जादुई दुर्लभ पृथ्वी तत्व: सेरियम

सैरियम दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के बड़े परिवार में निर्विवाद 'बड़ा भाई' है। सबसे पहले, भूपर्पटी में दुर्लभ पृथ्वी की कुल प्रचुरता 238ppm है, जिसमें सेरियम 68ppm है, जो कुल दुर्लभ पृथ्वी संरचना का 28% है और पहले स्थान पर है; दूसरे, सेरियम दूसरा दुर्लभ पृथ्वी तत्व है जिसे यिट्रियम (1794) की खोज के नौ साल बाद खोजा गया था। इसका अनुप्रयोग बहुत व्यापक है, और "सेरियम" अजेय है

सेरियम तत्व की खोज

कार्ल औएर वॉन वेल्सबाक

सेरियम की खोज और नामकरण 1803 में जर्मन क्लॉपर्स, स्वीडिश रसायनज्ञ जॉन्स जैकब बर्ज़ेलियस और स्वीडिश खनिजविद विल्हेम हिसिंगर ने किया था। इसे सेरिया कहा जाता है और इसके अयस्क को सेराइट कहा जाता है, जो 1801 में खोजे गए क्षुद्रग्रह सेरेस की याद में है। वास्तव में, इस प्रकार का सेरियम सिलिकेट एक हाइड्रेटेड नमक है जिसमें 66% से 70% सेरियम होता है, जबकि बाकी कैल्शियम, आयरन और के यौगिक होते हैं।yttrium.

सेरियम का पहला प्रयोग ऑस्ट्रियाई रसायनज्ञ कार्ल ऑयर वॉन वेल्सबाक द्वारा आविष्कृत गैस फायरप्लेस में किया गया था। 1885 में, उन्होंने मैग्नीशियम, लैंथेनम और यिट्रियम ऑक्साइड के मिश्रण का प्रयास किया, लेकिन इन मिश्रणों से बिना सफलता के हरी रोशनी निकलती थी।

1891 में, उन्होंने पाया कि शुद्ध थोरियम ऑक्साइड बेहतर रोशनी पैदा करता है, हालाँकि यह नीला था, और सेरियम (IV) ऑक्साइड के साथ मिश्रित होने पर चमकदार सफ़ेद रोशनी पैदा होती है। इसके अलावा, सेरियम (IV) ऑक्साइड का उपयोग थोरियम ऑक्साइड दहन के लिए उत्प्रेरक के रूप में भी किया जा सकता है

सेरियम धातु

★ सेरियम एक लचीली और मुलायम चांदी जैसी सफेद धातु है जिसमें सक्रिय गुण होते हैं। हवा के संपर्क में आने पर, यह ऑक्सीकृत हो जाएगी, जिससे जंग जैसी छिलने वाली ऑक्साइड परत बन जाएगी। गर्म करने पर, यह जल जाती है और पानी के साथ जल्दी से प्रतिक्रिया करती है। एक सेंटीमीटर आकार का सेरियम धातु का नमूना लगभग एक वर्ष के भीतर पूरी तरह से जंग खा जाता है। हवा, मजबूत ऑक्सीडेंट, मजबूत एसिड और हैलोजन के संपर्क से बचें।

★ सेरियम मुख्य रूप से मोनाजाइट और बास्टनेसाइट के साथ-साथ यूरेनियम, थोरियम और प्लूटोनियम के विखंडन उत्पादों में मौजूद होता है। पर्यावरण के लिए हानिकारक, जल निकायों के प्रदूषण पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए।

★ सीरियम 26वाँ सबसे प्रचुर तत्व है, जो पृथ्वी की पपड़ी में 68ppm के लिए जिम्मेदार है, जो तांबे (68ppm) के बाद दूसरे स्थान पर है। सीरियम सामान्य धातुओं जैसे सीसा (13pm) और टिन (2.1ppm) से अधिक प्रचुर मात्रा में है।

सैरियम इलेक्ट्रॉन विन्यास

इलेक्ट्रॉनिक व्यवस्था:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f1 5d1
★ सेरियम लैंथेनम के बाद स्थित है और इसमें सेरियम से शुरू होने वाले 4f इलेक्ट्रॉन हैं, जिससे रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेना आसान हो जाता है। हालाँकि, सेरियम का 5d ऑर्बिटल भरा हुआ है, और यह प्रभाव सेरियम में पर्याप्त रूप से मजबूत नहीं है।

★ अधिकांश लैंथेनाइड केवल तीन इलेक्ट्रॉनों को वैलेंस इलेक्ट्रॉन के रूप में उपयोग कर सकते हैं, सिवाय सेरियम के, जिसमें एक परिवर्तनशील इलेक्ट्रॉनिक संरचना होती है। 4f इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा लगभग धातु अवस्था में विस्थानीकृत बाहरी 5d और 6s इलेक्ट्रॉनों के समान होती है, और इन इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा स्तरों के सापेक्ष कब्जे को बदलने के लिए केवल थोड़ी मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप +3 और +4 की दोहरी वैलेंस होती है। सामान्य अवस्था +3 वैलेंस है, जो एनारोबिक पानी में +4 वैलेंस दिखाती है।
सेरियम का अनुप्रयोग

★ इसका उपयोग मिश्र धातु योजक के रूप में और सेरियम लवण आदि के उत्पादन के लिए किया जा सकता है।

★ इसका उपयोग पराबैंगनी और अवरक्त किरणों को अवशोषित करने के लिए ग्लास एडिटिव के रूप में किया जा सकता है, और इसका व्यापक रूप से कार ग्लास में उपयोग किया जाता है।

★ एक उत्कृष्ट पर्यावरण संरक्षण सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और वर्तमान में सबसे अधिक प्रतिनिधि ऑटोमोटिव निकास शुद्धि उत्प्रेरक है, जो प्रभावी रूप से बड़ी मात्रा में ऑटोमोटिव निकास गैस को हवा में छुट्टी देने से रोकता है।

★ प्रकाशदुर्लभ पृथ्वी तत्वमुख्य रूप से सीरियम से निर्मित, पौध वृद्धि नियामक फसल की गुणवत्ता में सुधार, उपज में वृद्धि, तथा फसल तनाव प्रतिरोध को बढ़ा सकता है।

★ सेरियम सल्फाइड, रंगों में सीसा और कैडमियम जैसी धातुओं की जगह ले सकता है, जो पर्यावरण और मानव के लिए हानिकारक हैं, प्लास्टिक को रंग सकता है, और कोटिंग्स और स्याही उद्योगों में भी इसका उपयोग किया जा सकता है।

★सेरियम(IV) ऑक्साइडइसका उपयोग पॉलिशिंग यौगिक के रूप में किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, रासायनिक-यांत्रिक पॉलिशिंग (सीएमपी) में।

★ सेरियम का उपयोग हाइड्रोजन भंडारण सामग्री, थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री, सेरियम टंगस्टन इलेक्ट्रोड, सिरेमिक कैपेसिटर, पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक, सेरियम सिलिकॉन कार्बाइड अपघर्षक, ईंधन सेल कच्चे माल, गैसोलीन उत्प्रेरक, स्थायी चुंबकीय सामग्री, चिकित्सा सामग्री, विभिन्न मिश्र धातु स्टील्स और अलौह धातुओं के रूप में भी किया जा सकता है।