जादुई दुर्लभ पृथ्वी तत्व - प्रेज़ोडायमियम

प्रेसियोडीमियमरासायनिक तत्वों की आवर्त सारणी में तीसरा सबसे प्रचुर मात्रा में लैंथेनाइड तत्व है, जिसकी परत में 9.5 पीपीएम की प्रचुरता है, जो कि केवल इससे कम हैसैरियम, yttrium,लेण्टेनियुम, औरस्कैंडियम. यह दुर्लभ मृदाओं में पांचवां सबसे प्रचुर तत्व है। लेकिन बिल्कुल उसके नाम की तरह,प्रेसियोडीमियमदुर्लभ पृथ्वी परिवार का एक सरल और अलंकृत सदस्य है।

सीएफ एउर वॉन वेल्सबैक ने 1885 में प्रेसियोडायमियम की खोज की।

1751 में, स्वीडिश खनिजविज्ञानी एक्सल फ्रेड्रिक क्रोनस्टेड को बास्टन ä के खनन क्षेत्र में एक भारी खनिज मिला, जिसे बाद में सेराइट नाम दिया गया। तीस साल बाद, खदान के मालिक परिवार के पंद्रह वर्षीय विल्हेम हिसिंगर ने अपने नमूने कार्ल शीले को भेजे, लेकिन उन्हें कोई नया तत्व नहीं मिला। 1803 में, सिंगर के लोहार बनने के बाद, वह जेओएनएस जैकब बर्ज़ेलियस के साथ खनन क्षेत्र में लौट आए और एक नए ऑक्साइड, बौने ग्रह सेरेस को अलग कर दिया, जिसे उन्होंने दो साल पहले खोजा था। सेरिया को जर्मनी में मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ द्वारा स्वतंत्र रूप से अलग कर दिया गया था।

1839 और 1843 के बीच, स्वीडिश सर्जन और रसायनज्ञ कार्ल गुस्ताफ मोसेन्डर ने इसकी खोज कीसेरियम ऑक्साइडऑक्साइड का मिश्रण था. उन्होंने दो अन्य ऑक्साइडों को अलग किया, जिन्हें उन्होंने लैंथाना और डिडिमिया "डिडिमिया" (ग्रीक में अर्थ "जुड़वाँ") कहा। उन्होंने आंशिक रूप से विघटित कर दियासैरियम नाइट्रेटइसे हवा में भूनकर नमूना लें, और फिर ऑक्साइड प्राप्त करने के लिए इसे तनु नाइट्रिक एसिड से उपचारित करें। इन ऑक्साइडों को बनाने वाली धातुओं को इसलिए नाम दिया गया हैलेण्टेनियुमऔरप्रेसियोडीमियम.

1885 में, थोरियम सेरियम वाष्प लैंप गॉज कवर का आविष्कार करने वाले एक ऑस्ट्रियाई सीएफ एउर वॉन वेल्सबाक ने सफलतापूर्वक "प्रेजोडायमियम नियोडिमियम", "संयुक्त जुड़वां" को अलग कर दिया, जिसमें से हरे प्रेजोडायमियम नमक और गुलाबी रंग के नियोडिमियम नमक को अलग किया गया और निर्धारित किया गया। दो नए तत्व. एक का नाम "प्रेज़ियोडिमियम" है, जो ग्रीक शब्द प्रैसोन से आया है, जिसका अर्थ हरा यौगिक है क्योंकि प्रेज़ियोडिमियम नमक पानी का घोल एक चमकीला हरा रंग प्रस्तुत करेगा; दूसरे तत्व का नाम है "Neodymium“. "जुड़े हुए जुड़वाँ" के सफल पृथक्करण ने उन्हें स्वतंत्र रूप से अपनी प्रतिभा प्रदर्शित करने में सक्षम बनाया।

प्रेजोडायमियम धातु

चाँदी सफ़ेद धातु, मुलायम और लचीली। प्रेज़ोडायमियम में कमरे के तापमान पर एक हेक्सागोनल क्रिस्टल संरचना होती है। हवा में संक्षारण प्रतिरोध लैंथेनम, सेरियम, नियोडिमियम और यूरोपियम की तुलना में अधिक मजबूत होता है, लेकिन हवा के संपर्क में आने पर, नाजुक काले ऑक्साइड की एक परत उत्पन्न होती है, और एक सेंटीमीटर आकार का प्रेज़ियोडिमियम धातु का नमूना लगभग एक वर्ष के भीतर पूरी तरह से खराब हो जाता है।

सामान्यदुर्लभ पृथ्वी तत्व, प्रेज़ियोडिमियम के +3 ऑक्सीकरण अवस्था बनाने की सबसे अधिक संभावना है, जो जलीय घोल में इसकी एकमात्र स्थिर अवस्था है। प्रेजोडायमियम कुछ ज्ञात ठोस यौगिकों में +4 ऑक्सीकरण अवस्था में मौजूद है, और मैट्रिक्स पृथक्करण स्थितियों के तहत, यह लैंथेनाइड तत्वों के बीच एक अद्वितीय +5 ऑक्सीकरण अवस्था तक पहुंच सकता है।

जलीय प्रेजोडायमियम आयन चार्टरेस है, और प्रेजोडायमियम के कई औद्योगिक उपयोगों में प्रकाश स्रोतों में पीली रोशनी को फ़िल्टर करने की इसकी क्षमता शामिल है।

प्रेज़ोडायमियम इलेक्ट्रॉनिक लेआउट

इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f3

प्रेसियोडायमियम के 59 इलेक्ट्रॉनों को [Xe] 4f36s2 के रूप में व्यवस्थित किया गया है। सैद्धांतिक रूप से, सभी पाँच बाहरी इलेक्ट्रॉनों का उपयोग वैलेंस इलेक्ट्रॉन के रूप में किया जा सकता है, लेकिन सभी पाँच बाहरी इलेक्ट्रॉनों के उपयोग के लिए अत्यधिक परिस्थितियों की आवश्यकता होती है। आम तौर पर, प्रेज़ोडायमियम अपने यौगिकों में केवल तीन या चार इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। प्रेजोडायमियम इलेक्ट्रॉनिक विन्यास वाला पहला लैंथेनाइड तत्व है जो औफबाउ सिद्धांत के अनुरूप है। इसके 4f ऑर्बिटल में 5d ऑर्बिटल की तुलना में ऊर्जा का स्तर कम है, जो लैंथेनम और सेरियम पर लागू नहीं होता है, क्योंकि 4f ऑर्बिटल का अचानक संकुचन लैंथेनम के बाद तक नहीं होता है और यह सेरियम में 5d शेल पर कब्जा करने से बचने के लिए पर्याप्त नहीं है। फिर भी, ठोस प्रेसियोडायमियम एक [Xe] 4f25d16s2 विन्यास प्रदर्शित करता है, जहां 5d शेल में एक इलेक्ट्रॉन अन्य सभी त्रिसंयोजक लैंथेनाइड तत्वों जैसा दिखता है (यूरोपियम और येटरबियम को छोड़कर, जो धात्विक अवस्था में द्विसंयोजक हैं)।

अधिकांश लैंथेनाइड तत्वों की तरह, प्रेजोडायमियम आमतौर पर वैलेंस इलेक्ट्रॉन के रूप में केवल तीन इलेक्ट्रॉनों का उपयोग करता है, और शेष 4f इलेक्ट्रॉनों का मजबूत बंधन प्रभाव होता है: ऐसा इसलिए है क्योंकि 4f कक्षा नाभिक तक पहुंचने के लिए इलेक्ट्रॉन के निष्क्रिय क्सीनन कोर से गुजरती है, इसके बाद 5d और 6s होती है। , और आयनिक आवेश की वृद्धि के साथ बढ़ता है। हालाँकि, प्रेज़ियोडिमियम अभी भी चौथा और कभी-कभी पाँचवाँ वैलेंस इलेक्ट्रॉन खोना जारी रख सकता है, क्योंकि यह लैंथेनाइड प्रणाली में बहुत पहले दिखाई देता है, जहाँ परमाणु चार्ज अभी भी काफी कम है, और 4f उपकोश ऊर्जा इतनी अधिक है कि इसे हटाने की अनुमति दी जा सके। अधिक वैलेंस इलेक्ट्रॉन.

प्रेजोडायमियम और सभी लैंथेनाइड तत्व (सिवाय)लेण्टेनियुम, ytterbiumऔरल्यूटेशियम, कोई अयुग्मित 4f इलेक्ट्रॉन नहीं हैं) कमरे के तापमान पर अनुचुम्बकत्व हैं। अन्य दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के विपरीत, जो कम तापमान पर एंटीफेरोमैग्नेटिक या फेरोमैग्नेटिक ऑर्डर प्रदर्शित करते हैं, प्रेसियोडायमियम 1K से ऊपर के सभी तापमानों पर पैरामैग्नेटिज्म है।

प्रेसियोडीमियम का अनुप्रयोग

प्रेज़ोडायमियम का उपयोग ज्यादातर मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी के रूप में किया जाता है, जैसे कि धातु सामग्री, रासायनिक उत्प्रेरक, कृषि दुर्लभ पृथ्वी आदि के लिए शुद्धिकरण और संशोधित एजेंट के रूप में।प्रेज़ियोडिमियम नियोडिमियमयह दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की सबसे समान और अलग करने में कठिन जोड़ी है, जिसे रासायनिक तरीकों से अलग करना मुश्किल है। औद्योगिक उत्पादन आमतौर पर निष्कर्षण और आयन विनिमय विधियों का उपयोग करता है। यदि इन्हें समृद्ध प्रेज़ियोडिमियम नियोडिमियम के रूप में जोड़े में उपयोग किया जाता है, तो उनकी समानता का पूरी तरह से उपयोग किया जा सकता है, और कीमत भी एकल तत्व उत्पादों की तुलना में सस्ती है।

प्रेसियोडिमियम नियोडिमियम मिश्र धातु(प्रेसियोडीमियम नियोडिमियम धातु)एक स्वतंत्र उत्पाद बन गया है, जिसका उपयोग स्थायी चुंबक सामग्री और अलौह धातु मिश्र धातुओं के लिए एक संशोधन योजक दोनों के रूप में किया जा सकता है। वाई जिओलाइट आणविक छलनी में प्रेसियोडायमियम नियोडिमियम सांद्रण मिलाकर पेट्रोलियम क्रैकिंग उत्प्रेरक की गतिविधि, चयनात्मकता और स्थिरता में सुधार किया जा सकता है। एक प्लास्टिक संशोधन योज्य के रूप में, पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन (पीटीएफई) में प्रेजोडायमियम नियोडिमियम संवर्धन जोड़ने से पीटीएफई के पहनने के प्रतिरोध में काफी सुधार हो सकता है।

दुर्लभ पृथ्वीस्थायी चुंबक सामग्री आज दुर्लभ पृथ्वी अनुप्रयोगों का सबसे लोकप्रिय क्षेत्र है। स्थायी चुंबक सामग्री के रूप में प्रेज़ियोडिमियम अकेले उत्कृष्ट नहीं है, लेकिन यह एक उत्कृष्ट सहक्रियात्मक तत्व है जो चुंबकीय गुणों में सुधार कर सकता है। प्रेज़ियोडिमियम की उचित मात्रा जोड़ने से स्थायी चुंबक सामग्री के प्रदर्शन में प्रभावी ढंग से सुधार हो सकता है। यह एंटीऑक्सीडेंट प्रदर्शन (वायु संक्षारण प्रतिरोध) और मैग्नेट के यांत्रिक गुणों में भी सुधार कर सकता है, और इसका व्यापक रूप से विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और मोटरों में उपयोग किया गया है।

प्रेसियोडायमियम का उपयोग सामग्री को पीसने और चमकाने के लिए भी किया जा सकता है। जैसा कि हम सभी जानते हैं, शुद्ध सेरियम आधारित पॉलिशिंग पाउडर आमतौर पर हल्के पीले रंग का होता है, जो ऑप्टिकल ग्लास के लिए एक उच्च गुणवत्ता वाली पॉलिशिंग सामग्री है, और इसने आयरन ऑक्साइड लाल पाउडर की जगह ले ली है, जिसकी पॉलिशिंग दक्षता कम है और उत्पादन वातावरण को प्रदूषित करता है। लोगों ने पाया है कि प्रेज़ियोडिमियम में अच्छे पॉलिशिंग गुण होते हैं। प्रेज़ियोडिमियम युक्त दुर्लभ पृथ्वी पॉलिशिंग पाउडर लाल भूरे रंग का दिखाई देगा, जिसे "लाल पाउडर" भी कहा जाता है, लेकिन यह लाल रंग आयरन ऑक्साइड लाल नहीं है, लेकिन प्रेज़ियोडिमियम ऑक्साइड की उपस्थिति के कारण, दुर्लभ पृथ्वी पॉलिशिंग पाउडर का रंग गहरा हो जाता है। प्रेसियोडायमियम युक्त कोरन्डम पीसने वाले पहिये बनाने के लिए प्रेजोडायमियम का उपयोग एक नई पीसने वाली सामग्री के रूप में भी किया गया है। सफेद एल्यूमिना की तुलना में, कार्बन संरचनात्मक स्टील, स्टेनलेस स्टील और उच्च तापमान मिश्र धातुओं को पीसने पर दक्षता और स्थायित्व में 30% से अधिक सुधार किया जा सकता है। लागत कम करने के लिए, प्रेज़ियोडिमियम नियोडिमियम समृद्ध सामग्री का उपयोग अक्सर अतीत में कच्चे माल के रूप में किया जाता था, इसलिए इसका नाम प्रेज़ियोडिमियम नियोडिमियम कोरंडम ग्राइंडिंग व्हील पड़ा।

प्रेसियोडायमियम आयनों से डोप किए गए सिलिकेट क्रिस्टल का उपयोग प्रकाश स्पंदनों को कई सौ मीटर प्रति सेकंड तक धीमा करने के लिए किया गया है।

ज़िरकोनियम सिलिकेट में प्रेज़ियोडिमियम ऑक्साइड मिलाने से चमकीला पीला रंग आ जाएगा और इसे सिरेमिक रंगद्रव्य के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है - प्रेज़ियोडिमियम पीला। प्रेसियोडायमियम पीला (Zr02-Pr6Oll-Si02) को सबसे अच्छा पीला सिरेमिक रंगद्रव्य माना जाता है, जो 1000 ℃ तक स्थिर रहता है और इसका उपयोग एक बार या पुनर्जलन प्रक्रियाओं के लिए किया जा सकता है।

प्रसेओडायमियम का उपयोग ग्लास कलरेंट के रूप में भी किया जाता है, जिसमें समृद्ध रंग और बड़ी संभावनाएं हैं। चमकीले लीक हरे और स्कैलियन हरे रंगों के साथ प्रेजोडायमियम हरे ग्लास उत्पादों का उत्पादन किया जा सकता है, जिनका उपयोग हरे फिल्टर और कला और शिल्प ग्लास के उत्पादन के लिए भी किया जा सकता है। ग्लास में प्रेज़ियोडिमियम ऑक्साइड और सेरियम ऑक्साइड मिलाकर वेल्डिंग के लिए चश्मे के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। प्रेसियोडायमियम सल्फाइड का उपयोग हरे प्लास्टिक रंग के रूप में भी किया जा सकता है।