जादुई दुर्लभ पृथ्वी तत्व युरोपियम

युरोपियम, प्रतीक Eu है, और परमाणु संख्या 63 है। लैंथेनाइड के एक विशिष्ट सदस्य के रूप में, यूरोपियम में आमतौर पर +3 वैलेंस होता है, लेकिन ऑक्सीजन +2 वैलेंस भी आम है। +2 की वैलेंस अवस्था वाले यूरोपियम के कम यौगिक हैं। अन्य भारी धातुओं की तुलना में, यूरोपियम का कोई महत्वपूर्ण जैविक प्रभाव नहीं है और यह अपेक्षाकृत गैर विषैला है। यूरोपियम के अधिकांश अनुप्रयोग यूरोपियम यौगिकों के फॉस्फोरेसेंस प्रभाव का उपयोग करते हैं। यूरोपियम ब्रह्मांड में सबसे कम प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले तत्वों में से एक है; ब्रह्मांड में केवल लगभग 5 हैं × 10-8% पदार्थ यूरोपियम है।

युरोपियम मोनाज़ाइट में मौजूद है

युरोपियम की खोज

कहानी 19वीं सदी के अंत में शुरू होती है: उस समय, उत्कृष्ट वैज्ञानिकों ने परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रम का विश्लेषण करके मेंडेलीव की आवर्त सारणी में शेष रिक्तियों को व्यवस्थित रूप से भरना शुरू किया। आज के दृष्टिकोण से, यह काम मुश्किल नहीं है, और एक स्नातक छात्र इसे पूरा कर सकता है; लेकिन उस समय, वैज्ञानिकों के पास केवल कम परिशुद्धता वाले उपकरण और ऐसे नमूने थे जिन्हें शुद्ध करना मुश्किल था। इसलिए, लैंथेनाइड की खोज के पूरे इतिहास में, सभी "अर्ध" खोजकर्ता झूठे दावे करते रहे और एक-दूसरे से बहस करते रहे।

1885 में, सर विलियम क्रुक्स ने तत्व 63 का पहला लेकिन बहुत स्पष्ट संकेत नहीं खोजा: उन्होंने एक सैमरियम नमूने में एक विशिष्ट लाल वर्णक्रमीय रेखा (609 एनएम) देखी। 1892 और 1893 के बीच, गैलियम, सैमरियम और डिस्प्रोसियम के खोजकर्ता, पॉल ई माइल लेकोक डी बोइसबौड्रन ने इस बैंड की पुष्टि की और एक और हरे रंग की पट्टी (535 एनएम) की खोज की।

इसके बाद, 1896 में, यूग ई एन एनाटोल डेमार ने धैर्यपूर्वक सैमरियम ऑक्साइड को अलग किया और सैमरियम और गैडोलीनियम के बीच स्थित एक नए दुर्लभ पृथ्वी तत्व की खोज की पुष्टि की। उन्होंने 1901 में इस तत्व को सफलतापूर्वक अलग किया, जिससे खोज यात्रा का अंत हुआ: "मुझे उम्मीद है कि इस नए तत्व का नाम यूरोपियम होगा, जिसका प्रतीक Eu और परमाणु द्रव्यमान लगभग 151 होगा।"

इलेक्ट्रॉन विन्यास

इलेक्ट्रॉन विन्यास:

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f7

हालाँकि युरोपियम आमतौर पर त्रिसंयोजक होता है, लेकिन यह द्विसंयोजक यौगिक बनाने के लिए प्रवण होता है। यह घटना अधिकांश लैंथेनाइड द्वारा +3 वैलेंस यौगिकों के निर्माण से भिन्न है। द्विसंयोजक युरोपियम का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 4f7 है, क्योंकि अर्ध भरा हुआ f शेल अधिक स्थिरता प्रदान करता है, और युरोपियम (II) और बेरियम (II) समान हैं। द्विसंयोजक युरोपियम एक हल्का कम करने वाला एजेंट है जो युरोपियम (III) का यौगिक बनाने के लिए हवा में ऑक्सीकरण करता है। अवायवीय परिस्थितियों में, विशेष रूप से हीटिंग की स्थिति में, द्विसंयोजक युरोपियम पर्याप्त रूप से स्थिर होता है और कैल्शियम और अन्य क्षारीय पृथ्वी खनिजों में शामिल हो जाता है। यह आयन विनिमय प्रक्रिया "नकारात्मक युरोपियम विसंगति" का आधार है, अर्थात, चोंड्राइट की प्रचुरता की तुलना में, मोनाजाइट जैसे कई लैंथेनाइड खनिजों में कम युरोपियम सामग्री होती है। मोनाजाइट की तुलना में, बास्टनेसाइट अक्सर कम नकारात्मक युरोपियम विसंगतियों को प्रदर्शित करता है, इसलिए बास्टनेसाइट युरोपियम का मुख्य स्रोत भी है।

युरोपियम धातु

युरोपियम एक लौह-ग्रे धातु है जिसका गलनांक 822 ° C, क्वथनांक 1597 ° C और घनत्व 5.2434 g/cm³ है; यह दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में सबसे कम घनत्व वाला, सबसे नरम और सबसे अस्थिर तत्व है। युरोपियम दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में सबसे सक्रिय धातु है: कमरे के तापमान पर, यह हवा में तुरंत अपनी धात्विक चमक खो देता है और जल्दी से पाउडर में ऑक्सीकृत हो जाता है; हाइड्रोजन गैस उत्पन्न करने के लिए ठंडे पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है; युरोपियम बोरॉन, कार्बन, सल्फर, फॉस्फोरस, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन आदि के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है।

युरोपियम का अनुप्रयोग

युरोपियम सल्फेट पराबैंगनी प्रकाश के तहत लाल प्रतिदीप्ति उत्सर्जित करता है

जॉर्जेस अर्बेन, एक युवा उत्कृष्ट रसायनज्ञ, को डेमार सी के स्पेक्ट्रोस्कोपी उपकरण विरासत में मिले और उन्होंने पाया कि युरोपियम के साथ डोप किए गए यिट्रियम (III) ऑक्साइड के नमूने ने 1906 में बहुत उज्ज्वल लाल प्रकाश उत्सर्जित किया। यह युरोपियम फॉस्फोरसेंट सामग्रियों की लंबी यात्रा की शुरुआत है - जिसका उपयोग न केवल लाल प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए किया जाता है, बल्कि नीला प्रकाश भी उत्सर्जित करता है, क्योंकि Eu2+ का उत्सर्जन स्पेक्ट्रम इसी सीमा के अंतर्गत आता है।

लाल Eu3+, हरे Tb3+ और नीले Eu2+ उत्सर्जकों या उनके संयोजन से बना एक फॉस्फोर पराबैंगनी प्रकाश को दृश्य प्रकाश में परिवर्तित कर सकता है। ये सामग्रियाँ दुनिया भर के विभिन्न उपकरणों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं: एक्स-रे इंटेंसिफ़ाइंग स्क्रीन, कैथोड रे ट्यूब या प्लाज़्मा स्क्रीन, साथ ही हाल ही में ऊर्जा-बचत करने वाले फ्लोरोसेंट लैंप और प्रकाश उत्सर्जक डायोड।

त्रिसंयोजी युरोपियम के प्रतिदीप्ति प्रभाव को कार्बनिक सुगंधित अणुओं द्वारा भी संवेदनशील बनाया जा सकता है, तथा ऐसे संकुलों को विभिन्न स्थितियों में लागू किया जा सकता है, जिनमें उच्च संवेदनशीलता की आवश्यकता होती है, जैसे जालसाजी-रोधी स्याही और बारकोड।

1980 के दशक से, यूरोपियम समय-समाधानित शीत प्रतिदीप्ति विधि का उपयोग करके अत्यधिक संवेदनशील बायोफार्मास्युटिकल विश्लेषण में अग्रणी भूमिका निभा रहा है। अधिकांश अस्पतालों और चिकित्सा प्रयोगशालाओं में, इस तरह का विश्लेषण नियमित हो गया है। जैविक इमेजिंग सहित जीवन विज्ञान के अनुसंधान में, यूरोपियम और अन्य लैंथेनाइड से बने फ्लोरोसेंट जैविक जांच सर्वव्यापी हैं। सौभाग्य से, एक किलोग्राम यूरोपियम लगभग एक अरब विश्लेषणों का समर्थन करने के लिए पर्याप्त है - चीनी सरकार द्वारा हाल ही में दुर्लभ पृथ्वी निर्यात को प्रतिबंधित करने के बाद, दुर्लभ पृथ्वी तत्व भंडारण की कमी से घबराए औद्योगिक देशों को ऐसे अनुप्रयोगों के लिए समान खतरों के बारे में चिंता करने की ज़रूरत नहीं है।

यूरोपियम ऑक्साइड का उपयोग नए एक्स-रे चिकित्सा निदान प्रणाली में उत्तेजित उत्सर्जन फॉस्फोर के रूप में किया जाता है। यूरोपियम ऑक्साइड का उपयोग रंगीन लेंस और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक फ़िल्टर बनाने, चुंबकीय बुलबुला भंडारण उपकरणों के लिए, और परमाणु रिएक्टरों की नियंत्रण सामग्री, परिरक्षण सामग्री और संरचनात्मक सामग्री में भी किया जा सकता है। क्योंकि इसके परमाणु किसी भी अन्य तत्व की तुलना में अधिक न्यूट्रॉन अवशोषित कर सकते हैं, इसलिए इसे आमतौर पर परमाणु रिएक्टरों में न्यूट्रॉन अवशोषित करने के लिए एक सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।

आज की तेजी से फैलती दुनिया में, यूरोपियम के हाल ही में खोजे गए अनुप्रयोग का कृषि पर गहरा प्रभाव पड़ सकता है। वैज्ञानिकों ने पाया है कि द्विसंयोजक यूरोपियम और एकसंयोजक तांबे से युक्त प्लास्टिक सूर्य के प्रकाश के पराबैंगनी भाग को दृश्य प्रकाश में कुशलतापूर्वक परिवर्तित कर सकता है। यह प्रक्रिया काफी हरित है (यह लाल रंग का पूरक रंग है)। ग्रीनहाउस बनाने के लिए इस प्रकार के प्लास्टिक का उपयोग करने से पौधे अधिक दृश्य प्रकाश को अवशोषित कर सकते हैं और फसल की पैदावार में लगभग 10% की वृद्धि हो सकती है।

यूरोपियम को क्वांटम मेमोरी चिप्स पर भी लागू किया जा सकता है, जो एक बार में कई दिनों तक विश्वसनीय रूप से जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं। ये संवेदनशील क्वांटम डेटा को हार्ड डिस्क जैसी डिवाइस में संग्रहीत करने और पूरे देश में भेजने में सक्षम बना सकते हैं।