दुनिया में पहली बार सोना प्रयोगशाला में उगाया गया। क्या घर पर अपने हाथों से सोना बनाना संभव है? परमाणु रिएक्टर में सोना उत्पादित होता है
परमाणु रिएक्टर में सोना उत्पादित होता है
1935 में, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी आर्थर डेम्पस्टर इसे अंजाम देने में कामयाब रहे आइसोटोप का द्रव्यमान स्पेक्ट्रोग्राफिक निर्धारणप्राकृतिक यूरेनियम में निहित है. प्रयोगों के दौरान, डेम्पस्टर ने सोने की समस्थानिक संरचना का भी अध्ययन किया और केवल एक समस्थानिक - सोना-197 की खोज की। सोना-199 के अस्तित्व का कोई संकेत नहीं था। कुछ वैज्ञानिकों ने माना कि सोने का एक भारी आइसोटोप होना चाहिए, क्योंकि उस समय सोने को 197.2 का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान दिया गया था। हालाँकि, सोना एक मोनोआइसोटोपिक तत्व है। इसलिए, जो लोग इस प्रतिष्ठित महान धातु को कृत्रिम रूप से प्राप्त करना चाहते हैं, उन्हें सभी प्रयासों को एकमात्र स्थिर आइसोटोप - सोना-197 के संश्लेषण के लिए निर्देशित करना चाहिए।
कृत्रिम सोने के उत्पादन में सफल प्रयोगों की खबर ने हमेशा वित्तीय और सत्तारूढ़ हलकों में चिंता पैदा की है। रोमन शासकों के दिनों में भी ऐसा ही था और अब भी ऐसा ही है। इसलिए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि हाल ही में प्रोफेसर डेम्पस्टर के समूह द्वारा शिकागो में राष्ट्रीय प्रयोगशाला के शोध पर एक सूखी रिपोर्ट ने पूंजीवादी वित्तीय दुनिया में उत्साह पैदा कर दिया: परमाणु रिएक्टर में आप पारा से सोना प्राप्त कर सकते हैं! यह रसायन रसायन परिवर्तन का सबसे ताज़ा और ठोस मामला है।
इसकी शुरुआत 1940 में हुई, जब कुछ परमाणु भौतिकी प्रयोगशालाओं में साइक्लोट्रॉन का उपयोग करके प्राप्त तेज़ न्यूट्रॉन के साथ सोने - पारा और प्लैटिनम से सटे तत्वों पर बमबारी शुरू हुई। अप्रैल 1941 में नैशविले में अमेरिकी भौतिकविदों की एक बैठक में हार्वर्ड विश्वविद्यालय के ए. शेर और के. टी. बैनब्रिज ने ऐसे प्रयोगों के सफल परिणामों पर रिपोर्ट दी। उन्होंने त्वरित ड्यूटेरॉन को लिथियम लक्ष्य पर भेजा और तेज़ न्यूट्रॉन की एक धारा प्राप्त की, जिसका उपयोग पारा नाभिक पर बमबारी करने के लिए किया गया था। परमाणु परिवर्तन के फलस्वरूप सोना प्राप्त हुआ!
द्रव्यमान संख्या 198, 199 और 200 के साथ तीन नए समस्थानिक। हालाँकि, ये समस्थानिक प्राकृतिक समस्थानिक सोना-197 जितने स्थिर नहीं थे। बीटा किरणें उत्सर्जित करते हुए, वे कुछ घंटों या दिनों के बाद 198, 199 और 200 की द्रव्यमान संख्या के साथ पारे के स्थिर समस्थानिकों में वापस आ गए। नतीजतन, कीमिया के आधुनिक अनुयायियों के पास खुशी का कोई कारण नहीं था। जो सोना पुनः पारे में बदल जाता है, वह बेकार है: वह धोखा देने वाला सोना है। हालाँकि, वैज्ञानिकों ने तत्वों के सफल परिवर्तन पर खुशी जताई। वे सोने के कृत्रिम समस्थानिकों के बारे में अपने ज्ञान का विस्तार करने में सक्षम थे।
शेर और बैनब्रिज द्वारा किए गए "संक्रमण" का आधार तथाकथित है ( एन, पी) -प्रतिक्रिया: पारा परमाणु का नाभिक न्यूट्रॉन को अवशोषित करता है एन, सोने के आइसोटोप में बदल जाता है और एक प्रोटॉन छोड़ता है आर.
प्राकृतिक पारे में विभिन्न मात्रा में सात समस्थानिक होते हैं: 196 (0.146%), 198 (10.02%), 199 (16.84%), 200 (23.13%), 201 (13.22%), 202 (29 .80%) और 204 (6.85) %). चूँकि शेर और बैनब्रिज ने 198, 199 और 200 की द्रव्यमान संख्या वाले सोने के समस्थानिक पाए, इसलिए यह माना जाना चाहिए कि बाद वाला समान द्रव्यमान संख्या वाले पारे के समस्थानिकों से उत्पन्न हुआ। उदाहरण के लिए:
198 एचजी+ एन= 198 एयू+ आर
यह धारणा उचित प्रतीत होती है - आख़िरकार, पारे के ये समस्थानिक काफी सामान्य हैं।
किसी भी परमाणु प्रतिक्रिया के घटित होने की संभावना मुख्य रूप से तथाकथित द्वारा निर्धारित की जाती है प्रभावी मनोरंजक क्रॉस सेक्शनसंबंधित बमबारी कण के संबंध में परमाणु नाभिक। इसलिए, प्रोफेसर डेम्पस्टर के सहयोगियों, भौतिकविदों इनग्राम, हेस और हेडन ने पारा के प्राकृतिक आइसोटोप द्वारा न्यूट्रॉन कैप्चर के लिए प्रभावी क्रॉस सेक्शन को सटीक रूप से निर्धारित करने का प्रयास किया। मार्च 1947 में, वे यह दिखाने में सक्षम थे कि द्रव्यमान संख्या 196 और 199 वाले आइसोटोप में सबसे बड़ा न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन था और इसलिए सोना बनने की सबसे बड़ी संभावना थी। अपने प्रायोगिक अनुसंधान के "उप-उत्पाद" के रूप में, उन्हें... सोना मिला! परमाणु रिएक्टर में मध्यम न्यूट्रॉन के साथ विकिरण के बाद 100 मिलीग्राम पारे से बिल्कुल 35 एमसीजी प्राप्त होता है। यह 0.035% की उपज के बराबर है, हालांकि, यदि सोने की पाई गई मात्रा को केवल पारा-196 के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता है, तो 24% की ठोस उपज प्राप्त होगी, क्योंकि सोना-197 केवल पारा के आइसोटोप से बनता है। द्रव्यमान संख्या 196.
तेज़ न्यूट्रॉन के साथ वे अक्सर होते हैं ( एन, आर) प्रतिक्रियाएं, और धीमी न्यूट्रॉन के साथ - मुख्य रूप से ( एन, γ)-परिवर्तन। डेम्पस्टर के कर्मचारियों द्वारा खोजा गया सोना इस प्रकार बना था:
196 एचजी+ एन= 197 एचजी* + γ
197 एचजी* + इ-=197 औ
(n, γ) प्रक्रिया द्वारा गठित अस्थिर पारा-197 परिणामस्वरूप स्थिर सोने-197 में बदल जाता है क-कब्जा (इलेक्ट्रॉन से क-अपने स्वयं के परमाणु के गोले)।
इस प्रकार, इनग्राम, हेस और हेडन ने एक परमाणु रिएक्टर में महत्वपूर्ण मात्रा में कृत्रिम सोने का संश्लेषण किया! इसके बावजूद, उनके "सोने के संश्लेषण" ने किसी को भी चिंतित नहीं किया, क्योंकि केवल भौतिक समीक्षा में प्रकाशनों का ध्यानपूर्वक पालन करने वाले वैज्ञानिकों को ही इसके बारे में पता चला। रिपोर्ट संक्षिप्त थी और संभवतः इसके अर्थहीन शीर्षक के कारण कई लोगों के लिए पर्याप्त दिलचस्प नहीं थी: "पारा आइसोटोप के लिए न्यूट्रॉन क्रॉस-सेक्शन" ( पारा आइसोटोप के लिए प्रभावी न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन).
हालाँकि, संयोग यह होगा कि दो साल बाद, 1949 में, एक अति उत्साही पत्रकार ने इस विशुद्ध वैज्ञानिक संदेश को उठाया और, ज़ोर-शोर से बाज़ार शैली में, परमाणु रिएक्टर में सोने के उत्पादन के बारे में विश्व प्रेस में घोषणा की। इसके बाद, फ़्रांस में स्टॉक एक्सचेंज पर सोना उद्धृत करते समय बड़ी गड़बड़ी हुई। ऐसा लग रहा था कि घटनाएँ बिल्कुल वैसी ही विकसित हो रही थीं जैसी रुडोल्फ डूमैन ने कल्पना की थी, जिन्होंने अपने विज्ञान कथा उपन्यास में "सोने के अंत" की भविष्यवाणी की थी।
हालाँकि, परमाणु रिएक्टर में उत्पादित कृत्रिम सोने के लिए प्रतीक्षा करनी पड़ी। ऐसा कोई रास्ता नहीं था कि इससे दुनिया के बाज़ारों में बाढ़ आ जाए। वैसे प्रोफ़ेसर डेम्पस्टर को इस बात पर कोई संदेह नहीं था. धीरे-धीरे, फ्रांसीसी पूंजी बाजार फिर से शांत हो गया। यह फ्रांसीसी पत्रिका "एटम्स" की कम से कम योग्यता नहीं है, जिसने जनवरी 1950 के अंक में एक लेख प्रकाशित किया था: "ला ट्रांसम्यूटेशन डु मर्क्योर एन या" ( पारे का सोने में रूपांतरण).
हालाँकि पत्रिका ने सैद्धांतिक रूप से परमाणु प्रतिक्रिया का उपयोग करके पारे से सोना बनाने की संभावना को पहचाना, लेकिन उसने अपने पाठकों को निम्नलिखित का आश्वासन दिया: ऐसी कृत्रिम उत्कृष्ट धातु की कीमत सबसे गरीब सोने के अयस्कों से खनन किए गए प्राकृतिक सोने की तुलना में कई गुना अधिक होगी!
डेम्पस्टर के कर्मचारी रिएक्टर में एक निश्चित मात्रा में कृत्रिम सोना प्राप्त करने की खुशी से इनकार नहीं कर सके। तब से, यह छोटी सी जिज्ञासु प्रदर्शनी शिकागो विज्ञान और उद्योग संग्रहालय की शोभा बढ़ा रही है। यह दुर्लभता - परमाणु युग में "कीमियागरों" की कला का प्रमाण - अगस्त 1955 में जिनेवा सम्मेलन के दौरान प्रशंसा की जा सकती थी।
परमाणु भौतिकी के दृष्टिकोण से, परमाणुओं के सोने में कई परिवर्तन संभव हैं। हम आख़िरकार पारस पत्थर का रहस्य उजागर करेंगे और आपको बताएंगे कि सोना कैसे बनाया जाता है। आइए हम इस बात पर जोर दें कि एकमात्र संभावित तरीका नाभिक का परिवर्तन है। शास्त्रीय कीमिया के अन्य सभी नुस्खे जो हमारे पास आए हैं वे बेकार हैं, वे केवल धोखे की ओर ले जाते हैं।
स्थिर सोना, 197Au, पड़ोसी तत्वों के कुछ आइसोटोप के रेडियोधर्मी क्षय द्वारा उत्पादित किया जा सकता है। यह हमें तथाकथित न्यूक्लाइड मानचित्र द्वारा सिखाया जाता है, जो सभी ज्ञात आइसोटोप और उनके क्षय की संभावित दिशाओं को प्रस्तुत करता है। इस प्रकार, सोना-197 पारा-197 से बनता है, जो बीटा किरणें उत्सर्जित करता है, या ऐसे पारा से के-कैप्चर द्वारा बनता है। यदि यह आइसोटोप अल्फा किरणें उत्सर्जित करता है तो थैलियम-201 से सोना बनाना भी संभव होगा। हालाँकि, ऐसा नहीं देखा गया है। कोई 197 द्रव्यमान संख्या वाले पारे का आइसोटोप कैसे प्राप्त कर सकता है, जो प्रकृति में मौजूद नहीं है? विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक रूप से, इसे थैलियम-197 से प्राप्त किया जा सकता है, और बाद वाला सीसा-197 से प्राप्त किया जा सकता है। एक इलेक्ट्रॉन ग्रहण करने पर दोनों न्यूक्लाइड स्वतः ही क्रमशः पारा-197 और थैलियम-197 में परिवर्तित हो जाते हैं। व्यवहार में, सीसे से सोना बनाने की यह एकमात्र, सैद्धांतिक ही सही, संभावना होगी। हालाँकि, लेड-197 भी केवल एक कृत्रिम आइसोटोप है, जिसे पहले परमाणु प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किया जाना चाहिए। यह प्राकृतिक सीसे के साथ काम नहीं करेगा।
प्लैटिनम 197Pt तथा पारा 197Hg के समस्थानिक भी परमाणु परिवर्तन द्वारा ही प्राप्त होते हैं। केवल प्राकृतिक आइसोटोप पर आधारित प्रतिक्रियाएँ ही वास्तव में संभव हैं। केवल 196 Hg, 198 Hg और 194 Pt ही इसके लिए प्रारंभिक सामग्री के रूप में उपयुक्त हैं। निम्नलिखित प्रतिक्रियाएँ उत्पन्न करने के लिए इन आइसोटोपों पर त्वरित न्यूट्रॉन या अल्फा कणों की बमबारी की जा सकती है:
196 एचजी+ एन= 197 एचजी* + γ
198 एचजी+ एन= 197 एचजी* + 2एन
194 पीटी + 4 हे = 197 एचजी* + एन
उसी सफलता से कोई 194 पीटी से वांछित प्लैटिनम आइसोटोप प्राप्त कर सकता है ( एन, γ)-या तो 200 एचजी से ( एन, α) -प्रक्रिया। उसी समय, निश्चित रूप से, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि प्राकृतिक सोना और प्लैटिनम में आइसोटोप का मिश्रण होता है, इसलिए प्रत्येक मामले में प्रतिस्पर्धी प्रतिक्रियाओं को ध्यान में रखा जाना चाहिए। शुद्ध सोने को अंततः विभिन्न न्यूक्लाइड और अप्रतिक्रियाशील आइसोटोप के मिश्रण से अलग करना होगा। यह प्रक्रिया बहुत महंगी होगी. आर्थिक कारणों से प्लैटिनम को सोने में बदलना पूरी तरह से छोड़ना होगा: जैसा कि आप जानते हैं, प्लैटिनम सोने की तुलना में अधिक महंगा है।
सोने के संश्लेषण के लिए एक अन्य विकल्प प्राकृतिक आइसोटोप का प्रत्यक्ष परमाणु परिवर्तन है, उदाहरण के लिए, निम्नलिखित समीकरणों के अनुसार:
200 एचजी+ आर= 197 औ + 4 हे
199 एचजी + 2 डी = 197 एयू + 4 हे
स्वर्ण-197 (γ,) की ओर भी ले जाएगा आर) -प्रक्रिया (पारा-198), (α, आर) -प्रक्रिया (प्लैटिनम-194) या ( आर, γ) या (डी, एन)-परिवर्तन (प्लैटिनम-196)। एकमात्र सवाल यह है कि क्या यह व्यावहारिक रूप से संभव है, और यदि हां, तो क्या उल्लिखित कारणों से यह लागत प्रभावी भी है। केवल न्यूट्रॉन के साथ पारे की दीर्घकालिक बमबारी, जो रिएक्टर में पर्याप्त सांद्रता में मौजूद है, किफायती होगी। अन्य कणों को साइक्लोट्रॉन में उत्पादित या त्वरित करना होगा, एक ऐसी विधि जो पदार्थों की केवल छोटी मात्रा उत्पन्न करने के लिए जानी जाती है।
यदि प्राकृतिक पारा किसी रिएक्टर में न्यूट्रॉन प्रवाह के संपर्क में आता है, तो स्थिर सोने के अलावा, मुख्य रूप से रेडियोधर्मी सोना बनता है। इस रेडियोधर्मी सोने (द्रव्यमान संख्या 198, 199 और 200 के साथ) का जीवनकाल बहुत कम होता है और कुछ ही दिनों में बीटा विकिरण उत्सर्जित करके अपने मूल पदार्थ में वापस आ जाता है:
198 एचजी+ एन= 198 एयू* + पी
198 एयू = 198 एचजी + इ- (2.7 दिन)
रेडियोधर्मी सोने के पारे में विपरीत परिवर्तन को बाहर करना, यानी इस सर्कुलस विटियोसस को तोड़ना किसी भी तरह से संभव नहीं है: प्रकृति के नियमों को दरकिनार नहीं किया जा सकता है।
इन परिस्थितियों में, महंगी उत्कृष्ट धातु प्लैटिनम का सिंथेटिक उत्पादन "कीमिया" की तुलना में कम जटिल लगता है। यदि किसी रिएक्टर में न्यूट्रॉन की बमबारी को निर्देशित करना संभव होता तो मुख्य रूप से ( एन, α)-रूपांतरण, तो कोई पारा से महत्वपूर्ण मात्रा में प्लैटिनम प्राप्त करने की उम्मीद कर सकता है: पारा के सभी सामान्य आइसोटोप - 198 एचजी, 199 एचजी, 201 एचजी - प्लैटिनम के स्थिर आइसोटोप में परिवर्तित हो जाते हैं - 195 पीटी, 196 पीटी और 198 पीटी . बेशक, यहां भी सिंथेटिक प्लैटिनम को अलग करने की प्रक्रिया बहुत जटिल है।
1913 में फ्रेडरिक सोड्डी ने थैलियम, पारा या सीसा के परमाणु परिवर्तन द्वारा सोना प्राप्त करने का एक तरीका प्रस्तावित किया था। हालाँकि, उस समय वैज्ञानिकों को इन तत्वों की समस्थानिक संरचना के बारे में कुछ भी नहीं पता था। यदि सोड्डी द्वारा प्रस्तावित अल्फा और बीटा कणों को अलग करने की प्रक्रिया को अंजाम दिया जा सकता है, तो आइसोटोप 201 टीएल, 201 एचजी, 205 पीबी से आगे बढ़ना आवश्यक होगा। इनमें से, केवल आइसोटोप 201 एचजी प्रकृति में मौजूद है, जो इस तत्व के अन्य आइसोटोप के साथ मिश्रित है और रासायनिक रूप से अविभाज्य है। नतीजतन, सोड्डी का नुस्खा संभव नहीं था।
जिसे एक उत्कृष्ट परमाणु शोधकर्ता भी पूरा नहीं कर सकता, निस्संदेह एक आम आदमी भी उसे पूरा नहीं कर सकता। लेखक डूमन ने 1938 में प्रकाशित अपनी पुस्तक "द एंड ऑफ गोल्ड" में हमें बिस्मथ को सोने में बदलने का एक नुस्खा दिया: उच्च-ऊर्जा एक्स-रे का उपयोग करके बिस्मथ नाभिक से दो अल्फा कणों को अलग करके। ऐसी (γ, 2α) प्रतिक्रिया आज तक ज्ञात नहीं है। इसके अलावा, काल्पनिक परिवर्तन
205 Bi + γ = 197 Au + 2α
किसी अन्य कारण से नहीं जा सकते: कोई स्थिर आइसोटोप 205 Bi नहीं है। बिस्मथ एक मोनोआइसोटोपिक तत्व है! 209 की द्रव्यमान संख्या के साथ बिस्मथ का एकमात्र प्राकृतिक आइसोटोप, डौमन प्रतिक्रिया के सिद्धांत के अनुसार, केवल रेडियोधर्मी सोना -201 का उत्पादन कर सकता है, जो 26 मिनट के आधे जीवन के साथ फिर से पारा में बदल जाता है। जैसा कि हम देखते हैं, डौमन के उपन्यास के नायक, वैज्ञानिक बार्गेनग्रोंड को सोना नहीं मिल सका!
अब हम जानते हैं कि वास्तव में सोना कैसे प्राप्त किया जा सकता है। परमाणु भौतिकी के ज्ञान से लैस, आइए एक विचार प्रयोग का जोखिम उठाएं: आइए एक परमाणु रिएक्टर में 50 किलोग्राम पारे को पूर्ण सोने में बदल दें - सोना-197 में। असली सोना पारा-196 से प्राप्त होता है। दुर्भाग्य से, इस आइसोटोप का केवल 0.148% पारा में निहित है। इसलिए, 50 किलोग्राम पारे में केवल 74 ग्राम पारा-196 होता है, और केवल इतनी मात्रा को ही असली सोने में बदला जा सकता है।
आइए पहले आशावादी बनें और मान लें कि यदि 10 15 न्यूट्रॉन/(सेमी 2) की उत्पादकता वाले आधुनिक रिएक्टर में पारा पर न्यूट्रॉन की बमबारी की जाए तो इन 74 ग्राम पारा-196 को उतनी ही मात्रा में सोने-197 में परिवर्तित किया जा सकता है। . साथ)। आइए एक रिएक्टर में रखी गेंद के रूप में 50 किलोग्राम पारे यानी 3.7 लीटर की कल्पना करें, तो 1157 सेमी 2 के बराबर पारे की सतह 1.16 प्रति सेकंड के प्रवाह से प्रभावित होगी . 10 18 न्यूट्रॉन. इनमें से 74 ग्राम आइसोटोप-196 0.148% या 1.69 से प्रभावित होता है . 10 15 न्यूट्रॉन. सरल बनाने के लिए, हम आगे मानते हैं कि प्रत्येक न्यूट्रॉन 196 Hg को 197 Hg* में परिवर्तित करता है, जिससे इलेक्ट्रॉन कैप्चर द्वारा 197 Au बनता है।
इसलिए, हमारे पास 1.69 है . पारा-196 परमाणुओं को बदलने के लिए प्रति सेकंड 10 15 न्यूट्रॉन। वास्तव में ये कितने परमाणु हैं? तत्व के एक मोल, यानी 197 ग्राम सोना, 238 ग्राम यूरेनियम, 4 ग्राम हीलियम में 6.022 होता है . 10 23 परमाणु. हम केवल दृश्य तुलना के आधार पर इस विशाल संख्या का अनुमानित अनुमान प्राप्त कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, यह: कल्पना करें कि 1990 में विश्व की पूरी आबादी - लगभग 6 अरब लोग - ने परमाणुओं की इस संख्या को गिनना शुरू कर दिया। प्रत्येक व्यक्ति प्रति सेकंड एक परमाणु गिनता है। पहले सेकंड में वे 6 गिनेंगे . 10 9 परमाणु, दो सेकंड में - 12 . 10 9 परमाणु, आदि। 1990 में मानवता को एक मोल में सभी परमाणुओं की गिनती करने में कितना समय लगेगा? उत्तर चौंका देने वाला है: लगभग 3,200,000 वर्ष!
74 ग्राम पारा-196 में 2.27 होता है . 10 23 परमाणु. किसी दिए गए न्यूट्रॉन फ्लक्स के साथ प्रति सेकंड हम 1.69 को प्रसारित कर सकते हैं . 10 15 पारा परमाणु। पारा-196 की संपूर्ण मात्रा को परिवर्तित करने में कितना समय लगेगा? इसका उत्तर यह है: इसके लिए साढ़े चार वर्षों तक उच्च प्रवाह वाले रिएक्टर से तीव्र न्यूट्रॉन बमबारी की आवश्यकता होगी! अंततः 50 किलोग्राम पारे से केवल 74 ग्राम सोना प्राप्त करने के लिए हमें इतनी भारी लागत लगानी होगी, और ऐसे सिंथेटिक सोने को सोने, पारा आदि के रेडियोधर्मी आइसोटोप से भी अलग करना होगा।
हाँ, यह सही है, परमाणु के युग में आप सोना बना सकते हैं। हालाँकि, यह प्रक्रिया बहुत महंगी है। रिएक्टर में कृत्रिम रूप से उत्पादित सोना अमूल्य है। इसके रेडियोधर्मी समस्थानिकों के मिश्रण को "सोने" के रूप में बेचना आसान होगा। शायद विज्ञान कथा लेखक इस "सस्ते" सोने से जुड़ी कहानियाँ बनाने के लिए प्रलोभित होंगे?
"मारे टिंगरेम, सी मर्कुरिस एसेट" ( यदि समुद्र में पारा होता तो मैं उसे सोने में बदल देता). इस शेखी बघारने वाले कथन का श्रेय कीमियागर रेमुंडस लुलस को दिया गया। मान लीजिए कि हमने एक परमाणु रिएक्टर में समुद्र को नहीं, बल्कि बड़ी मात्रा में पारे को 100 किलोग्राम सोने में बदल दिया। बाह्य रूप से प्राकृतिक सोने से अप्रभेद्य, यह रेडियोधर्मी सोना चमकदार सिल्लियों के रूप में हमारे सामने रहता है। रासायनिक दृष्टि से यह भी शुद्ध सोना है।
कुछ क्रोएसस इन बारों को उसी कीमत पर खरीदते हैं जो उनका मानना है कि यह समान कीमत है। उसे पता नहीं है कि वास्तव में हम रेडियोधर्मी आइसोटोप 198 एयू और 199 एयू के मिश्रण के बारे में बात कर रहे हैं, जिसका आधा जीवन 65 से 75 घंटे तक है, कोई भी इस कंजूस को अपने सुनहरे खजाने को सचमुच अपनी उंगलियों से फिसलते हुए देखने की कल्पना कर सकता है।
हर तीन दिन में उसकी संपत्ति आधी हो जाती है, और वह इसे रोकने में असमर्थ है; एक सप्ताह के बाद, 100 किलोग्राम सोने से केवल 20 किलोग्राम सोना बचेगा, दस आधे जीवन (30 दिन) के बाद - व्यावहारिक रूप से कुछ भी नहीं (सैद्धांतिक रूप से, यह एक और 80 ग्राम है)। राजकोष में जो कुछ बचा था वह पारे का एक बड़ा पोखर था। कीमियागरों का भ्रामक सोना!
पिछली शताब्दी के मध्य में, यह खबर पूरी दुनिया में फैल गई कि वैज्ञानिक सोने को कृत्रिम रूप से संश्लेषित करने में कामयाब रहे हैं। कई लोगों ने इस खबर को पारस पत्थर की प्राप्ति की पुष्टि की लंबे समय से प्रतीक्षित खबर के रूप में लिया। लेकिन सब कुछ उतना सरल नहीं है जितना हम चाहेंगे। परिणामी सोने का पारस पत्थर से कोई लेना-देना नहीं था।
यह कोई रहस्य नहीं है कि मध्य युग के कई कीमियागरों ने दार्शनिक पत्थर की खोज केवल इसलिए की ताकि किसी तरह अपने संरक्षकों को उनके रासायनिक प्रयोगों और गुप्त विज्ञान के अध्ययन के लिए धन आवंटित करने के लिए राजी किया जा सके। परिणामस्वरूप, मानवता को रसायनों के गुणों के बारे में प्रचुर ज्ञान प्राप्त हुआ है। समय के साथ, गुप्त ज्ञान को भुला दिया गया और आधुनिक ज्योतिषियों द्वारा उपयोग की जाने वाली केवल कुछ जानकारी ही हमारे समय तक पहुँची है।
बाद में, वैज्ञानिकों ने परमाणु का अध्ययन करना शुरू किया। शब्द के अच्छे अर्थों में उनकी तुलना आधुनिक कीमियागरों से की जा सकती है। वे, अपने पूर्ववर्तियों की तरह, बेतरतीब ढंग से चलते थे, कभी-कभी अपने जीवन को नश्वर खतरे में डालते थे। और उन्होंने पदार्थ की संरचना के अज्ञात क्षितिजों की भी खोज की।
घातक मित्र - क्विकसिल्वर
अज्ञात आइसोटोप
सोने के आइसोटोप का अध्ययन करते समय, अमेरिकी भौतिक विज्ञानी आर्थर डेम्पस्टर 1935 पता चला कि उत्कृष्ट धातु में सापेक्ष द्रव्यमान वाला केवल एक स्थिर आइसोटोप होता है 197 . यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि इसे संश्लेषित करने के लिए, किसी के पास बहुत बड़े द्रव्यमान वाला एक आइसोटोप होना चाहिए, लेकिन यह प्रकृति में मौजूद नहीं है, और यदि इसे कृत्रिम रूप से संश्लेषित किया जाता है, तो यह स्थिर स्थिति में नहीं रह सकता है एक लंबे समय। इसलिए, पिछली शताब्दी के वैज्ञानिकों के सभी प्रयासों का उद्देश्य सोने का भारी आइसोटोप प्राप्त करना था।
यह केवल सोने, पारा और प्लैटिनम के निकटतम तत्वों का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है। प्लैटिनम को सोने में बदलने का कोई मतलब नहीं है, क्योंकि यह उससे अधिक महंगा है। जो बचता है वह पारा है। पिछली सदी के शुरुआती चालीसवें दशक में कई परमाणु प्रयोगशालाओं में इस दिशा में शोध शुरू हुआ। और वसंत ऋतु में 1940 हार्वर्ड विश्वविद्यालय के वर्ष भौतिक विज्ञानी ए. शेर और के.टी. बैनब्रिज को सूचित किया गया कि उन्होंने सोना कृत्रिम रूप से प्राप्त किया है। वे त्वरित ड्यूटेरॉन को लिथियम से बने लक्ष्य तक निर्देशित करने में कामयाब रहे और इस प्रकार तेज़ न्यूट्रॉन का प्रवाह प्राप्त किया। बदले में, परिणामी लिथियम से न्यूट्रॉन का उपयोग पारा पर बमबारी करने के लिए किया गया था। शोध करने के बाद वे इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि सोना परमाणु प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुआ था।
लेकिन इस सोने में द्रव्यमान संख्या वाले अस्थिर आइसोटोप शामिल थे 198 , 199 और 200 . कुछ घंटों या दिनों के बाद, यह वापस पारे में बदल गया और अंतरिक्ष में बीटा किरणें उत्सर्जित करने लगा। प्रतिक्रिया एक प्रसिद्ध सूत्र के अनुसार आगे बढ़ती है, जो स्पष्ट रूप से इस प्रक्रिया का अच्छी तरह से वर्णन करती है।
बुध के सात समस्थानिक हैं। और उनमें से केवल तीन ही सोने में बदल पाए। उनकी द्रव्यमान संख्या परिणामी सोने की संख्या से पूरी तरह मेल खाती है। बाद में मार्च 1947 में, प्रोफेसर डेम्पस्टर इंग्राम, हेस और गैडी के सहयोगियों, तीन भौतिकविदों ने एक परिकल्पना व्यक्त की, और उसके बाद यह साबित हुआ कि पारा के केवल 199 और 196 आइसोटोप ही सोने में बदलने में सक्षम हैं। अनुभव के परिणामस्वरूप, वे लाभ प्राप्त करने में सक्षम हुए 100 पारा का ग्राम 35 एमसीजी सोना. इस प्रतिक्रिया को सूत्र का उपयोग करके दर्शाया जा सकता है:
196Hg + n = 197Hg* + γ
लेकिन यह प्रक्रिया यहीं ख़त्म नहीं होती और आगे भी जारी रहती है:
सोना कैसे बनाये
इस प्रकार, सोना सबसे पहले प्रयोगशाला स्थितियों में पारे से प्राप्त किया गया था।
पहले तो किसी ने भी इस घटना को कोई महत्व नहीं दिया। यह तथ्य केवल उन्हीं वैज्ञानिकों को ज्ञात था जो इस समस्या से निपटे थे। हालाँकि, दो साल बाद, एक निश्चित सूक्ष्म पत्रकार ने इस शोध के परिणाम को प्रकाशित किया, अपनी धारणाओं और तर्क के साथ सामग्री प्रदान की। परिणामस्वरूप, स्टॉक एक्सचेंजों पर वास्तविक घबराहट शुरू हो गई। सभी ने सोचा कि अब सोने की कीमत गिर जाएगी और मुद्रा के बराबर नहीं रह जाएगी।
लेकिन स्टॉक एक्सचेंजों के पतन का कोई कारण नहीं था। परिणामी सोना किसी खदान या सोने की खदान में सबसे खराब अयस्कों से निकाले गए प्राकृतिक सोने की तुलना में कई गुना अधिक महंगा था। हालाँकि, भौतिक विज्ञानी विरोध नहीं कर सके और खुद को थोड़ी विलासिता की अनुमति दी। अब परमाणु रिएक्टर में प्राप्त सोने की थोड़ी मात्रा शिकागो विज्ञान और उद्योग संग्रहालय और में संग्रहीत है 1955 वर्ष, हर कोई इसे जिनेवा सम्मेलन के दौरान देख सकता था।
राज खुल गया
अब हम अंततः "दार्शनिक" पत्थर से सोना प्राप्त करने का रहस्य उजागर करेंगे। स्वाभाविक रूप से, इसका कीमिया से कोई लेना-देना नहीं है। हम जिस भी चीज़ के साथ काम करेंगे वह विशुद्ध रूप से भौतिक संसार से संबंधित है। और इसलिए, आइए अपना तर्क शुरू करें।
अन्य रासायनिक तत्वों से सोना प्राप्त करने के लिए परमाणु प्रतिक्रियाओं को ध्यान में रखना आवश्यक है। आज तक, वैज्ञानिकों ने कोई अन्य तरीका नहीं खोजा है, इसलिए कीमिया से संबंधित हर चीज को गलत माना जाता है, और उनके व्यंजनों को धोखा माना जाता है।
वास्तविक सोना प्राप्त करने के लिए, न कि उसके समस्थानिक, जो लंबे समय तक टिकते नहीं हैं, वैज्ञानिकों ने, न्यूक्लाइड मानचित्र के अनुसार, कई विकल्पों पर विचार किया।
- पहला विकल्पयह तब है जब बीटा किरण उत्सर्जन या के-कैप्चर के दौरान पारा-197 से सोना उत्पादित किया जा सकता है। लेकिन सिद्धांत रूप में यह असंभव है, क्योंकि 197वां आइसोटोप प्रकृति में मौजूद ही नहीं है। यदि हम सैद्धांतिक रूप से बात करें तो इसे थैलियम-197 से प्राप्त किया जा सकता है, और यह, बदले में, सीसा-197 से प्राप्त किया जा सकता है। लेकिन ऐसा सीसा केवल परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान बनता है, और, दुर्भाग्य से, यह प्रकृति में भी मौजूद नहीं है। इसलिए आपको साधारण सीसे से ज़्यादा सोना नहीं मिलेगा।
- दूसरा विकल्पइसमें प्लैटिनम और पारा के समस्थानिकों का उपयोग शामिल है, जो केवल परमाणु परिवर्तनों के दौरान ही बन सकते हैं। इसलिए, सोना वास्तव में केवल 196 और 198Hg और 194 Pt से प्राप्त किया जा सकता है। त्वरित न्यूट्रॉन या अल्फा कणों के साथ बमबारी के दौरान, प्रतिक्रियाएं होती हैं जिसके परिणामस्वरूप 197 एचजी आइसोटोप प्राप्त किया जा सकता है, और उनसे, जैसा कि ज्ञात है, स्थिर सोना प्राप्त किया जा सकता है। लेकिन फिर इसे प्रतिक्रिया न करने वाले शेष आइसोटोप और विभिन्न न्यूक्लाइड के मिश्रण से शुद्ध करने की आवश्यकता होगी। और यह सफाई का बहुत महंगा तरीका है. भौतिक कारणों से सोने के स्रोत के रूप में प्लैटिनम को भी बाहर रखा जा सकता है।
- तीसरा विकल्पइसमें न्यूट्रॉन के साथ पारे की दीर्घकालिक बमबारी या साइक्लोट्रॉन का उपयोग शामिल है, लेकिन पदार्थ की उपज बहुत कम होगी। यदि प्राकृतिक पारा को न्यूट्रॉन प्रवाह के साथ विकिरणित किया जाता है, तो, जैसा कि हमने देखा है, स्थिर सोने के साथ रेडियोधर्मी आइसोटोप बनते हैं। कुछ समय बाद, वे वापस पारे में बदल जाते हैं और इसके बारे में कुछ नहीं किया जा सकता। प्रकृति इसी तरह काम करती है.
पारे से प्लैटिनम प्राप्त करने की प्रक्रिया कहीं अधिक दिलचस्प है। यह माना जा सकता है कि यदि शक्तिशाली न्यूट्रॉन विकिरण को एक रिएक्टर में इस तरह से निर्देशित किया जाता है कि (एन, α) परिवर्तन होते हैं, तो कोई महत्वपूर्ण मात्रा में प्लैटिनम और पारा के सभी आइसोटोप प्राप्त करने की उम्मीद कर सकता है जिसे सोने में परिवर्तित किया जा सकता है .
शुरुआत में क्या हुआ था
सबसे दिलचस्प बात यह है कि अन्य तत्वों को सोने में बदलने का सवाल हमेशा से वैज्ञानिकों के सामने रहा है। यहां तक कि परमाणु के अध्ययन की शुरुआत में भी, फ्रेडरिक सोड्डी 1913 वर्ष ने यह धारणा बनाई कि सोने को थैलियम, सीसा या पारा से संश्लेषित किया जा सकता है। लेकिन तब भी बहुत कुछ अज्ञात था, और जिस प्रतिक्रिया का वैज्ञानिक उल्लेख करते हैं, वह वस्तुनिष्ठ कारणों से, प्रायोगिक सेटअप में नहीं किया जा सकता था।
इसमें बाद में 1938 अगले वर्ष, विज्ञान कथा लेखक डूमन ने अपने एक काम में बिस्मथ से सोना प्राप्त करने का एक नुस्खा प्रस्तावित किया। उन्होंने बताया कि कैसे उनके नायक ने शक्तिशाली एक्स-रे विकिरण का उपयोग करके इस पदार्थ के एक टुकड़े से असीमित मात्रा में सोना प्राप्त किया। और फिर, साहित्यिक अनुमान की पद्धति का उपयोग करते हुए, उन्होंने राजनीतिक स्थिति का मॉडल तैयार किया और उसका विश्लेषण किया। गंभीर वैज्ञानिकों ने तुरंत बिस्मथ से सोना बनाने की संभावना का अध्ययन करना शुरू कर दिया, लेकिन जल्दी ही इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि ऐसी प्रतिक्रिया असंभव थी क्योंकि प्रकृति में कोई स्थिर आइसोटोप 205 Bi मौजूद नहीं है। परिवर्तन का सूत्र रूप ले सकता है
205Bi + γ = 197Au + 2α
अगर होता तो क्या होता
अतः उपन्यास के नायक को सोना नहीं मिल सकता था। लेकिन हम जोखिम ले सकते हैं और काल्पनिक रूप से कल्पना करने की कोशिश कर सकते हैं कि कैसे, औद्योगिक परिस्थितियों में, लोग पारे से उत्कृष्ट धातु प्राप्त करना शुरू कर देंगे। परमाणु भौतिकी से प्राप्त ज्ञान के आधार पर, हम जो उपयोग करेंगे उससे अपना तर्क शुरू करेंगे 50 किलो पारा. इस मात्रा में ही पदार्थ होता है 74 पारा-196 का ग्राम, जो सैद्धांतिक रूप से सोने में बदल सकता है।
मान लीजिए से 74 घ परमाणु परिवर्तनों के परिणामस्वरूप हमें स्थिर सोना समान मात्रा में प्राप्त होगा। सरल गणनाओं के बाद हम निराशाजनक निष्कर्ष पर पहुंचते हैं कि 74 एक क्षमता वाले पारे के गोले को रखकर ग्राम सोना प्राप्त किया जा सकता है 3, 7 मैं साढ़े चार साल तक रिएक्टर क्षेत्र में रहा। और फिर हमें जो कुछ भी मिलेगा उसे और अधिक साफ करने की आवश्यकता होगी।
जैसा कि हम देखते हैं, इसे व्यवहार में लागू करना बिल्कुल यथार्थवादी नहीं है, लेकिन यह आकर्षक है। रेडियोधर्मी सोना प्राप्त करना बहुत आसान और सस्ता है। उन्हें भुगतान करना दिलचस्प होगा, और फिर देखें कि समय के साथ यह कैसे पिघलना शुरू होता है और पारे में बदल जाता है। संभवतः, भविष्य में, घोटालेबाज इस पद्धति का उपयोग करना सीख जाएंगे, या यह केवल विज्ञान कथा उपन्यासों के पन्नों पर बना रहेगा, जो लगातार जिज्ञासु दिमागों को रोमांचित करते रहेंगे।
हम हर चीज़ को उल्टा कर देते हैं
पारे से सोना कैसे प्राप्त किया जा सकता है, इस पर बहस करते हुए हम इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि इससे पारा भी प्राप्त किया जा सकता है। यह एक दिलचस्प तस्वीर बन गई है. यह पता चला है कि सोना, सबसे अधिक संभावना है, प्रकृति के नियमों के विपरीत मौजूद है। लेकिन हकीकत तो हकीकत है.
वर्तमान में सोने को अन्य तत्वों में परिवर्तित करने पर गहन कार्य चल रहा है। यदि कीमियागरों को अपने समय में इसके बारे में पता होता, तो वे निश्चित रूप से हमें, अपने वंशजों को नहीं समझ पाते। लेकिन एक तथ्य तो एक तथ्य है.
सोने से संबंधित वैज्ञानिकों का शोध व्यर्थ नहीं था। तथ्य यह है कि एक समय विज्ञान के सामने अत्यंत शुद्ध पारा प्राप्त करने का कार्य आया था। इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि उन्होंने प्राकृतिक पारे को कैसे शुद्ध करने की कोशिश की, कुछ भी काम नहीं आया। तभी उन्हें याद आया कि एक विपरीत प्रक्रिया है, सोने का पारे में परिवर्तन। मुझे अपना "लालच" दबाते हुए रिएक्टर चालू करना पड़ा। यह बहुत सटीक मीटर मानक प्राप्त करने के लिए किया गया था।
हर चमकती चीज़ सोना नहीं होती
द्वितीय विश्व युद्ध के बाद पहला पारा वाष्प लैंप संयुक्त राज्य अमेरिका में दिखाई दिया। जैसा कि आपने अनुमान लगाया होगा, इन लैंपों में पारा कृत्रिम था। फिर अन्य देशों में शुद्ध पारे के उत्पादन में महारत हासिल हो गई। रेडियोधर्मी सोना-198 का भी अनुप्रयोग पाया गया है। इसका उपयोग चिकित्सा में कैंसर ट्यूमर के इलाज और मानव शरीर के रेडियोग्राफ़ प्राप्त करने के लिए किया जाने लगा। यह पता चला है कि रेडियोधर्मी सोने के छोटे कण कैंसर कोशिकाओं को मार देते हैं, और स्वस्थ कोशिकाओं को अपरिवर्तित छोड़ देते हैं। यह विधि किसी बड़ी सतह को नुकसान पहुंचाए बिना स्थानीय रूप से काम करती है। यह पद्धति दुनिया भर में मान्यता प्राप्त है और कई क्लीनिकों में इसे पसंद किया जाता है।
कृत्रिम रूप से उत्पादित सोने का उपयोग ल्यूकेमिया के इलाज के लिए किया जाता है। ज्ञातव्य है कि इस रोग के दौरान श्वेत रक्त कोशिकाओं की संख्या बढ़ जाती है। इस पद्धति ने असाध्य प्रतीत होने वाली बीमारियों से पीड़ित कई लोगों की जान बचाई है। इसलिए मानवता को एक उत्कृष्ट धातु के उपयोग से दृश्यमान लाभ मिलना शुरू हुआ, भले ही वह टिकाऊ न हो और इतना परिचित न हो, लेकिन फिर भी।
"दार्शनिक" पत्थर प्राप्त करने में विज्ञान की रुचि कम हो गई। अब कई प्रयोगशालाएँ सोने से संश्लेषित नए पदार्थों का अध्ययन कर रही हैं। कृत्रिम तत्व फ्रांसियम और एस्टैटिन वैज्ञानिकों के लिए बहुत रुचिकर हैं। फ्रांसियम का उत्पादन ऑक्सीजन या नियॉन आयनों के साथ सोने पर बमबारी करके किया जाता है। एस्टैटिन का उत्पादन तब होता है जब सोने पर त्वरित कार्बन नाभिक की बमबारी की जाती है।
लेकिन यह अभी ख़त्म नहीं हुआ है
ऐसा प्रतीत होगा कि हम इस मुद्दे को ख़त्म कर सकते हैं। लेकिन इस विचार को स्वीकार करना कितना कठिन है कि पारे से सस्ता सोना प्राप्त करना असंभव है। और यह पता चला है कि ऐसे लोग हैं जो ईमानदारी से मानते हैं कि ऐसा नहीं है। ये आधुनिक कीमियागर हैं। हां, वे दुनिया के ज्ञान में अनुसंधान की इस दिशा को विकसित करना जारी रखते हैं।
हम आम तौर पर कीमिया विद्या और इसका अभ्यास करने वाले लोगों के बारे में क्या जानते हैं? इतिहास हमें इस दिशा को अंशों के रूप में प्रस्तुत करता है, सफल प्रयोगों और असफल अनुभवों के बारे में बताता है। संभवतः कीमियागरों के बीच कई धोखेबाज थे, लेकिन वे कहां नहीं हैं? यहां एक उदाहरण दिया गया है कि कैसे एक प्रसिद्ध कीमियागर पारे से सोने के उत्पादन का वर्णन करता है। यह कुछ इस तरह दिखता है.
- आपको पारा की आवश्यक मात्रा लेनी होगी और इसे आपके ज्ञात बर्तन में डालना होगा। फिर इसे आग पर रखें और पारे को जब तक आप जानते हों तब तक उबालें। उस पाउडर को बर्तन में डालें जिसके बारे में केवल आप ही जानते हों। मात्रा आपको पहले बताई गई थी. इस प्रकार, पारा स्थिर हो जाएगा;
- परिणामी पदार्थ का एक छोटा सा टुकड़ा लें और इसे एक हजार औंस पारे में फेंक दें। यह लाल पाउडर में बदल जाएगा. अब इस चूर्ण की थोड़ी सी मात्रा एक हजार औंस पारे में डाल दें, वह भी लाल चूर्ण में बदल जायेगा। ऐसा तब तक करते रहें जब तक पारा अंततः सोने में न बदल जाए।
खैर, एक "सटीक नुस्खा" और विचार करने का कारण है। किसी भी मामले में, किसी दिन कोई इस नुस्खे का उपयोग करेगा और, कौन जानता है, वह क्या नई खोज करेगा।
