Thu. Jul 9th, 2020

LUCA

Online Science portal by KSSP

സീറിയത്തിന്റെ ചാഞ്ചാട്ടങ്ങള്‍

ലാന്തനൈഡുകളില്‍ ഏറ്റവും ആദ്യ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ട   മൂലകമാണ് സീറിയം. സീറിയത്തെക്കുറിച്ചറിയാം...

മോഹനകൃഷ്ണന്‍ കാലടി

ലാന്തനൈഡുകളില്‍ ഏറ്റവും ആദ്യ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ട   മൂലകമാണ് സീറിയം. സീറിയത്തെക്കുറിച്ചറിയാം…

ലാന്തനെഡുകളായും അക്റ്റിനൈഡുകളായും വിഭജിക്കപ്പെട്ടുകിടക്കുന്ന F ബ്ലോക്ക് മൂലകങ്ങള്‍ വാസ്തവത്തില്‍ ആരംഭിക്കുന്നത് സീറിയത്തില്‍ നിന്നാണ്. f- ഊര്‍ജ്ജനിലയിലേക്ക് ആദ്യമായി ഒരു ഇലക്ട്രോണ്‍ പ്രവേശിക്കുന്നത് സീറിയം ആറ്റത്തിലാണ്. 4f ഊര്‍ജ്ജനിലയിലേക്ക്. 7 ഓര്‍ബിറ്റലുകളുണ്ട് 4f ഊര്‍ജ്ജനിലയില്‍. മറ്റൊരു വിധത്തില്‍ പറഞ്ഞാല്‍ ഏഴുമുറികളുള്ള വലിയൊരു കൊട്ടാരം തന്നെയൈണ് 4F ഊര്‍ജ്ജനില. ആ രാക്ഷസക്കൊട്ടാരത്തിനകത്ത് ഒരു കുഞ്ഞി ഇലക്ട്രോണ്‍ എങ്ങനെ കഴിയാനാണ് ? കിട്ടുന്നതില്‍ ആദ്യത്തെ അവസരം ഉപയോഗപ്പെടുത്തി അത് കൊട്ടാരത്തിന് പുറത്തുചാടും. തൊട്ട് വെളിയില്‍ താമസിക്കുന്ന 5d ഇലക്ട്രോണിനോടും 6s ഇലക്ട്രോണിനോടുമാണ് അതിന്റെ കൂട്ട്. നാലു പേരും കൂടി (സൈക്കിളെടുത്ത്) ഒറ്റ മുങ്ങലാണ്. ഇടയ്ക്കൊക്കെ 5d യിലും 6sലും താമസിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകള്‍ കൊട്ടാരത്തിലെ കൂട്ടുകാരനെ കൂട്ടാതെയും സാഹസികയാത്ര പോവാറുണ്ട്.

ഈയടുത്ത കാലത്ത് അമ്പിളിയെന്ന സിനിമയില്‍, തന്നോട് പറയാതെ പോയ ഗോപിക്കുട്ടനോടൊപ്പം അമ്പിളിയെത്തുന്നപോലെ, കുറച്ചു കഴിയുമ്പോഴേക്കും 4f ഇലക്ട്രോണും അവരുടെ കൂടെ സൈക്കിള്‍ ചവിട്ടി എത്താറുണ്ട്. ഈ നാല്‍വര്‍ സംഘത്തിന്റെ സാഹസികതയില്‍ സീറിയത്തിന്റെ കെമിസ്ട്രി മുഴുവന്‍ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
സീറിയത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോണിക് വിന്യാസം 1s2-2s2-2p6-3s2-3p6-3d10-4s2-4p6-4d10-4f1-5s2-5p6-5d1-6s2

സീറിയത്തിന് ഒന്നിലധികം സംയോജകതകള്‍ ഉണ്ടെന്ന്, അഥവാ സീറിയത്തിന്റെ സംയോജകത ചഞ്ചലമാണെന്ന് കെമിസ്ട്രിയുടെ ഭാഷയില്‍ പറയാം. +3ഉം +4ഉം ആണ് ആ സംയോജകതകള്‍. 5dക്കും 4sനും മാത്രം ഇലക്ട്രോണുകള്‍ നഷ്ടപ്പെടുമ്പോള്‍ സീറിയം Ce3+ അയോണ്‍ ആയി മാറുന്നു. സീറിയം ഹൈലൈഡുകളും സീറിയം സള്‍ഫൈഡുകളും ഇത്തരത്തില്‍ Ce3+  സംയുക്തങ്ങളാണ്. ഇതിന്റെ കൂടെ 4f ഇലക്ട്രോണ്‍ കൂടി നഷ്ടപ്പെടുമ്പോഴാണ് Ce4+ സംയുക്തങ്ങള്‍ രൂപപ്പെടുന്നത്. ആകെയുള്ള ഒരു ഇലക്ട്രോണ്‍ നഷ്ടമാകുന്നതോടെ 4f ഊര്‍ജ്ജനില ശൂന്യമാകുന്നു. ഈ ശൂന്യത നല്‍കുന്ന അധികസ്ഥിരതയാണ് Ce4+ൻ്റെ നിലനില്‍പ്പിന്റെ രഹസ്യം.

ജലീയലായനികളില്‍ പ്രത്യേകിച്ചും ആസിഡുകളുടെ സാന്നിധ്യത്തില്‍ ഈ Ce4+ തിരിച്ച് Ce3+ ആകാനുള്ള പ്രവണത വളരെ കൂടുതലാണ്. അതായത് മേല്‍പ്പറഞ്ഞ അവസ്ഥയില്‍ Ce4+ ശക്തിയേറിയ ഓക്സീകാരിയായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. അത്തരത്തില്‍ ആരും പ്രതീക്ഷിക്കാത്തൊരു രാസപ്രവര്‍ത്തനം നടത്തുന്നുണ്ട് Ce4+  അയോണുകള്‍. അവ ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് ആസിഡിനെ ഓക്സീകരിച്ച് ക്ലോറിന്‍ വാതകത്തെ സ്വതന്ത്രമാക്കുന്നു. ഈ ഓക്സീകരണ പ്രവണതയെ അധികരിച്ച് “സീറിമെട്രി” (Cerimetry) എന്ന വിശ്ളേഷണ രീതിതന്നെ രൂപപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്. അലൂമിനിയം, കോപ്പര്‍, നിക്കല്‍, മാംഗനീസ് എന്നിവയുടെ വ്യാപ്തമിതി (Volumetry) ക്കാണ് ആദ്യകാലത്ത് ഇപയോഗിച്ചിരുന്നെങ്കില്‍ പിന്നീട് ഔഷധതന്മാത്രകളുടെയും മറ്റും പഠനത്തിനും സീറിമെട്രി ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നുണ്ട്. രണ്ട് ഓക്സിജന്‍ തന്മാത്രകള്‍ക്കിടയിലുള്ള ചാഞ്ചാട്ടമാണ് പല സീറിയം സംയുക്തങ്ങളും രാസത്വരകങ്ങളായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നതിന്റെ രഹസ്യം.

ജപ്പാനീസ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ അകിരോ കോട്ടാനിയുടെ അഭിപ്രായത്തില്‍ സീറിയത്തിന്റെ സംയോജകത മൂന്നുമല്ല, നാലുമല്ല, ഇവ രണ്ടിനും ഇടയിലെവിടെയോ ആണ്. സീറിയം ഓക്സൈഡിന്റെ ഘടന പഠനവിധേയമാക്കുന്നതുനിടയിലാണ് കോട്ടാനിയുടെ ഈ നിരീക്ഷണം.
സിഗററ്റ് ലൈറ്ററിലെ ഉരകല്ലിന്റെ ഭാഗമായി സീറിയം ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു

അത്യധികം ക്രിയാശീലത കൂടുതലുള്ള മൂലകമാണ് സീറിയം. തുറന്നുവെച്ചാല്‍ ഓക്സിജനുമായി പ്രവര്‍ത്തിച്ച് സീറിയം ഓക്സൈഡായി (CeO2) മാറും. കത്തി കൊണ്ടോ പേനകൊണ്ടോ ഒന്നുരച്ചാല്‍ മതി. കത്തിപ്പിടിക്കും, ഈ സവിശേഷതയാണ് സീറിയത്തെ ഒരു കാലത്ത് സിഗററ്റ് ലൈറ്ററിലെ ഉരകല്ലിന്റെ ഭാഗമായി ഉപയോഗിക്കാന്‍ കാരണം. ഗ്യാസ് റാന്തലുകളുടെ തിരിനിര്‍മ്മിക്കുന്നതിനും സീറിയം അല്ലെങ്കില്‍ സീറിയം ഓക്സൈഡ് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ചെറിയ ആളവില്‍ സീറിയം ചേര്‍ക്കുന്നതിലൂടെ വര്‍ണ വസ്തുക്കളുടെ പ്രകാശക്ഷമത / പ്രകാശസ്ഥിരത വര്‍ധിക്കുന്നു. ടെലിവിഷന്‍ സ്ക്രീനുകളിലും മറ്റു ഫ്ലൂറസന്റ് വിളക്കുകളിലും ഉപയോഗിക്കുന്ന വര്‍ണവസ്തുക്കള്‍ ഇത്തരത്തില്‍ സീറിയം ചേര്‍ത്ത് മെച്ചപ്പെടുത്തിയതാണ്.  350 ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസ് ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ വരെ സ്ഥിരതയുള്ള വര്‍ണവസ്തുവാണ് സീറിയം സള്‍ഫൈഡ്. ഈ ചുമപ്പ് വര്‍ണവസ്തു വിഷസ്വഭാവമില്ലാത്തതിനാല്‍ കാഡ്മിയം സള്‍ഫൈഡിന് പകരമായി ഉപയോഗിച്ചു വരുന്നു.

സീറിയം സള്‍ഫൈഡ് – ചുമപ്പ് നിറമുള്ള പിഗ്മെന്റ് | കടപ്പാട് made-in-china.com

സീറിയം ഒട്ടനവധി ലോഹങ്ങളുമായി ലോഹസങ്കരങ്ങള്‍ രൂപപ്പെടുത്തുന്നുണ്ട്. അവയില്‍ അലൂമിനിയവുമായുള്ള ലോഹസങ്കരം അത്യധികം ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവിലും വര്‍ധിച്ച ദൃഢത പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന സവിശേഷ പദാര്‍ത്ഥമാണ്. 6 മുതല്‍ 16 വരെ ശതമാനം സീറിയം അടങ്ങിയ സങ്കരമാണിത്.

സീറിയം അലൂമിനയം ലോഹസങ്കരം കൊണ്ട് നിര്‍മ്മിച്ച engine head കടപ്പാട് Carlos Jones, ORNL

മനുഷ്യനില്‍ സീറിയത്തിന് ജൈവപരമായ റോളുകള്‍ ഒന്നുമില്ല. അപൂര്‍വ്വമായി അസ്ഥികകളില്‍ സീറിയത്തിന്റെ അംശം കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. കാത്സ്യം ഫോസ്ഫേറ്റ് ധാതുക്കളില്‍ കലര്‍ന്നു കിടക്കുന്ന സീറിയമായിരിക്കാം ഇത്തരത്തില്‍ അസ്ഥികളുടെ ഭാഗമായി മാറിയിട്ടുണ്ടാവുക. പക്ഷെ രക്തത്തില്‍ കലര്‍ന്നാല്‍ സീറിയം രക്തസമ്മര്‍ദ്ദത്തേയുംകൊളസ്ട്രോള്‍ നിലയേയും സ്വാധീനിക്കുന്നതായി കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. രക്തം കട്ടപിടിക്കുന്നതിലേക്കും നയിക്കാം. പൊള്ളലുകളെ തുടര്‍ന്നുള്ള അണുബാധ തടയാന്‍ സീറിയം നൈട്രേറ്റ് ഫലപ്രദമായി ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്.

കാള്‍ മൊസന്റര്‍ കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

എല്ലാം കൂട്ടിച്ചേര്‍ത്ത് നാല്‍പ്പതിലധികം ഐസോടോപ്പുകള്‍ സീറിയത്തിന്റേതായി വേര്‍ത്തിരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഇവയില്‍ നാലെണ്ണം പ്രകൃതിജന്യമാണ്. സീറിയം 140 , സീറിയം 142 , സീറിയം 138, സീറിയം 136 എന്നിവയാണവ. പ്രകൃത്യാ കാണുന്ന സീറിയത്തില്‍ 88.48 ശതമാനം സീറിയം 140 ആണ്. സീറിയം 142 റേഡിയോ ആക്റ്റീവതയുള്ളതാണ്. 5×1016 വര്‍ഷമാണ് ഇതിന്റെ അര്‍ധായുസ്സ്. സീറിയം 151 ആണ് ഏറ്റവും അര്‍ധായുസ്സ് കുറഞ്ഞ ഐസോടോപ്പ്. വെറും 1.02 സെക്കന്റ്.

ലാന്തനൈഡുകളില്‍ ഏറ്റവും ആദ്യ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ട   മൂലകമാണ് സീറിയം. സ്വീഡനിലെ ബാസ്നോസ് ഖനിയില്‍ നിന്നും ലഭിച്ച ധാതുശിലകളില്‍ നിന്നുതന്നെയായിരുന്നു സീറിയത്തിന്റെയും കണ്ടെത്തല്‍. 1800കളുടെ തുടക്കത്തില്‍ ബെഴ്സിലീയസും ഹിസിംഗറും മാര്‍ട്ടിന്‍ ക്ലാപ്റോത്തും തിരിച്ചറിഞ്ഞ സീറിയത്തിനെ 1839ല്‍ കാള്‍ മൊസന്ററാണ് (Carl Gustaf Mosander) ആദ്യമായി വേര്‍ത്തിരിച്ചെടുക്കുന്നത്. സമൃദ്ധിയുടെ കാര്യത്തില്‍ ഭൗമോപരിതലത്തില്‍ 26-ാമത് സ്ഥാനമാണ് സീറിയത്തിന്. അപൂര്‍വ്വ മൂലകങ്ങളുടെ കൂട്ടത്തിലാണ് പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത് എങ്കിലും കോപ്പറിന്റെ തൊട്ടുതാഴെയാണ് സീറിയത്തിന്റെ സമൃദ്ധി. മോണോസൈറ്റിലും, ബസ്റ്റ്നാസൈറ്റിലുമാണ് സീറിയം ഏറ്റവുമധികം അളവില്‍ വേര്‍ത്തിരിച്ചെടുക്കാവുന്ന അവസ്ഥയില്‍ കാണുന്നത്. സമുദ്രത്തിലും വളരെ കുറഞ്ഞ  അളവില്‍ സീറിയമുണ്ട്.

സീറിയത്തിന് ആ പേര് ലഭിക്കുന്നത് റോമന്‍ കാര്‍ഷികദേവതയായ ‘സെറസി’ല്‍ നിന്നാണ്.  ആയിടെ കണ്ടെത്തിയ കുള്ളന്‍ഗ്രഹത്തിന് സെറസ് എന്നായിരുന്നു പേരു നല്‍കിയത്.

സെറസ് എന്ന കുള്ളന്‍ ഗ്രഹം  കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ
%d bloggers like this: