സെനോൺ – ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം

അമൃത എസ്. രാജൻ

അസിസ്റ്റൻറ് പ്രൊഫസർ, മഹാരാജാസ് കോളേജ്, എറണാകുളം

ലൂക്ക – ആവര്‍ത്തനപ്പട്ടികയുടെ 150ാംവാര്‍ഷികത്തിന്റെ ഭാഗമായുള്ള ഒരു ദിവസം ഒരു മൂലകം (One day One Element) പംക്തി തുടരുന്നു.  ഇന്ന് സെനോണിനെ പരിചയപ്പെടാം.

പൂർവമാണെങ്കിലും, ദൈനംദിന ജീവിതത്തിൽ നാം ഏറ്റവും കൂടുതലായി കണ്ടു വരുന്ന ഉത്തമ വാതക(Noble Gas)ങ്ങളിൽ ഒന്നാണ് സെനോൺ(Xenon).

ഈ മൂലകത്തെക്കുറിച്ചുള്ള രസകരമായ ചില വസ്തുതകൾ ഇതാ: 

  • നിറമില്ലാത്ത, മണമില്ലാത്ത, വാതകമാണ് സെനോൺ. ആറ്റോമിക് നമ്പർ 54 ആയ ഈ മൂലകത്തിന്റെ ചിഹ്നം Xe യും ആറ്റോമിക് ഭാരം 131.293 ഉം ആണ്. ഒരു ലിറ്റർ സെനോൺ വാതകത്തിന്റെ ഭാരം 5.8 ഗ്രാമിൽ കൂടുതലാണ്. ഇത് വായുവിനേക്കാൾ 4.5 മടങ്ങ് സാന്ദ്രമാണ്. ഇതിൻറെ  ദ്രവണാങ്കം 161.40 K (111.75 ° C) ഉം തിളനില 165.051 K (108.099 ° C) ഉം ആണ്. നൈട്രജനെ പോലെ, ഈ മൂലകത്തിന്റെ ഖര, ദ്രാവക, വാതക ഘട്ടങ്ങൾ സാധാരണ മർദ്ദത്തിൽ നിരീക്ഷിക്കാൻ കഴിയും.
  • ലോഹ ഖരാവസ്ഥയിലുള്ള സെനോണിന്റെ നിറം ആകാശനീലയാണ്. അയോണൈസ്ഡ് സെനോൺ വാതകം നീല-വയലറ്റ് ചേർന്ന നിറത്തിലും സാധാരണ വാതകവും ദ്രാവകവും വർണ്ണരഹിതമായും കാണപ്പെടുന്നു. .

ചരിത്രം

1898 ജൂലൈ 12 ന് ലണ്ടനിലെ യൂണിവേഴ്സിറ്റി കോളേജിൽ സ്കോട്ടിഷ് രസതന്ത്രജ്ഞനായ വില്യം റാംസേയും ഇംഗ്ലീഷ് രസതന്ത്രജ്ഞനായ മോറിസ് ട്രാവേഴ്സും ചേർന്നാണ് സെനോൺ കണ്ടെത്തിയത്. ഇത് അവരുടെ ആദ്യത്തെ കണ്ടെത്തലായിരുന്നില്ല. ദ്രാവക വായുവിൽ നിന്ന് അവർ ഇതിനകം ആർഗോൺ, നിയോൺ, ക്രിപ്റ്റൺ എന്നിവ വേർതിരിച്ചെടുത്തു കഴിഞ്ഞിരുന്നു. ഒരു സമ്പന്ന വ്യവസായിയായ ലുഡ്‌വിഗ് മോണ്ട്, പുതിയ ഒരു ലിക്വിഡ്-എയർ മെഷീൻ സമ്മാനിച്ചതാണ് അവരുടെ കണ്ടെത്തലിന് വഴിതെളിച്ചത്. പുതിയ യന്ത്രം ഉപയോഗിച്ച് അവർ ദ്രാവക വായുവിൽ നിന്ന് കൂടുതൽ ക്രിപ്റ്റൺ വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയും ഭാരം കൂടിയ മറ്റൊരു വാതകം വേർതിരിക്കുകയും ചെയ്തു. വാക്വം ട്യൂബിലെ ഭാരം കൂടിയ വാതകം മനോഹരമായ നീല തിളക്കം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതായി റാം‌സെയും ട്രാവേഴ്സും കണ്ടെത്തുകയും പുതിയ വാതകത്തെ നിഷ്ക്രിയമെന്ന് വർഗ്ഗീകരിച്ച് അതിനെ സെനോൺ എന്ന് വിളിക്കുകയും ചെയ്തു. അപരിചിതൻ എന്നർഥം വരുന്ന ഗ്രീക്ക് വാക്കായ “സെനോസ്” എന്നതിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞതാണ് സെനോൺ എന്ന പദം.

ഉത്തമ വാതകങ്ങളെ സാധാരണയായി നിഷ്ക്രിയമായി കണക്കാക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, സെനോൺ യഥാർത്ഥത്തിൽ മറ്റ് മൂലകങ്ങളുമായി കുറച്ച് രാസ സംയുക്തങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു. 1962 ൽ നീൽ ബാർട്ട്ലെറ്റ്, സെനോൺ വാസ്തവത്തിൽ നിഷ്ക്രിയമല്ലെന്നും ഇത് പല പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾക്കും സംയുക്തങ്ങൾക്കും കാരണമായേക്കാം എന്നും ഒരു ഫ്ലൂറിൻ ഡെറിവേറ്റീവ് ഉണ്ടാക്കി തെളിയിച്ചു. അതിനുശേഷം, നൂറിലധികം സെനോൺ സംയുക്തങ്ങൾ നിർമ്മിച്ചതായി റോയൽ സൊസൈറ്റി ഓഫ് കെമിസ്ട്രിയുടെ കണക്കുകൾ  പറയുന്നു. 

സെനോൺ ഫ്‌ളൂറൈഡ് ക്രിസ്റ്റലുകൾ(XeF4) 1962 കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

സെനോൺ ഹെക്സാഫ്‌ളൂറോപ്ലാറ്റിനേറ്റ്, സെനോൺ ഫ്ലൂറൈഡുകൾ, സെനോൺ ഓക്സിഫ്ലൂറൈഡുകൾ, സെനോൺ ഓക്സൈഡുകൾ എന്നിവ ഉദാഹരണങ്ങളാണ്. സെനോൺ ഓക്സൈഡുകൾ വളരെ സ്ഫോടനാത്മകമാണ്. Xe2Sb2F1 എന്ന സം‌യുക്തം പ്രത്യേകിച്ചും ശ്രദ്ധേയമാണ്, കാരണം അതിൽ ഒരു Xe-Xe കെമിക്കൽ ബോണ്ട് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ഇത് ശാസ്ത്രത്തിൽ അറിയപ്പെടുന്ന ഏറ്റവും ദൈർഘ്യമേറിയ മൂലക-മൂലക ബോണ്ട് അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഒരു സംയുക്തത്തിന്റെ ഉദാഹരണമാണ് 

ഉറവിടങ്ങൾ

ലോസ് അലാമോസ് നാഷണൽ ലബോറട്ടറിയുടെ കണക്കനുസരിച്ച് ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിൽ വളരെ അപൂർവമായി (20 ദശലക്ഷത്തിൽ ഒരു ഭാഗം) കണ്ടെത്തിയ ഒരു വാതകമാണ് സെനോൺ. 0.08ppm അളവിൽ ചൊവ്വയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിലും ഇത് കാണപ്പെടുന്നു. ചില ധാതു നീരുറവകൾ സെനോൺ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. കമ്പനികൾക്കു വാണിജ്യപരമായ ആവശ്യത്തിനായി വ്യാവസായിക പ്ലാൻറുകളിൽ ദ്രാവക വായുവിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുക്കുന്ന ഈ വാതകം ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ലിക്വിഡ്-എയർ പ്ലാന്റുകളിൽ നിന്നുള്ള ഉപോൽപ്പന്നമായും സെനോൺ ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ലോക ഉൽ‌പാദനം നിലവിൽ പ്രതിവർഷം 10 ദശലക്ഷം ലിറ്റർ (10,000 മീ 3, ആറ് ടൺ) ആണ്, അതിൽ 15 ശതമാനം അനസ്തെറ്റിക് ആയി ഉപയോഗിക്കുന്നു. 1951 ലാണ് സെനോൺ ആദ്യമായി ഈ രീതിയിൽ വിജയകരമായി ഉപയോഗിച്ചത്, ചെലവേറിയതാണെങ്കിലും ഇതിന് പാർശ്വഫലങ്ങൾ കുറവായത് കൊണ്ട് ഇത് ശസ്ത്രക്രിയയിൽ കൂടുതലായി ഉപയോഗിച്ചു വരുന്നു.

അഞ്ച് ദിവസത്തെ അർദ്ധായുസ്സുള്ള റേഡിയോ ആക്ടീവ് സെനോൺ -133 ന്യൂക്ലിയർ റിയാക്ടറുകളിൽ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുകയും മെഡിക്കൽ ഇമേജിംഗിൽ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, പ്രത്യേകിച്ചും, ഹൃദയം, ശ്വാസകോശം, തലച്ചോറ് എന്നിവ പരിശോധിക്കുന്നതിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഫോട്ടോൺ എമിഷൻ ടോമോഗ്രഫി (PET) സാങ്കേതിക വിദ്യയ്ക്ക് വേണ്ടി. 

Xenon short-arc lamp  കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

ചില വാഹനങ്ങളിൽ സെനോൺ ഹെഡ് ലൈറ്റുകളും ഫോഗ് ലൈറ്റുകളും ഉപയോഗിക്കുന്നു, മാത്രമല്ല പരമ്പരാഗത ലൈറ്റുകളേക്കാൾ റോഡ് അടയാളങ്ങൾ പ്രകാശിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യും. ആധുനിക ക്യാമറകളുടെ ബിൽറ്റ്-ഇൻ ഫ്ലാഷ് ബൾബുകൾക്കും സെനോൺ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കാരണം വളരെ ഉയർന്ന വോൾട്ടേജിൽ പൾസ് ചെയ്യുമ്പോൾ തീവ്രമായ പ്രകാശം നൽകാൻ ഇതിന് കഴിയും.

പ്രത്യേകം തയ്യാറാക്കിയ അക്രിലിക് ക്യൂബിനകത്ത് ദ്രവീകരിച്ച സെനോൺ സൂക്ഷിച്ചിരിക്കുന്നു കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

സെനോൺ – ഒരു സൂപ്പർ ലായകവും ഇന്ധനവും

ലിക്വിഡ്  സെനോണിൻറെ   ക്രിറ്റിക്കൽ താപനില 58 atm മർദ്ദത്തിൽ 16°C ആണ് (5.84 MPa ന് 290 K). ഈ താപനിലയ്ക്ക് മുകളിൽ ഇത് ഒരു മികച്ച സൂപ്പർക്രിട്ടിക്കൽ ലായകമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു . കെമിക്കൽ ബോണ്ടുകളുടെ അഭാവം ഇൻഫ്രാറെഡ്, വിസിബിൾ, അൾട്രാവയലറ്റ് വെളിച്ചത്തിലേക്ക് സുതാര്യമാക്കുകയും NMR ന് ഒരു ലായകമായി അനുയോജ്യമാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

അയൺ എഞ്ചിനു (ion  engine)കൾക്ക് ഇന്ധനമായും സെനോൺ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇവയിൽ, ആറ്റങ്ങളുടെ ഒരു ബീം അയോണീകരിക്കപ്പെടുകയും വൈദ്യുതകാന്തികക്ഷേത്രം വഴി ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു സെക്കണ്ടിൽ 30Km  സപീഡിൽ പുറന്തള്ളുന്ന ഈ ആറ്റം ബീം ശക്തമായ ഊർജ്ജം നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു. ഒരു പരമ്പരാഗത പ്രൊപ്പൽ‌ഷൻ യൂണിറ്റിനേക്കാൾ 10 മടങ്ങ് കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമാണ് ഒരു അയോൺ എഞ്ചിൻ. ഭൂമിയുടെ ഉപഗ്രഹങ്ങളെ അവയുടെ ശരിയായ ഭ്രമണപഥത്തിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നതിന് സെനോൺ അയോൺ പ്രൊപ്പൽ‌ഷൻ സിസ്റ്റങ്ങളായ,  XIPS, (‘സിപ്‌സ്’ ) ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്. ഭ്രമണപഥത്തിൽ അവയുടെ സ്ഥാനം ക്രമീകരിക്കാൻ കുറഞ്ഞ ഇന്ധനം മതി എന്ന കാരണം കൊണ്ട് ടിവി സാറ്റലൈറ്റുകളുടെ ആയുസ്സ് 25 വർഷമായി നീട്ടാനും XIPS ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്. 

സെനോൺ അയേൺ എഞ്ചിൻ മാതൃക- NASA’s Jet Propulsion Laboratory. കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

2003 സെപ്റ്റംബറിൽ വിക്ഷേപിക്കുകയും ചന്ദ്രൻറെ ചിത്രങ്ങൾ തിരികെ അയയ്ക്കുകയും ചെയ്ത യൂറോപ്പിൻറെ സ്മാർട്ട് -1 ബഹിരാകാശ പേടകത്തിൽ XIPS എഞ്ചിനുകളാണ് ഉപയോഗിച്ചിരുന്നത്.  2007 സെപ്റ്റംബറിൽ വിക്ഷേപിച്ച നാസയുടെ ഡോൺ ബഹിരാകാശ പേടകത്തിലും ഇവ ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു. 

ഉപയോഗങ്ങൾ

വൈദ്യുത ഡിസ്ചാർജിന് വിധേയമാകുമ്പോൾ സെനോൺ ഒരു നീല അല്ലെങ്കിൽ ലാവെൻഡർ തിളക്കം സൃഷ്ടിക്കുന്നു. പരമ്പരാഗത ലൈറ്റുകളേക്കാൾ മികച്ചതായി സെനോൺ ഉപയോഗിക്കുന്ന വിളക്കുകൾ പ്രകാശിക്കുന്നു.

സെനോൺ ഡിസ്ചാർജ് ട്യൂബ്‌ കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

ഉദാഹരണത്തിന്, സ്ട്രോബോസ്കോപ്പിക് (stroboscopic) വിളക്കുകൾ, ഫോട്ടോഗ്രാഫിക് ഫ്ലാഷ് ലാമ്പുകൾ, മോഷൻ പിക്ചർ പ്രൊജക്ഷനായി ഉയർന്ന തീവ്രമായ ആർക്ക് ലാമ്പുകൾ, ആഴക്കടൽ നിരീക്ഷണത്തിനായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ചില വിളക്കുകൾ, ബാക്ടീരിയ നശിപ്പിക്കുന്ന വിളക്കുകൾ, സൺബെഡ് വിളക്കുകൾ, ഉയർന്ന മർദ്ദമുള്ള ആർക്ക് (high-pressure arc ) എന്നിവയിലെല്ലാം ഈ വാതകം ഉപയോഗിക്കുന്നു. വാസ്തവത്തിൽ, നമ്മൾ  പതിവായി കാണുന്ന ചില വാഹന ഹെഡ്ലൈറ്റുകൾ, പ്രത്യേകിച്ച് മൃദുവായ നീല തിളക്കം നൽകുന്ന ഹെഡ്ലൈറ്റുകൾ, മിക്കവാറും സെനോൺ ഉപയോഗിച്ചാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്.

ന്യൂക്ലിയർ എനർജി പ്ലാൻറുകളിലും ടെലിവിഷൻ, റേഡിയോ ട്യൂബുകൾ നിറയ്ക്കുന്നതിനും സെനോൺ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സിലിക്കൺ മൈക്രോപ്രൊസസ്സറുകൾ സെനോൺ ഡൈഫ്ലൂറൈഡ് ഉപയോഗിച്ച് പതിച്ചിട്ടുണ്ട്. സെനോൺ അയോൺ പ്രൊപ്പൽഷൻ സംവിധാനങ്ങൾ ചില ഉപഗ്രഹങ്ങളെയും മറ്റ് ബഹിരാകാശവാഹനങ്ങളെയും ഭ്രമണപഥത്തിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നു. റോയൽ സൊസൈറ്റി ഓഫ് കെമിസ്ട്രിയുടെ റിപ്പോർട്ടുകൾ പ്രകാരം  5-ഫ്ലൂറൊ യൂറാസിൽ എന്ന മരുന്ന് നിർമ്മിക്കാൻ പോലും സെനോൺ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

ഹീലിയം പോലെ തന്നെ ബലൂണുകൾ നിറയ്ക്കാൻ സെനോൺ ഉപയോഗിക്കാം.  പക്ഷേ ഇത് വളരെ ചെലവേറിയ വാതകമാണ്. സാന്ദ്രത വളരെ കൂടുതലായതിനാൽ സെനോൺ നിറച്ച ബലൂൺ വളരെ ഭാരം കൂടിയതാണ്. 

ക്വാണ്ടം ടൊർണാഡോസ്  നിരീക്ഷിക്കാൻ ലിക്വിഡ് ഹീലിയത്തിൽ ചേർത്ത സെനോൺ ആറ്റങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

നിലവിലെ ഗവേഷണം

സെനോണിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്ന നിരവധി പഠനങ്ങളുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, സെനോൺ ഡാർക്ക് മാറ്റർ പ്രോജക്റ്റിൽ ഡാർക്ക് മാറ്ററിൻറെ അനാലിസിസിന് വേണ്ടി ഒരു ലിക്വിഡ് സെനോൺ ഡിറ്റക്ടറാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. പ്രപഞ്ചത്തെ ഒരുമിച്ചു നിർത്തുന്ന അദൃശ്യ പശ എന്നാണ് ഇരുണ്ട ദ്രവ്യ(dark matter)ത്തെ വിശേഷിപ്പിക്കുന്നത്. ഈ പരീക്ഷണത്തിൽ, ലിക്വിഡ് സെനോൺ ഒരു ടൈം പ്രൊജക്ഷൻ ചേമ്പറിൽ ഇടുന്നു. അറയിലെ കണികകൾ അവയുടെ തനതായ രീതിയിലല്ലാതെ മറ്റ് വിധത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിൽ,  അത് ഇരുണ്ട ദ്രവ്യത്തിന്റെ അടയാളമായിരിക്കാം എന്നു കരുതുന്നു. 

Large Underground Xenon (LUX) collaboration-പരീക്ഷണ സംവിധാനം കടപ്പാട് വിക്കിപീഡിയ

സമാനമായ മറ്റൊരു പരീക്ഷണമാണ് Large Underground Xenon (LUX) collaboration. ഇതിലും ലിക്വിഡ് സെനോൺ ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രോജക്റ്റ് ഒന്നും കണ്ടെത്തിയില്ലെങ്കിലും, ഗവേഷണം ഇരുണ്ട ദ്രവ്യത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ആശയങ്ങൾ പുനർനിർമ്മിച്ചു. 

Leave a Reply