మొట్టమొదటి కేంద్రక చర్యలు ప్రకృతిలో సహజ సిద్ధంగా దొరికే ఐసోటోప్ లతో జరిపినవి. కాని కేంద్రక చర్యలు ఈ విధంగా
జరపనక్కర్లేదు. ఉదాహరణకి ఒక శతాబ్దం క్రితం ప్రకృతిలో లేని కర్బన రసాయనాలని ఉత్పత్తి చేసే ప్రయత్నాలు జరిగాయి. అదే విధంగా ప్రకృతిలో లేని న్యూట్రాన్-ప్రోటాన్ విన్యాసం గల కేంద్రకాలని సాధించాలనుకుంటే? సరిగ్గా ఈ ప్రయత్నాన్నే 1934 లో ఇద్దరు ఫ్రెంచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు, దంపతులు తలపెట్టారు. వాళ్లు ఫ్రెడెరెక్ జోలియో-క్యూరీ (1900-1958), మరియు ఐరీన్ జోలియో క్యూరీ (1897-1956). ఈ ఐరీన్ రేడియమ్ కనిపెట్టిన క్యూరీ దంపతుల కుమార్తె.
జోలియో దంపతులు అలూమినమ్ ని ఆల్ఫా
రేణువులతో ఢీ కొట్టే ప్రయత్నాలు చేస్తున్నారు. అలూమినమ్ ని ఆ విధంగా ఢీ కొట్టడం ఆపిన తరువాత కూడా అలూమినమ్ దానంతకి అదే రేణువులని వెలువరించడం కనిపించింది. వాళ్లు మొదలుపెట్టింది అలూమినమ్-27 (13 ప్రోటాన్లు, 14 న్యూట్రాన్లు) అయితే చివరికి మిగిలింది ఫాస్ఫరస్-30 (15 ప్రోటాన్లు, 15 న్యూట్రాన్లు).
కాని ఫాస్ఫరస్ సహజ సిద్ధంగా ఒకే పరమాణు రూపంలో దొరుకుతుంది. అది ఫాస్ఫరస్-31 (15 ప్రోటాన్లు, 16 న్యూట్రాన్లు). కనుక ఫాస్ఫరస్-30 కృత్రిమ ఐసోటోప్ అవుతుంది. అది ప్రకృతిలో కనిపించకపోవడానికి కారణం వుంది. అది రేడియోధార్మిక మూలకం. దాని అర్థాయుష్షు 14 రోజులు మాత్రమే. ఈ రేడియోధార్మికత కారణంగానే ఈ కొత్త పదార్థం ఎడతెగకుండా రేణువులని వెలువరిస్తూ వుంది.
ఫ్రెడెరిక్ మరియు ఐరీన్ జోలియో-క్యూరీ దంపతులు
ఈ విషయాన్ని
కనుక్కున్న జోలియో-క్యూరీ దంపతులు మొట్టమొదటి సారిగా కృత్రిమ రేడియోధార్మికతని కనిపెట్టిన వాళ్లు అయ్యారు. 1934 నుండి ప్రకృతిలో దొరకని ఐసోటోప్ లని వేల సంఖ్యలో కనిపెడుతూ వచ్చారు. ప్రతీ మూలకానికి ఒకటి, రెండు రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ లు ఉంటాయి. హైడ్రోజన్ కి కూడా అలాంటిది ఒకటి వుంది. అది హైడ్రోజన్-3. దీని పేరు ట్రీషియమ్. దీని అర్థాయుష్షు 12 ఏళ్లు.
కార్బన్ కి కూడా
ఓ అసాధారణమైన ఐసోటోప్ ఒకటి వుంది. అది కార్బన్-14. దీన్ని 1940 లో కెనేడియన్-అమెరికన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త మార్టిన్ కామెన్ (1913-2002) కనుక్కున్నాడు. ఈ ఐసోటోప్ లో కొంత భాగం వాతావరణంలోని నైట్రోజన్ ని కాస్మిక్ కిరణాలు ఢీకొనడం వల్ల పుట్టింది. అంటే మనం శ్వాస తీసుకుంటున్నప్పుడు కూడా కొంత కార్బన్-14 ని లోనికి తీసుకుంటున్నాం అన్నమాట. అది మన ధాతువులలోకి ప్రవేశిస్తోంది. ఒక్క మానవదేహం లోనే కాక సమస్త జీవపదార్థం లోకి ప్రవేశిస్తుంది. దేహం రూపుమాసిపోయాక అందులోని కార్బన్-14 క్రమంగా క్షయం అయిపోతుంది.
కార్బన్-14 యొక్క అర్థాయుష్షు 5000 ఏళ్లకి పైగా ఉంది. కనుక పూర్వచారిత్రక యుగం నాటి వస్తువులలో (చెక్క, వస్త్రాలు) కూడా ఇది కొద్దిగా మిగిలి వుంటుంది. అమెరికన్ రసాయన శాస్త్రవేత్త విలార్డ్ ఫ్రాంక్ లిబీ (1908-1980) కార్బన్-14 పాలుని బట్టి పురావస్తు అవశేషాల ఆయుర్దాయాన్ని అంచనా వేసే పద్ధతి ఒకటి కనిపెట్టాడు. యురేనియమ్
యొక్క, సీసం యొక్క పాలుని బట్టి భూమి పైపొర యొక్క ఆయుర్దాయాన్ని కొలిచే పద్ధతి వంటిదే ఇదీను. ఈ విధంగా రసాయన శాస్త్రం చారిత్రకులకి, పురావస్తు పరిశోధకులకి ఎంతో ఉపయోగపడింది.
మామూలు ఐసోటోప్ లకి బదులు కృత్రిమ ఐసోటోప్ లతో కూడుకున్న రసాయనాలని సంయోజించవచ్చు. కొన్ని ఐసోటోప్ లు అరుదుగా అయినా చాలా సుస్థిరంగా ఉంటాయి. (ఉదాహరణకి హైడ్రోజన్-1 కి బదులు హైడ్రోజన్-2. కార్బన్-12 కి బదులు కార్బన్-13. నైట్రోజన్-14 కి బదులు నైట్రోజన్-15. ఆక్సిజన్-16 కి బదులు ఆక్సిజన్-18.) ఇలాంటి అనుబంధిత సమ్మేళనాలని (tagged compounds) జంతువులకి మేపి, తదనంతరం వాటిని వాటి ధాతువులని విశ్లేషించి, ఆ ధాతువులలో ఏఏ సమ్మేళనాలలో ఈ ఐసోటోప్ లు చేరి వున్నాయో తెలుసుకుంటే, ఆ జంతు శరీరంలోని రసాయన చర్యల గురించి ఎంతో విలువైన సమాచారం తెలుస్తుంది. ఈ రకమైన సమస్యలలో నవ్యమైన కృషి చేసినవాడు జర్మన్-అమెరికన్ జీవరసాయన శాస్త్రవేత్త రడోల్ఫ్ షోన్‌హైమర్ (1898-1941). 1935 తరువాత ఇతడు హైడ్రోజన్-2, నైట్రోజన్-15 ఉపయోగించి కొవ్వు పదార్థాల మీద, ప్రోటీన్ల మీద ఎన్నో ముఖ్యమైన పరిశోధనలు చేశాడు. రేడియోధార్మిక ఐసోటోప్ ల సహాయంతో రసాయన చర్యల ఆనవాళ్లు మరింత సులభంగా పట్టుకోవడం సాధ్యమయ్యింది. కాని రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం తరువాతే ఈ ఐసోటోప్ లు తగినంత పెద్ద మొత్తాల్లో దొరకడం ప్రారంభించాయి. ఐసోటోప్ లతో ఎలాంటి ఫలితాలు సాధించవచ్చో చూడాలంటే అమెరికన్ జీవరసాయన
శాస్త్రవేత్త మెల్విన్
కాల్విన్ (1911-1997) కృషిని పరిశీలించాలి. 1950 లలో ఇతగాడు కార్బన్-14 ఉపయోగించి కిరణజన్య సంయోగ క్రియకి సంబంధించిన ఎన్నో రసాయన చర్యలని శోధించాడు. అప్పటికి ఇరవయ్యేళ్ల క్రితం పూర్తిగా అసంభవం అనుకునే ఎన్నో పరిశోధనలు ఇతడు చెయ్యగలిగాడు.
ఈ ప్రయత్నాలలో
ఉత్పన్నం అయ్యింది కేవలం కృత్రిమ ఐసోటోప్ లు మాత్రమే కాదు. కృత్రిమ మూలకాలు కూడా ఉత్పన్నం అయ్యాయి. 1937 లో సైక్లోట్రాన్ ని కనిపెట్టిన లారెన్స్ ఒక మాలిబ్డినమ్ (పరమాణు సంఖ్య్ 42) నమూనాని డ్యూటెరాన్ల తో (హైడ్రోజన్-2 కేంద్రకాలు) తాడించాడు. అలా తాడించబడ్డ నమూనాని
రోమ్ లో ఉన్న సెగ్రే కి పంపించాడు. (తరువాత సెగ్రే అమెరికాకి వలస వెళ్లి అక్కడ ప్రతి-ప్రోటాన్ ని కనుక్కున్నాడు.)
సెగ్రే ఆ నమూనాని
మరింత క్షుణ్ణంగా పరిశీలించాడు. అందులో అతడికి ఓ కొత్త రేడియోధార్మిక పదార్థపు ఆనవాళ్లు కనిపించాయి. పరీక్షించి చూడగా అది పరమాణు సంఖ్య 43 గల ఓ రేడియోధార్మిక మూలకం. అంతవరకు ఆ మూలకం ప్రకృతిలో సహజసిద్ధంగా ఎక్కడా దొరకలేదు (దొరికాయి అనుకున్నవి కూడా పొరపాటు సందర్భాలు మాత్రమే.) అందుకే దీనికి టెక్నీషియమ్ అని పేరు పెట్టారు. గ్రీకు లో ఆ మాటకి కృత్రిమం అని అర్థం.
చిట్టచివరికి ఆవర్తన పట్టికలోని మూడు ఖాళీలు పూరించబడ్డాయి. 1939, 1940 లలో మూలకం సంఖ్య 87 (ఫ్రాన్సియమ్), మూలకం సంఖ్య 85 (ఆస్టాటిన్) లు కనుక్కోబడ్డాయి. 1947 లో మూలకం సంఖ్య 61 (ప్రొమీథియమ్) కనుక్కోబడింది. ఇవి మూడు రేడియోధార్మిక మూలకాలే.
ఆస్టాటిన్, ఫ్రాన్సియమ్ లు యురేనియమ్
నుండి అతి సూక్ష్మమైన మోతాదుల్లో ఉత్పన్నం అవుతాయి. అందుకే అవి గతంలో కనుక్కోబడలేదు. టెక్నీషియమ్, ప్రొమీథియమ్ లు ఇంకా తక్కువ పాళ్లలో ఉత్పన్నం అవుతాయి. వీటితో మరో ప్రత్యేకమైన విషయం ఏమిటంటే 84 కన్నా తక్కువ పరమాణు సంఖ్య గల మూలకాలలో సుస్థిరమైన ఐసోటోప్ లు లేని మూలకాలు ఇవే.
0 comments