ટ્રિટિયમ

ટ્રિટિયમ : હાઇડ્રોજનનો સૌથી ભારે, એકમાત્ર વિકિરણધર્મી સમસ્થાનિક. 1934માં રૂધરફૉર્ડ, ઓલિફન્ટ અને હાર્ટેક દ્વારા તે શોધી કાઢવામાં આવેલ. કુદરતમાં તે અતિ અલ્પ માત્રામાં મળે છે. સામાન્ય રીતે તે કેન્દ્રીય તત્વાંતરણની કૃત્રિમ વિધિથી બનાવવામાં આવે છે. રાસાયણિક તથા જીવવૈજ્ઞાનિક સંશોધનમાં તે ટ્રેસર તરીકે વપરાય છે તથા ઉષ્માનાભિકીય (thermonuclear) અથવા હાઇડ્રોજન બૉમ્બનો તે એક ઘટક છે. તેની સંજ્ઞા દર્શાવે છે કે તેનો પરમાણુ આંક 1 તથા પરમાણુભાર 3 છે. તે T સંજ્ઞાથી પણ દર્શાવાય છે. H₂ તથા T₂ સામાન્ય પરિસ્થિતિમાં વાયુ છે. તેમના વજનમાં રહેલા મોટા ફેરફારોને કારણે સારણીમાં બતાવ્યા મુજબ ટ્રિટિયમ સામાન્ય હાઇડ્રોજન કરતાં ઘણા ગુણધર્મોમાં ખૂબ જ જુદું પડે છે.

સારણી : ટ્રિટિયમ તથા હાઇડ્રોજનના ગુણધર્મો

ગુણધર્મ	H2	T2
ગલનબિંદુ °સે.	–259×20	–252×54
ઉત્કલનબિંદુ (102 kPa એ)	–252×77	–248×12
બાષ્પીભવન ઉષ્મા °સે. કૅલરી/મોલ	216	333
ઊર્ધ્વીકરણ ઉષ્મા કૅલરી/મોલ	247	393

રાસાયણિક રીતે તે હાઇડ્રોજનની માફક જ વર્તતું હોવા છતાં તેના વધુ વજનને કારણે તે હાઇડ્રોજન કરતાં ઘણી ધીમી પ્રક્રિયા કરે છે. પ્રક્રિયાવેગનો ગુણોત્તર 64 : 1 જેટલો હોય છે. ક્રિયાશીલતામાંના આ ફેરફારના કારણે ટ્રિટિયમને હાઇડ્રોજનના સ્થાને ટ્રેસર તરીકે વાપરવાથી તેના અર્થઘટનમાં ગંભીર ભૂલો થવાનો સંભવ છે. ટ્રિટિયમના નાભિને ટ્રિટૉન કહે છે તથા સંજ્ઞા tથી દર્શાવાય છે. તે 1 પ્રોટૉન તથા બે ન્યૂટ્રૉનનો બનેલો છે. તેનું દળ 3.01700 a.m.u. જેટલું, કેન્દ્રીય પ્રચક્રણ ½ તથા ચુંબકીય આઘૂર્ણ 2.9788 ન્યૂક્લિયર મેગ્નેટૉન છે. β-કણોના ઉત્સર્જન દ્વારા તે વિકિરણોત્સર્ગી ક્ષય પામે છે. પરિણામે 3 દળવાળું હિલિયમ કેન્દ્ર (નાભિ) શેષ રહે છે. ટ્રિટિયમમાંથી ઉત્સર્જિત થતા સૌથી વધુ શક્તિશાળી β કણોની ઊર્જા 18.6 keV જેટલી હોય છે જે પ્રમાણમાં નીચી કહી શકાય. આથી આ β કણો હવાના 7 મિમી. સ્તર વડે અથવા કાગળ કે એવા પદાર્થના 0.01 મિમી. વડે અટકાવી શકાય છે.

પૂરતી ઊર્જાવાળા ડ્યૂટેરૉન દ્વારા જ્યારે ટ્રિટિયમ ઉપર આઘાત કરવામાં આવે છે ત્યારે નાભિકીય સંગલન(fusion) નામની પ્રક્રિયા થઈ ખૂબ મોટા પ્રમાણમાં ઊર્જા ઉત્પન્ન થાય છે :

આ પ્રક્રિયા ઉષ્માનાભિકીય અથવા હાઇડ્રોજન બૉમ્બની શક્તિનું પરિમાણ દર્શાવે છે. નિયંત્રિત ઉષ્માનાભિકીય રિઍક્ટરના વિકાસ માટે ઉપરનું સમીકરણ ઉપયોગી છે. વિદ્યુત-ઊર્જા મેળવવા માટેનાં જનરેટર બનાવવા માટે ટ્રિટિયમ ખૂબ જ વિશાળ જથ્થામાં આવશ્યક બને છે.

પ્રયોગશાળામાં ટ્રિટિયમ નીચેની પ્રક્રિયાથી બનાવી શકાય છે :

લિથિયમ સમસ્થાનિક (દળ 6) ઉપર ધીમી ગતિવાળા ન્યૂટ્રૉનના અવશોષણ દ્વારા ટ્રિટિયમ બનાવવાની રીત મહત્વની ગણાય છે :

શુદ્ધ ટ્રિટિયમનાં બહુ જ જૂજ સંયોજનો બનાવાયાં છે તથા તેમના વિશે અભ્યાસ પણ ઓછો થયો છે. આવાં સંયોજનો β-વિકિરણન દ્વારા ખૂબ ઝડપથી વિઘટન પામે છે.  ટ્રિટિયમ વાયુને ગરમ કૉપર ઑક્સાઇડ  ઉપરથી પસાર કરતાં અથવા ટ્રિટિયમ-ઑક્સિજન મિશ્રણમાં વિદ્યુત-ચાપ  પસાર કરતાં ટ્રિટિયમ ઑક્સાઇડ T₂O બને છે; તેનું ગલનબિંદુ 4.49° સે. (પાણીનું 0° સે.) છે. ટ્રિટિયમ મુખ્યત્વે કાર્બનિક સંયોજનોના અભ્યાસ માટે વપરાય છે. આવાં સંયોજનોને ટ્રિટિયમ વડે લેબલ કરવામાં આવે છે અને તે અનુરેખક તરીકે વપરાય છે. ટ્રિટિયમ વડે લૅબલ કરેલાં સંયોજનો સંશ્લેષણની સામાન્ય પદ્ધતિથી બનાવી શકાય છે. અહીં પ્લૅટિનમ  અથવા જલદ ઍસિડ ઉદ્દીપકની હાજરીમાં હાઇડ્રોજનને સ્થાને ટ્રિટિયમનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

ટ્રિટિયમમાંથી મંદ β-કિરણો નીકળતાં હોવાથી સામાન્ય ગાઇગરમુલર ગણકથી માપી શકાતાં નથી. આ વિશ્લેષણ માટે દ્રવ્યમાનની સ્પેક્ટ્રમિકી તથા સ્વવિકિરણ આલેખન(autoradio-graphy)ની રીત પણ વપરાય છે.

1954માં ઉષ્માનાભિકીય શસ્ત્રોનું પરીક્ષણ શરૂ થયું તે પહેલાં વરસાદના પાણીમાં હાઇડ્રોજનના દર 10¹⁸ પરમાણુએ ટ્રિટિયમના 1–10 પરમાણુ જોવા મળતા હતા. વાતાવરણમાં તે નીચેની પ્રક્રિયા મુજબ બને છે :

દરિયાના પાણીમાં આ પ્રમાણ વરસાદી પાણી કરતાં ઓછું હોય છે. 1954 અગાઉ પૃથ્વીના પડ ઉપર ટ્રિટિયમનું પ્રમાણ 1800 ગ્રામ (63 ઔંસ) જેટલું અંદાજાયું હતું; તેમાંથી 11 ગ્રામ વાતાવરણમાં તથા 13 ગ્રામ ભૂગર્ભ પાણીમાં માનવામાં આવેલું. હાઇડ્રોજન બૉમ્બના વિસ્ફોટ બાદ વરસાદી પાણીમાં ટ્રિટિયમનું પ્રમાણ હાઇડ્રોજનના 10¹⁸ પરમાણુએ 500 પરમાણુ જેટલું વધ્યું છે.

ન્યૂક્લિયર શસ્ત્રોમાં ટ્રિટિયમના ઉપયોગને કારણે તે ઓછી કિંમતે વધુ પ્રમાણમાં પ્રાપ્ય બન્યું છે. ઝિંક સલ્ફાઇડ સાથે તેનું મિશ્રણ તેજસ્વી રંગોમાં વપરાય છે. જળવિજ્ઞાન અંગેના અભ્યાસ માટે પણ તે વપરાય છે. તેલક્ષેત્રોમાં જળક્ષેત્રનો વ્યાપ, ઝરણાં, નદી તથા સરોવરો વગેરે શોધવા, પાણી જમીનમાં ઊતરી જવા વિશેની તપાસ કરવા તથા હિમખંડોના સ્થાનફેર શોધવા ટ્રિટિયમ ટૅકનિક વપરાય છે. તે રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓમાં હાઇડ્રોજનના અનુરેખક તરીકે વપરાય છે. ટ્રિટિયમનો સૌથી વ્યાપક ઉપયોગ જીવવૈજ્ઞાનિક તથા જીવરાસાયણિક સંશોધનોમાં થાય છે. તેના પરિણામે ચયાપચય, જીવસંશ્લેષણ, કોષવિજ્ઞાન વગેરે ક્ષેત્રોમાં સંશોધનને વેગ મળ્યો છે.

મુખ્યત્વે DNA અને RNAની રચના (formation) અંગેના  અભ્યાસમાં ટ્રિટિયમયુક્ત થાઇમીડીન અને ન્યૂક્લિયોટાઇડ અને ન્યુક્લિયોસાઇડ બહોળા પ્રમાણમાં વપરાય છે.

જ. પો. ત્રિવેદી