જાદુઈ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ - પ્રાસોડીમિયમ

પ્રાસોડીમિયમરાસાયણિક તત્ત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં ત્રીજું સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં લેન્થેનાઇડ તત્વ છે, જે પોપડામાં 9.5 પીપીએમની વિપુલતા સાથે છે, જે માત્ર કરતાં ઓછું છેસેરિયમ, યટ્રીયમ,લેન્થેનમ, અનેસ્કેન્ડિયમ. તે દુર્લભ પૃથ્વીમાં પાંચમું સૌથી વધુ વિપુલ તત્વ છે. પણ તેના નામની જેમ જ,praseodymiumદુર્લભ પૃથ્વી પરિવારનો એક સરળ અને શણગાર વિનાનો સભ્ય છે.

CF Auer Von Welsbach એ 1885 માં praseodymium ની શોધ કરી.

1751 માં, સ્વીડિશ ખનિજશાસ્ત્રી એક્સેલ ફ્રેડ્રિક ક્રોન્સ્ટેટને બાસ્ટન ä ના ખાણ વિસ્તારમાં ભારે ખનીજ મળી આવ્યું હતું, જેને પાછળથી સેરીટે નામ આપવામાં આવ્યું હતું. ત્રીસ વર્ષ પછી, ખાણની માલિકી ધરાવતા પરિવારમાંથી પંદર વર્ષના વિલ્હેમ હિસિંગરે તેના નમૂના કાર્લ શેલીને મોકલ્યા, પરંતુ તેને કોઈ નવા તત્વો મળ્યા ન હતા. 1803 માં, સિંગર લુહાર બન્યા પછી, તે Jöns જેકબ બર્ઝેલિયસ સાથે ખાણકામ વિસ્તારમાં પાછો ફર્યો અને એક નવો ઓક્સાઈડ, વામન ગ્રહ સેરેસ, જે તેઓએ બે વર્ષ પહેલાં શોધ્યો હતો, અલગ કર્યો. સેરિયાને જર્મનીમાં માર્ટિન હેનરિક ક્લાપ્રોથ દ્વારા સ્વતંત્ર રીતે અલગ કરવામાં આવ્યા હતા.

1839 અને 1843 ની વચ્ચે, સ્વીડિશ સર્જન અને રસાયણશાસ્ત્રી કાર્લ ગુસ્તાફ મોસાન્ડરે શોધ્યું કેસેરિયમ ઓક્સાઇડઓક્સાઇડનું મિશ્રણ હતું. તેણે અન્ય બે ઓક્સાઈડને અલગ કર્યા, જેને તે લેન્થાના અને ડીડીમિયા "ડીડીમિયા" (ગ્રીકમાં "જોડિયા") કહે છે. તેણે આંશિક રીતે વિઘટન કર્યુંસીરિયમ નાઈટ્રેટતેને હવામાં શેકીને નમૂના લો, અને પછી ઓક્સાઇડ મેળવવા માટે તેને પાતળું નાઈટ્રિક એસિડ વડે સારવાર કરો. આ ઓક્સાઇડ બનાવતી ધાતુઓને તેથી નામ આપવામાં આવ્યું છેલેન્થેનમઅનેpraseodymium.

1885માં, CF Auer Von Welsbach, એક ઑસ્ટ્રિયન કે જેમણે થોરિયમ સેરિયમ વેપર લેમ્પ ગૉઝ કવરની શોધ કરી હતી, તેણે સફળતાપૂર્વક “પ્રાસિયોડીમિયમ નિયોડીમિયમ”, “જોડાં જોડાયેલા જોડિયા” ને અલગ કર્યા, જેમાંથી લીલું પ્રાસેઓડીમિયમ મીઠું અને ગુલાબ રંગનું નિયોડીમિયમ મીઠું અલગ કરીને નક્કી કરવામાં આવ્યું. બે નવા તત્વો. એકનું નામ “પ્રાસિયોડીમિયમ” છે, જે ગ્રીક શબ્દ પ્રાસોન પરથી આવ્યો છે, જેનો અર્થ થાય છે લીલો સંયોજન કારણ કે પ્રાસીઓડીમિયમ ખારા પાણીનું દ્રાવણ તેજસ્વી લીલો રંગ રજૂ કરશે; બીજા તત્વનું નામ છે “નિયોડીમિયમ" "જોડિયા જોડાઓ" ના સફળ વિભાજનથી તેઓ સ્વતંત્ર રીતે તેમની પ્રતિભા પ્રદર્શિત કરી શક્યા.

પ્રાસોડીમિયમ મેટલ

ચાંદીની સફેદ ધાતુ, નરમ અને નરમ. ઓરડાના તાપમાને પ્રાસોડીમિયમમાં ષટ્કોણ સ્ફટિકનું માળખું હોય છે. હવામાં કાટ પ્રતિકાર લેન્થેનમ, સેરિયમ, નિયોડીમિયમ અને યુરોપિયમ કરતાં વધુ મજબૂત છે, પરંતુ જ્યારે હવાના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે નાજુક કાળા ઓક્સાઇડનો એક સ્તર ઉત્પન્ન થાય છે, અને એક સેન્ટીમીટર કદના પ્રેસોડીમિયમ ધાતુના નમૂના લગભગ એક વર્ષમાં સંપૂર્ણપણે કાટ જાય છે.

સૌથી વધુ ગમે છેદુર્લભ પૃથ્વી તત્વો, પ્રાસીઓડીમિયમ એ +3 ઓક્સિડેશન સ્થિતિ બનાવવાની સૌથી વધુ સંભાવના છે, જે જલીય દ્રાવણમાં તેની એકમાત્ર સ્થિર સ્થિતિ છે. કેટલાક જાણીતા નક્કર સંયોજનોમાં પ્રાસોડીમિયમ +4 ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને મેટ્રિક્સ વિભાજનની સ્થિતિમાં, તે લેન્થેનાઇડ તત્વોમાં અનન્ય +5 ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં પહોંચી શકે છે.

જલીય પ્રસિયોડીમિયમ આયન એ ચાર્ટ્ર્યુઝ છે, અને પ્રસિયોડીમિયમના ઘણા ઔદ્યોગિક ઉપયોગોમાં પ્રકાશ સ્ત્રોતોમાં પીળા પ્રકાશને ફિલ્ટર કરવાની તેની ક્ષમતાનો સમાવેશ થાય છે.

Praseodymium ઇલેક્ટ્રોનિક લેઆઉટ

ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્સર્જન:

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

પ્રાસોડીમિયમના 59 ઇલેક્ટ્રોન [Xe] 4f36s2 તરીકે ગોઠવાયેલા છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, તમામ પાંચ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન તરીકે થઈ શકે છે, પરંતુ તમામ પાંચ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનના ઉપયોગ માટે આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓની જરૂર છે. સામાન્ય રીતે, praseodymium તેના સંયોજનોમાં માત્ર ત્રણ કે ચાર ઈલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન કરે છે. પ્રાસોડીમિયમ એ ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખા સાથેનું પ્રથમ લેન્થેનાઇડ તત્વ છે જે ઓફબાઉ સિદ્ધાંતને અનુરૂપ છે. તેના 4f ઓર્બિટલમાં 5d ઓર્બિટલ કરતાં નીચું ઉર્જા સ્તર છે, જે લેન્થેનમ અને સેરિયમને લાગુ પડતું નથી, કારણ કે 4f ઓર્બિટલનું અચાનક સંકોચન લેન્થેનમ પછી થતું નથી અને તે સેરિયમમાં 5d શેલને રોકી રાખવા માટે પૂરતું નથી. તેમ છતાં, નક્કર praseodymium એક [Xe] 4f25d16s2 રૂપરેખા દર્શાવે છે, જ્યાં 5d શેલમાં એક ઇલેક્ટ્રોન અન્ય તમામ ત્રિસંયોજક લેન્થેનાઇડ તત્વો (યુરોપિયમ અને યટરબિયમ સિવાય, જે ધાતુની અવસ્થામાં દ્વિભાષી છે) જેવું લાગે છે.

મોટાભાગના લેન્થેનાઇડ તત્વોની જેમ, પ્રાસીઓડીમિયમ સામાન્ય રીતે વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન તરીકે માત્ર ત્રણ ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ કરે છે, અને બાકીના 4f ઇલેક્ટ્રોન મજબૂત બંધનકર્તા અસર ધરાવે છે: આ એટલા માટે છે કારણ કે 4f ભ્રમણકક્ષા ન્યુક્લિયસ સુધી પહોંચવા માટે ઇલેક્ટ્રોનના નિષ્ક્રિય ઝેનોન કોરમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારબાદ 5d અને 6s. , અને આયનીય ચાર્જના વધારા સાથે વધે છે. જો કે, પ્રસિયોડીમિયમ હજુ પણ ચોથા અને પ્રસંગોપાત પાંચમા સંયોજક ઈલેક્ટ્રોનને ગુમાવવાનું ચાલુ રાખી શકે છે, કારણ કે તે લેન્થેનાઈડ સિસ્ટમમાં ખૂબ જ વહેલું દેખાય છે, જ્યાં પરમાણુ ચાર્જ હજુ પણ પૂરતો ઓછો છે, અને 4f સબશેલ ઊર્જા તેને દૂર કરવા માટે પૂરતી ઊંચી છે. વધુ વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોન.

પ્રાસોડીમિયમ અને તમામ લેન્થેનાઇડ તત્વો (સિવાયલેન્થેનમ, ytterbiumઅનેલ્યુટેટીયમ, ત્યાં કોઈ જોડી વગરના 4f ઇલેક્ટ્રોન નથી) ઓરડાના તાપમાને પેરામેગ્નેટિઝમ છે. નીચા તાપમાને એન્ટિફેરોમેગ્નેટિક અથવા ફેરોમેગ્નેટિક ક્રમ પ્રદર્શિત કરતી અન્ય દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓથી વિપરીત, 1K ની ઉપરના તમામ તાપમાને praseodymium એ પેરામેગ્નેટિઝમ છે.

પ્રાસોડીમિયમની અરજી

પ્રાસોઓડીમિયમનો ઉપયોગ મોટે ભાગે મિશ્ર દુર્લભ પૃથ્વીના સ્વરૂપમાં થાય છે, જેમ કે ધાતુની સામગ્રી, રાસાયણિક ઉત્પ્રેરક, કૃષિ દુર્લભ પૃથ્વી વગેરે માટે શુદ્ધિકરણ અને સુધારણા એજન્ટ તરીકે.પ્રાસોડીમિયમ નિયોડીમિયમદુર્લભ પૃથ્વી તત્વોની જોડીને અલગ કરવી સૌથી સમાન અને મુશ્કેલ છે, જેને રાસાયણિક પદ્ધતિઓ દ્વારા અલગ કરવી મુશ્કેલ છે. ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન સામાન્ય રીતે નિષ્કર્ષણ અને આયન વિનિમય પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરે છે. જો તેઓને સમૃદ્ધ પ્રાસેઓડીમિયમ નિયોડીમિયમના રૂપમાં જોડીમાં ઉપયોગમાં લેવામાં આવે તો, તેમની સમાનતાનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ કરી શકાય છે, અને કિંમત પણ એક તત્વ ઉત્પાદનો કરતાં સસ્તી છે.

પ્રાસોડીમિયમ નિયોડીમિયમ એલોય(પ્રાસેઓડીમિયમ નિયોડીમિયમ મેટલ)એક સ્વતંત્ર ઉત્પાદન બની ગયું છે, જેનો ઉપયોગ કાયમી ચુંબક સામગ્રી અને નોન-ફેરસ મેટલ એલોય માટે ફેરફાર એડિટિવ બંને તરીકે થઈ શકે છે. પેટ્રોલિયમ ક્રેકિંગ ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિ, પસંદગી અને સ્થિરતા Y ઝીયોલાઇટ મોલેક્યુલર ચાળણીમાં પ્રાસેઓડીમિયમ નિયોડીમિયમ કોન્સન્ટ્રેટ ઉમેરીને સુધારી શકાય છે. પ્લાસ્ટિક મોડિફિકેશન એડિટિવ તરીકે, પોલિટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન (PTFE) માં પ્રાસોડીમિયમ નિયોડીમિયમ સંવર્ધન ઉમેરવાથી PTFE ના વસ્ત્રો પ્રતિકારમાં નોંધપાત્ર સુધારો થઈ શકે છે.

દુર્લભ પૃથ્વીકાયમી ચુંબક સામગ્રી એ આજે ​​દુર્લભ પૃથ્વી એપ્લિકેશનનું સૌથી લોકપ્રિય ક્ષેત્ર છે. એકલા પ્રેસોડીમિયમ કાયમી ચુંબક સામગ્રી તરીકે ઉત્કૃષ્ટ નથી, પરંતુ તે એક ઉત્તમ સિનર્જિસ્ટિક તત્વ છે જે ચુંબકીય ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે. પ્રાસીઓડીમિયમની યોગ્ય માત્રા ઉમેરવાથી કાયમી ચુંબક સામગ્રીના પ્રભાવને અસરકારક રીતે સુધારી શકાય છે. તે એન્ટીઑકિસડન્ટ પ્રભાવ (હવા કાટ પ્રતિકાર) અને ચુંબકના યાંત્રિક ગુણધર્મોને પણ સુધારી શકે છે, અને વિવિધ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો અને મોટર્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ગ્રાઇન્ડીંગ અને પોલિશિંગ સામગ્રી માટે પણ પ્રાસોડીમિયમનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. જેમ આપણે બધા જાણીએ છીએ તેમ, શુદ્ધ સેરિયમ આધારિત પોલિશિંગ પાવડર સામાન્ય રીતે આછો પીળો હોય છે, જે ઓપ્ટિકલ ગ્લાસ માટે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી પોલિશિંગ સામગ્રી છે, અને તેણે આયર્ન ઓક્સાઇડ રેડ પાવડરનું સ્થાન લીધું છે જે ઓછી પોલિશિંગ કાર્યક્ષમતા ધરાવે છે અને ઉત્પાદન પર્યાવરણને પ્રદૂષિત કરે છે. લોકોએ શોધી કાઢ્યું છે કે પ્રેસોડીમિયમમાં સારી પોલિશિંગ ગુણધર્મો છે. પ્રાસીઓડીમિયમ ધરાવતો રેર અર્થ પોલિશિંગ પાવડર લાલ-ભૂરા રંગનો દેખાશે, જેને “રેડ પાવડર” તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, પરંતુ આ લાલ રંગ આયર્ન ઓક્સાઇડ લાલ નથી, પરંતુ પ્રાસેઓડીમિયમ ઓક્સાઈડની હાજરીને કારણે દુર્લભ પૃથ્વી પોલિશિંગ પાવડરનો રંગ ઘાટો થઈ જાય છે. કોરન્ડમ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સ બનાવવા માટે પ્રાસીઓડીમિયમનો ઉપયોગ નવી ગ્રાઇન્ડીંગ સામગ્રી તરીકે પણ કરવામાં આવ્યો છે. સફેદ એલ્યુમિનાની તુલનામાં, કાર્બન સ્ટ્રક્ચરલ સ્ટીલ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અને ઉચ્ચ-તાપમાન એલોયને ગ્રાઇન્ડ કરતી વખતે કાર્યક્ષમતા અને ટકાઉપણું 30% થી વધુ સુધારી શકાય છે. ખર્ચ ઘટાડવા માટે, પ્રાસીઓડીમિયમ નિયોડીમિયમ સમૃદ્ધ સામગ્રીનો ઉપયોગ ભૂતકાળમાં કાચા માલ તરીકે થતો હતો, તેથી તેનું નામ પ્રાસોડીયમ નિયોડીમિયમ કોરન્ડમ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ પડ્યું.

પ્રેસોડીમિયમ આયનો સાથે ડોપ કરાયેલા સિલિકેટ સ્ફટિકોનો ઉપયોગ પ્રકાશના ધબકારા ધીમો કરવા માટે સેકન્ડ દીઠ કેટલાક સો મીટર સુધી કરવામાં આવે છે.

ઝિર્કોનિયમ સિલિકેટમાં પ્રસિયોડીમિયમ ઓક્સાઈડ ઉમેરવાથી તે તેજસ્વી પીળો થઈ જશે અને તેનો ઉપયોગ સિરામિક પિગમેન્ટ તરીકે થઈ શકે છે - પ્રસિયોડીમિયમ પીળો. Praseodymium પીળો (Zr02-Pr6Oll-Si02) શ્રેષ્ઠ પીળો સિરામિક રંગદ્રવ્ય માનવામાં આવે છે, જે 1000 ℃ સુધી સ્થિર રહે છે અને તેનો ઉપયોગ એક વખત અથવા રિબર્નિંગ પ્રક્રિયાઓ માટે થઈ શકે છે.

પ્રાસોઓડીમિયમનો ઉપયોગ કાચના કલરન્ટ તરીકે પણ થાય છે, જેમાં સમૃદ્ધ રંગો અને મહાન સંભવિત બજાર છે. બ્રાઈટ લીક ગ્રીન અને સ્કેલિયન ગ્રીન કલર્સ સાથે પ્રાસોડીમિયમ ગ્રીન ગ્લાસ પ્રોડક્ટ્સનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે, જેનો ઉપયોગ ગ્રીન ફિલ્ટર્સ અને આર્ટ અને ક્રાફ્ટ ગ્લાસ માટે પણ થઈ શકે છે. કાચમાં praseodymium oxide અને cerium oxide ઉમેરીને વેલ્ડીંગ માટે ગોગલ્સ તરીકે વાપરી શકાય છે. પ્રાસોડીમિયમ સલ્ફાઇડનો ઉપયોગ લીલા પ્લાસ્ટિક કલરન્ટ તરીકે પણ થઈ શકે છે.