रेडॉन वायू सहज रीत्या तयार होतो आणि सु. ३·७ × १०^१० आल्फा कण दर सेकंदाला उत्सर्जित होतात. एक ग्रॅम रेडियमामध्ये दर सेकंदाला ३·७ × १०^१० अणू विघटित होतात, याला किरणोत्सर्गी कार्यप्रवणतेचे एकक ‘क्यूरी’ असे म्हणतात. रेडियमाची किरणोत्सर्गक्षमता दर २५ वर्षांनी एक टक्का या प्रमाणात कमी होते. लॅटिन शब्द रेडिअस (‘किरण’) यावरून रेडियम हे नाव पडले असून सामान्यतः द्रव्यमानांक (अणुकेंद्रातील प्रोटॉन व न्यूट्रॉन यांची एकूण संख्या) २२६ असलेल्या महत्त्वाच्या समस्थानिकासाठी (अणुक्रमांक तोच पण अणुभार भिन्न असलेल्या त्याच मूलद्रव्याच्या प्रकारासाठी) ते वापरण्यात येते.

समस्थानिक : रेडियमचे १३ समस्थानिक माहीत असून ते सर्व किरणोत्सर्गी आहेत. त्यांपैकी चार समस्थानिक नैसर्गिक रीत्या आढळतात व इतर कृत्रिम रीत्या तयार केले जातात. रेडियम (२२६) हा नैसर्गिक समस्थानिक वजन करण्याइतपत वेगळा करता येईल असा पुरेसा स्थिर आहे. याचा अर्धायुकाल (किरणोत्सर्गी मूलद्रव्याची मूळची क्रियाशीलता निम्मी होण्यास लागणारा काळ) सु. १,६२० वर्षे आहे. आल्फा कणांचे उत्सर्जन होऊन याचे विघटन होते. किरणोत्सर्गी मूलद्रव्यांच्या थोरियम क्षय श्रेणीमध्ये दोन रेडियम समस्थानिक आढळतात. यांपैकी मेसोथोरियम – I [रेडियम (२२८)] बीटा उत्सर्जक असून त्याचा अर्धायुकाल ६.७ वर्षे आणि थोरियम – X [रेडियम (२२४)] आल्फा उत्सर्जक असून त्याचा अर्धायुकाल ३·६४ दिवस आहे. ॲक्टिनियम क्षय श्रेणीतील ॲक्टिनियम – X [रेडियम (२२३)] हा समस्थानिक आल्फा उत्सर्जक असून त्याचा अर्धायुकाल ११·७ दिवस आहे. इतर कृत्रिम समस्थानिकांचे द्रव्यमानांक २१३, २१९, २२०, २२१, २२२, २२५, २२७, २२९ व २३० असून त्यांचे अर्धायुकाल अल्प आहेत. रेडियम – ए, बी, सी, सी′, सी″ , डी, ई, ई′, एफ आणि जी हे रेडियमाचे समस्थानिक नाहीत. ते अनुक्रमे पोलोनियम (२१८), शिसे (२१४), बिस्मथ (२१४), पोलोनियम (२१४), थॅलियम (२१०), शिसे (२१०), बिस्मथ (२१०), थॅलियम (२०६), पोलोनियम (२१०) आणि शिसे (२०६) हे समस्थानिक आहेत. [⟶ किरणोत्सर्ग].

इतिहास : प्येअर क्यूरी व मारी क्यूरी हे फ्रेंच दांपत्य आणि साहाय्यक जी. बेमाँ यांनी रेडियमचा शोध पॅरिसमधील सॉर्‌बॉन येथे लावला. ⇨पिचब्लेंड या खनिजाचा किरणोत्सर्ग त्यामध्ये असलेल्या युरेनियमाच्या किरणोत्सर्गापेक्षा अनेक पटींनी जास्त असल्याचे मारी क्यूरी यांना आढळून आले होते. क्यूरी दांपत्याने व बेमाँ यांनी पिचब्लेंडातून विविध पदार्थ वेगळे करण्याची एक नवीन पद्धत वापरून बेरियमाशी साम्य असणारे रेडियम हे किरणोत्सर्गी मूलद्रव्य १८९८ मध्ये शोधून काढले. १९०२ मध्ये मारी क्यूरी यांनी कित्येक टन पिचब्लेंड अवशेषापासून ०·१ ग्रॅम रेडियमाचे शुद्ध लवण (रेडियम क्लोराइड) तयार करण्यात यश मिळविले. १९१० मध्ये मारी क्यूरी व आंद्रे ल्वी दब्यर्न यांनी प्रथम शुद्ध धातुरूपात रेडियम मूलद्रव्य तयार केले.

आढळ व वाटणी : रेडियमाचा अर्धायुकाल सु. १,६२० वर्षे हा मानवाच्या आयुष्यातील अनुभवांच्या दृष्टीने फार असला, तरी भूवैज्ञानिक कालमापनाच्या दृष्टीने अत्यल्प आहे. पृथ्वीच्या निर्मितीच्या वेळी अस्तित्वात असलेले रेडियम आता पूर्णतः नाहीसे झालेले आहे. सध्या अस्तित्वात असलेले रेडियम हे युरेनियमाचे सतत विघटन होऊन निर्माण झालेला नवीन पुरवठा आहे. रेडियमाचे निसर्गा मधील वितरण (वाटणी) व्यावहारिक दृष्ट्या युरेनियमासारखेच आहे. किरणोत्सर्गी समतोल असलेल्या सर्व जुन्या खनिजांमध्ये रेडियम व युरेनियम यांचे स्थिर गुणोत्तर ३४ ×१०^−८ आहे. पृथ्वीच्या कवचातील रेडियमाची सरासरी संहती १०^१२ भागांमध्ये एक भाग आहे. रेडियमाचे निष्कर्षण करता येईल इतपत उच्च संहती (प्रमाण) असलेली फक्त युरेनियमाचीच खनिजे आहेत. उच्च विपुलता असलेल्या धातुकाच्या (कच्च्या रूपातील धातूच्या) प्रत्येक टनामध्ये सु. १/४ ग्रॅ. रेडियम असते.

पिचब्लेंड व कार्नोटाइट या युरेनियम खनिजांमध्ये रेडियम आढळते. याखिमॉफ, चेकोस्लोव्हाकिया येथील पिचब्लेंडाच्या युरेनियम अवशेषांपासून रेडियम प्रथम मिळविण्यात आली. नंतर ती नैर्ऋत्य कोलोरॅडो आणि पूर्वेकडील उटा येथील कार्नोटाइट या खनिजापासून मिळविण्यात आली. काँगो प्रजासत्ताक आणि वायव्य कॅनडाचा ग्रेट बेअर भाग येथे विपुल धातुके आढळतात. नदी, महासागर आणि इतर नैसर्गिक पाणी यांमध्ये रेडियम लेशमात्र प्रमाणात सापडते.

निर्मिती : रेडियमाचे व्यापारी उत्पादन पिचब्लेंडापासून करतात. दळलेल्या युरॅनिनाइट धातुकाचे नायट्रिक व सल्फ्यूरिक अम्लांच्या मिश्रणाने विघटन करतात. त्यामध्ये रेडियम वाहक म्हणून क्रिया करण्याकरिता थोडे बेरियम मिसळलेले असते. युरेनियम विरघळते आणि रेडियम, बेरियम व शिसे यांची सल्फेटे आणि सिलिकामय मलखनिज शिल्लक राहतात. हे गालन क्रियेने वेगळे करतात आणि सोडियम हायड्रॉक्साइड विद्रावात उकळतात त्यामुळे लेड सल्फेट व काही सिलिका यांचे निक्षालन होते. नंतर अवशेष सोडियम कार्बोनेट विद्रावाबरोबर दाबाखालील वाफेच्या साहाय्याने उकळतात त्यामुळे बेरियम व रेडियम सल्फेटांचे कार्बोनेटांत रूपांतर होते. ही कार्बोनेटे हायड्रोक्लोरिक अम्लात विरघळवितात. गालन क्रियेने उरलेली सिलिका बाजूला काढतात. बेरियम व रेडियम पुन्हा सल्फेट स्वरूपात अवक्षेपणाने मिळवितात आणि शुद्धीकरणाकरिता त्यांचे कार्बोनेटात रूपांतर करतात. आता कार्बोनेटे हायड्रोब्रोमिक अम्लात विरघळवितात आणि तयार झालेल्या ब्रोमाइडांकरिता भागशः स्फटिकीकरण प्रक्रिया अवलंबितात. रेडियम ब्रोमाइड बेरियम ब्रोमाइडापेक्षा कमी विद्राव्य असल्यामुळे रेडियमाचे स्फटिक विपुल प्रमाणात तयार होतात. ब्रोमाइडांचे पुनःपुन्हा शुद्धीकरण करतात आणि स्फटिकीकरण घडवून आणतात. अशा प्रकारे ९५% किंवा ९९% शुद्धता असलेली रेडियम मिळवितात. रेडियम मोजून विक्रीकरिता लहान काचेच्या नलिकांमध्ये सिलबंद करतात.

पाऱ्याचा ऋणाग्र आणि प्लॅटिनम-इरिडियम धनाग्र वापरून रेडियम क्लोराइड विद्रावाचे विद्युत् विच्छेदन (विद्रावातून विद्युत् प्रवाह नेऊन त्यातील घटक अलग करण्याची क्रिया) करतात. तयार झालेल्या रेडियमाचे पारदमेलाचे (पाऱ्याबरोबरच्या मिश्रधातूचे) हायड्रोजन वातावरणात ऊष्मीय अपघटन (उष्णतेच्या साहाय्याने मोठ्या रेणूचे लहान रेणूंत तुकडे करणारी क्रिया) करून रेडियम अतिशुद्ध धातूच्या स्वरूपात मिळवितात.

युरेनियमाची उत्पादन प्रक्रिया करते वेळी उप-उत्पादन म्हणून रेडियमाचे उत्पादन करतात. रेडियमाचे एकूण जागतिक उत्पादन १९१६ साली ५० ग्रॅ.१९२५ साली ३०० ग्रॅ. आणि १९४० साली १ किग्रॅ. होते. दुसऱ्या महायुद्ध काळात व नंतर उत्पादनात वाढ झाली परंतु १९६० साली रेडियमाला नवीन पर्याय आल्यामुळे उत्पादन कमी कमी होऊ लागले.

संयुगे : रेडियमाची सर्व ज्ञात संयुगे बेरियमाच्या त्याच प्रकारच्या संयुगांशी समरूप असून त्यांच्या गुणधर्मांमध्ये अगदी थोडा फरक असतो [⟶ बेरियम]. अत्यल्प प्रमाणात असलेले रेडियम संयुग त्याच तऱ्हेच्या पण विपुल प्रमाणात असलेल्या बेरियम संयुगाबरोबर निक्षेपित होत असल्यामुळे रेडियम वाहक म्हणून बेरियमाचा वारंवार वापर करतात. मात्र बेरियम व रेडियम ह्यांचे एकमेकांपासून विलगीकरण अत्यंत अवघड असते. भागात्मक स्फटिकीकरण किंवा निक्षेपण, आयन–विनिमय आणि विद्रावक निष्कर्षण [⟶ निष्कर्षण] ह्या क्रियांनी विलगीकरण होते.

रेडियम क्लोराइड (Racl₂.2H₂O) हे पांढरे स्फटिकमय संयुग असून पाण्यात विद्राव्य आहे. १००^° से. तापमानाला यातील स्फटिकजल उत्सर्जित होते. Racl₂ हे रंगहीन किंवा किंचित पिवळे असून पाण्यात विद्राव्य आहे. न्यूट्रॉन निर्मितीकरिता या संयुगाचा वापर करतात. हे हायड्रोब्रोमिक अम्ल वायूत तापविल्यास रेडियम ब्रोमाइड (RaBr₂) तयार होते. RaBr₂.2H₂O आणि RaBr₂.6H₂O ही सजल ब्रोमाइडे होत. नुकतेच तयार केलेले ब्रोमाइड रंगहीन व स्फटिकमय असून नंतर काळपट होऊन ब्रोमीन वायू निघतो. रेडियम ब्रोमाइड तापविल्यास ७२८^° से. ला वितळते व पुढे विघटित झाल्यासारखे दिसून काचमय होते. ९००^° से. ला संप्लवित (घनरूपातून एकमद वायुरूपात रूपांतरित) होते. १ ग्रॅम रेडियम क्लोराइड किंवा ब्रोमाइड याची किंमत अमेरिकेत सु. १ ते २ लाख रुपये (१९६५-६६) व इंग्लंडमध्ये सु. १ लाख रुपये (१९६७-६८) होती.

रेडियम लवणांच्या उदासीन विद्रावात अमोनियम कार्बोनेट टाकल्यास रेडियम कार्बोनेट निक्षेपित होते. ते पाण्यात अविद्राव्य असून पांढरे किंवा किंचित तपकिरी असते. रेडियम नायट्रेट या संयुगाचा रंग लाल असून ते पाण्यात विद्राव्य असते. ते ८०% नायट्रिक अम्लातून निक्षेपित होते. त्यामुळे बेरियम, स्ट्राँशियम आणि शिसे यांव्यतिरिक्त इतर कोणत्याही मूलद्रव्यापासून रेडियम परिणामात्मक रीत्या वेगळे करता येते. रेडियम कार्बोनेट हायड्रोझोइक अम्लात विरघळवून व नंतर बाष्पीभवन करून रेडियम अँझाइड [Ra(N₃)_2] मिळवितात. ते पांढरे स्फटिकमय संयुग असून तापविल्यास विघटित होते व धातू शिल्लक राहते.

रेडियम सल्फेट रंगहीन स्फटिक आणि पाण्यात अति अविद्राव्य (न विरघळणारे) आहे. रेडियम नलिका व सूयांत वापरतात. याचे ⇨क्षपण केल्यास रेडियम सल्फाइड तयार होते ते पाण्यात विद्राव्य असते. सायट्रिक, मॅलिक आणि टार्टारिक अम्लांबरोबरची रेडियमाची जटिल (गुंतागुंतीची संरचना असलेली) संयुगे माहीत आहेत. क्रोमेट, फ्ल्युओरोबेरिलेट (RaBeF₄), आयोडेट आणि प्लॅटिनोसायनाइड ही संयुगे ज्ञात आहेत.

रेडियम व तिची संयुगे ह्यांमुळे भोवतालची हवा आयनीभूत (विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगट यांनी युक्त अशी) होऊन निळसर प्रकाशपुंज तयार होतो. तसेच तिच्यामुळे विद्युत् दर्शक विसर्जित, छायाचित्रण फिल्म धूसर आणि झिंक सल्फाइडासारखे काही अकार्बनी पदार्थ प्रस्फुरित किंवा अनुस्फुरित होतात.

उपयोग : रेडियमामधून उत्सर्जित होणाऱ्या प्रारणाचा (तरंगरूपी ऊर्जेचा) अनेक क्षेत्रांत उपयोग होतो. सर्वांत मोठा उपयोग वैद्यकामध्ये कर्करोगावरील उपचाराकरिता होतो. रेडियम व त्याचे अपत्य मूलद्रव्य रेडॉन यांमधून बाहेर पडणाऱ्या प्रारणामुळे शरीरातील मारकऊतकांचा (समान रचना व कार्य असणाऱ्या कोशिकांच्या–पेशींच्या–समूहांचा) नाश झाल्यामुळे कर्करोगाची वाढ तपासता येते. या वापरांकरिता शुद्ध रेडियमाची संयुगे नलिका व सूयांमध्ये आणि रेडॉन लहान कुप्यांमध्ये सिलबंद केलेले असतात. रेडियमाचा मोठ्या प्रमाणात वापर औद्योगिक गॅमा किरण चित्रणाकरिता होतो. यामुळे धातूंच्या ओतीव वस्तूंच्या अंतर्भागातील दोषांचे अविनाशक पद्धतीने (वस्तूला हानी न पोचू देता) शोधन करता येते. तसेच तांबे, ॲल्युमिनियम इ. धातूंच्या पत्र्यांच्या जाडीचे लाटण यंत्रामधून निघतानाच मापन आणि नियंत्रण करता येते. रेडियमाची संयुगे आणि बेरियमाची पूड यांच्या मिश्रणातून न्यूट्रॉनांची मर्यादित पण तीव्र निर्मिती होते. या न्यूट्रॉन उद्‌गमांचा वापर अणुभट्टी सुरू करण्यासाठी, द्रव्यांचे विश्लेषण करण्यासाठी, खनिज तेलांच्या खाणी शोधण्यासाठी आणि संशोधनकार्यांत प्रमाण म्हणून होतो. दीप्तिमान रंगलेप तयार करण्यासाठी झिंक सल्फाइडाच्या पेस्टमध्ये रेडियम मिसळतात. हा रंगलेप लहान व मोठ्या घड्याळांच्या, तसेच मापकांच्या तबकड्यांकरिता, अंधारात लाल दिसणाऱ्या चिन्हांकरिता वापरण्यात येत असे.

विषारीपणा : रेडियम वैशिष्ट्यपूर्ण क्षारीय मृत्तिका मूलद्रव्य असून शरीरातील हाडांमध्ये असणाऱ्या कॅल्शियमाच्या जागी येते. बराच वेळ किरणीयन होत राहिल्यास पांडुरोग व कर्करोग होण्याची शक्यता असते. सर्वसाधारण मानवी शरीरात सर्वत्र साठून राहिलेल्या रेडियमाचे प्रमाणे अंदाजे १ मायक्रोग्रॅमपेक्षा जास्त असल्यास अपायकारक ठरू शकते. रेडियमाच्या प्रारणामुळे शरीरक्रियात्मक दोष उद्‌भवतात आणि त्याच्या ऱ्हासामुळे उत्पन्न होणाऱ्या वायुरूप रेडॉनामुळे ते आणखी वाढतात. तेव्हा हे धोके टाळण्यासाठी रेडियम हाताळणारांनी दक्षता घ्यायला पाहिजे.

विश्लेषण : भारमापन पद्धतीत नमुन्यापासून शुद्ध स्वरूपात रेडियम क्लोराइड किंवा ब्रोमाइड मिळवितात. त्यातील बाष्प घालविण्यासाठी ते वितळवितात व वजन करतात. उष्णतामापन पद्धतीत नमुन्यातील रेडियमाच्या आल्फा किरणोत्सर्गांमुळे निर्माण होणारी उष्णता मोजतात. किरणोत्सर्गमापन पद्धतीत नमुन्याच्या गॅमा किरणोत्सर्गाची रेडियमाच्या प्रमाणोद्‌भवाच्या किरणोत्सर्गाशी तुलना करतात. मात्र सर्व नमुने किरणोत्सर्गी समतोलावस्थेत असणे आवश्यक आहे. त्याकरिता मापनापूर्वी नमुना कमीत कमी एक महिना सिलबंद केलेला असावयास पाहिजे. आल्फा कण वर्णपटमापकाच्या साहाय्याने फक्त रेडियमाचेच आल्फा कण मोजूनही रेडियमाचे प्रमाण निश्चित करता येते. रेडियम नमुने कोणत्याही शुद्ध अवस्थेत असले, तरी रूढ निःसरण पद्धतीने त्यांचे विश्लेषण करता येते. या पद्धतीत ठराविक कालात रेडियम नमुन्यामुळे तयार झालेला वायुरूप रेडॉन आयनीकरण कोठीत जमा केला जातो व प्रारणाच्या तीव्रतेचे मापन केले जाते. ही पद्धत अप्रत्यक्ष असली तरी अचूक, व्यवहार्य व अत्यंत सूक्ष्मग्राही आहे. या पद्धतीने कमीत कमी वजन १०^−१४ ग्रॅम असलेल्या रेडियमाचेही अभिज्ञापन करता येते. इतर क्षारीय मृत्तिकांप्रमाणे रेडियम संयुगांचाही उत्सर्जन वर्णपट मिळतो. रेडियम हॅलाइडामुळे ज्योतीला कार्माइन लाल रंग येतो.

पहा : पिचब्लेंड युरेनियम रेडॉन.

संदर्भ : 1. Parks, G. D., Ed., Mellor’s Modern Inorganic Chemistry, London 1961.

2. Partington, J. R. General and Inorganic Chemistry, New York, 1966.

3. Selman, J. Fundamentals of X–Ray and Radium Physics, New York, 1979.

4. Vdovenko, V. M. Dubosov, Yu. V. Analytical Chemistry of Radium, New York, 1975.

वामनाचार्य, गजानन सूर्यवंशी, वि. ल.