જાદુઈ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ - પ્રસોડીમિયમ

પ્રાસોડીમિયમરાસાયણિક તત્વોના સામયિક કોષ્ટકમાં લેન્થેનાઇડ તત્વ ત્રીજા ક્રમનું સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં છે, જેની પોપડામાં વિપુલતા 9.5 પીપીએમ છે, જે ફક્તસેરિયમ, યટ્રીયમ,લેન્થેનમ, અનેસ્કેન્ડિયમ. દુર્લભ પૃથ્વીઓમાં તે પાંચમું સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં તત્વ છે. પણ તેના નામની જેમ,પ્રાસોડીમિયમદુર્લભ પૃથ્વી પરિવારનો એક સરળ અને શણગાર વગરનો સભ્ય છે.

સીએફ ઔર વોન વેલ્સબેકે ૧૮૮૫માં પ્રાસોડીમિયમ શોધ્યું.

૧૭૫૧માં, સ્વીડિશ ખનિજશાસ્ત્રી એક્સેલ ફ્રેડ્રિક ક્રોન્સ્ટેડને બાસ્ટન ખાણકામ વિસ્તારમાં એક ભારે ખનિજ મળ્યું, જેને પાછળથી સેરાઇટ નામ આપવામાં આવ્યું. ત્રીસ વર્ષ પછી, ખાણના માલિક પરિવારના પંદર વર્ષના વિલ્હેમ હિસિંગરે તેના નમૂનાઓ કાર્લ શીલેને મોકલ્યા, પરંતુ તેને કોઈ નવા તત્વો મળ્યા નહીં. ૧૮૦૩માં, સિંગર લુહાર બન્યા પછી, તે જેન્સ જેકબ બર્ઝેલિયસ સાથે ખાણકામ ક્ષેત્રમાં પાછો ફર્યો અને એક નવો ઓક્સાઇડ, વામન ગ્રહ સેરેસ અલગ કર્યો, જે તેમણે બે વર્ષ પહેલાં શોધ્યો હતો. સેરિયાને જર્મનીમાં માર્ટિન હેનરિક ક્લાપ્રોથ દ્વારા સ્વતંત્ર રીતે અલગ કરવામાં આવ્યું હતું.

૧૮૩૯ અને ૧૮૪૩ ની વચ્ચે, સ્વીડિશ સર્જન અને રસાયણશાસ્ત્રી કાર્લ ગુસ્તાફ મોસાન્ડેરે શોધ્યું કેસેરિયમ ઓક્સાઇડઓક્સાઇડનું મિશ્રણ હતું. તેમણે બે અન્ય ઓક્સાઇડને અલગ કર્યા, જેને તેમણે લેન્થાના અને ડિડીમિયા "ડિડીમિયા" (ગ્રીકમાં જેનો અર્થ "જોડિયા" થાય છે) કહે છે. તેમણે આંશિક રીતે વિઘટિત કર્યુંસેરિયમ નાઈટ્રેટહવામાં શેકીને નમૂના લો, અને પછી ઓક્સાઇડ મેળવવા માટે તેને પાતળા નાઈટ્રિક એસિડથી સારવાર આપો. તેથી આ ઓક્સાઇડ બનાવતી ધાતુઓને નામ આપવામાં આવ્યું છેલેન્થેનમઅનેપ્રાસોડીમિયમ.

૧૮૮૫માં, ઓસ્ટ્રિયન સીએફ ઓઅર વોન વેલ્સબેક, જેમણે થોરિયમ સેરિયમ વેપર લેમ્પ ગૉઝ કવરની શોધ કરી હતી, તેમણે "પ્રાસીઓડીમિયમ નિયોડીમિયમ", "જોડાણવાળા જોડિયા" ને સફળતાપૂર્વક અલગ કર્યા, જેમાંથી લીલા પ્રાસીઓડીમિયમ મીઠું અને ગુલાબી રંગના નિયોડીમિયમ મીઠું અલગ કરવામાં આવ્યા અને બે નવા તત્વો હોવાનું નક્કી કરવામાં આવ્યું. એકનું નામ "પ્રાસીઓડીમિયમ" છે, જે ગ્રીક શબ્દ પ્રાસોન પરથી આવ્યો છે, જેનો અર્થ લીલો સંયોજન થાય છે કારણ કે પ્રાસીઓડીમિયમ ખારા પાણીનું દ્રાવણ તેજસ્વી લીલો રંગ રજૂ કરશે; બીજા તત્વનું નામ "નિયોડીમિયમ"જોડાયેલા જોડિયા" ના સફળ અલગ થવાથી તેઓ સ્વતંત્ર રીતે તેમની પ્રતિભા દર્શાવી શક્યા.

પ્રાસોડીમિયમ ધાતુ

ચાંદીની સફેદ ધાતુ, નરમ અને નરમ. પ્રાસોડીમિયમ ઓરડાના તાપમાને ષટ્કોણ સ્ફટિક માળખું ધરાવે છે. હવામાં કાટ પ્રતિકાર લેન્થેનમ, સેરિયમ, નિયોડીમિયમ અને યુરોપિયમ કરતાં વધુ મજબૂત હોય છે, પરંતુ જ્યારે હવાના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે નાજુક કાળા ઓક્સાઇડનો એક સ્તર ઉત્પન્ન થાય છે, અને એક સેન્ટીમીટર કદનો પ્રાસોડીમિયમ ધાતુનો નમૂનો લગભગ એક વર્ષમાં સંપૂર્ણપણે કાટ ખાઈ જાય છે.

મોટાભાગનાની જેમદુર્લભ પૃથ્વી તત્વો, પ્રાસોડીમિયમ +3 ઓક્સિડેશન સ્થિતિ બનાવવાની શક્યતા સૌથી વધુ છે, જે જલીય દ્રાવણમાં તેની એકમાત્ર સ્થિર સ્થિતિ છે. કેટલાક જાણીતા ઘન સંયોજનોમાં પ્રાસોડીમિયમ +4 ઓક્સિડેશન સ્થિતિમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને મેટ્રિક્સ વિભાજનની સ્થિતિમાં, તે લેન્થેનાઇડ તત્વોમાં એક અનન્ય +5 ઓક્સિડેશન સ્થિતિ સુધી પહોંચી શકે છે.

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

પ્રાસોડીમિયમ 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, બધા પાંચ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ સંયોજક ઇલેક્ટ્રોન તરીકે થઈ શકે છે, પરંતુ પાંચ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ કરવા માટે આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓની જરૂર પડે છે. સામાન્ય રીતે, પ્રાસોડીમિયમ તેના સંયોજનોમાં ફક્ત ત્રણ કે ચાર ઇલેક્ટ્રોન ઉત્સર્જિત કરે છે. પ્રાસોડીમિયમ એ પહેલું લેન્થેનાઇડ તત્વ છે જે ઇલેક્ટ્રોનિક રૂપરેખાંકન ધરાવે છે જે Aufbau સિદ્ધાંતને અનુરૂપ છે. તેના 4f ભ્રમણકક્ષામાં 5d ભ્રમણકક્ષા કરતા ઓછી ઉર્જા સ્તર છે, જે લેન્થેનમ અને સેરિયમ પર લાગુ પડતું નથી, કારણ કે 4f ભ્રમણકક્ષાનું અચાનક સંકોચન લેન્થેનમ પછી થાય છે અને સેરિયમમાં 5d શેલને રોકી રાખવા માટે પૂરતું નથી. તેમ છતાં, ઘન પ્રાસોડીમિયમ [Xe] 4f25d16s2 રૂપરેખાંકન દર્શાવે છે, જ્યાં 5d શેલમાં એક ઇલેક્ટ્રોન અન્ય તમામ ત્રિસંયોજક લેન્થેનાઇડ તત્વો (યુરોપિયમ અને યટરબિયમ સિવાય, જે ધાતુની સ્થિતિમાં દ્વિસંયોજક છે) જેવું લાગે છે.

મોટાભાગના લેન્થેનાઇડ તત્વોની જેમ, પ્રાસોડીમિયમ સામાન્ય રીતે ફક્ત ત્રણ ઇલેક્ટ્રોનનો ઉપયોગ સંયોજક ઇલેક્ટ્રોન તરીકે કરે છે, અને બાકીના 4f ઇલેક્ટ્રોન મજબૂત બંધનકર્તા અસર ધરાવે છે: આનું કારણ એ છે કે 4f ભ્રમણકક્ષા ઇલેક્ટ્રોનના નિષ્ક્રિય ઝેનોન કોરમાંથી પસાર થાય છે અને ન્યુક્લિયસ સુધી પહોંચે છે, ત્યારબાદ 5d અને 6s આવે છે, અને આયનીય ચાર્જના વધારા સાથે વધે છે. જો કે, પ્રાસોડીમિયમ હજુ પણ ચોથા અને ક્યારેક ક્યારેક પાંચમા સંયોજક ઇલેક્ટ્રોનને ગુમાવવાનું ચાલુ રાખી શકે છે, કારણ કે તે લેન્થેનાઇડ સિસ્ટમમાં ખૂબ જ વહેલા દેખાય છે, જ્યાં પરમાણુ ચાર્જ હજુ પણ પૂરતો ઓછો હોય છે, અને 4f સબશેલ ઊર્જા એટલી ઊંચી હોય છે કે વધુ સંયોજક ઇલેક્ટ્રોનને દૂર કરી શકાય.

પ્રાસોડીમિયમ અને બધા લેન્થેનાઇડ તત્વો (સિવાય કેલેન્થેનમ, યટરબિયમઅનેલ્યુટેટીયમ, કોઈ જોડી વગરના 4f ઇલેક્ટ્રોન નથી) ઓરડાના તાપમાને પેરામેગ્નેટિઝમ છે. અન્ય દુર્લભ પૃથ્વી ધાતુઓથી વિપરીત જે નીચા તાપમાને એન્ટિફેરોમેગ્નેટિક અથવા ફેરોમેગ્નેટિક ક્રમ દર્શાવે છે, પ્રાસોડીમિયમ 1K થી ઉપરના બધા તાપમાને પેરામેગ્નેટિઝમ છે.

પ્રસોડીમિયમનો ઉપયોગ

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

પ્રાસોડીમિયમ નિયોડીમિયમ એલોય((પ્રાસિઓડીમિયમ નિયોડીમિયમ ધાતુ)એક સ્વતંત્ર ઉત્પાદન બની ગયું છે, જેનો ઉપયોગ કાયમી ચુંબક સામગ્રી અને નોન-ફેરસ મેટલ એલોય માટે ફેરફાર ઉમેરણ બંને તરીકે થઈ શકે છે. Y ઝીઓલાઇટ મોલેક્યુલર ચાળણીમાં પ્રાસોડીમિયમ નિયોડીમિયમ કોન્સન્ટ્રેટ ઉમેરીને પેટ્રોલિયમ ક્રેકીંગ ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિ, પસંદગી અને સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકાય છે. પ્લાસ્ટિક ફેરફાર ઉમેરણ તરીકે, પોલીટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન (PTFE) માં પ્રાસોડીમિયમ નિયોડીમિયમ સંવર્ધન ઉમેરવાથી PTFE ના વસ્ત્રો પ્રતિકારમાં નોંધપાત્ર સુધારો થઈ શકે છે.

દુર્લભ પૃથ્વીઆજે દુર્લભ પૃથ્વીના ઉપયોગ માટે કાયમી ચુંબક સામગ્રી સૌથી લોકપ્રિય ક્ષેત્ર છે. ફક્ત પ્રાસોડીમિયમ કાયમી ચુંબક સામગ્રી તરીકે ઉત્કૃષ્ટ નથી, પરંતુ તે એક ઉત્તમ સિનર્જિસ્ટિક તત્વ છે જે ચુંબકીય ગુણધર્મોને સુધારી શકે છે. યોગ્ય માત્રામાં પ્રાસોડીમિયમ ઉમેરવાથી કાયમી ચુંબક સામગ્રીના પ્રદર્શનમાં અસરકારક રીતે સુધારો થઈ શકે છે. તે એન્ટીઑકિસડન્ટ કામગીરી (હવા કાટ પ્રતિકાર) અને ચુંબકના યાંત્રિક ગુણધર્મોને પણ સુધારી શકે છે, અને વિવિધ ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો અને મોટર્સમાં તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.

પ્રાસોડીમિયમનો ઉપયોગ સામગ્રીને ગ્રાઇન્ડીંગ અને પોલિશ કરવા માટે પણ થઈ શકે છે. જેમ આપણે બધા જાણીએ છીએ, શુદ્ધ સેરિયમ આધારિત પોલિશિંગ પાવડર સામાન્ય રીતે આછો પીળો હોય છે, જે ઓપ્ટિકલ ગ્લાસ માટે ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી પોલિશિંગ સામગ્રી છે, અને તેણે આયર્ન ઓક્સાઇડ લાલ પાવડરનું સ્થાન લીધું છે જેમાં ઓછી પોલિશિંગ કાર્યક્ષમતા હોય છે અને ઉત્પાદન વાતાવરણને પ્રદૂષિત કરે છે. લોકોએ શોધી કાઢ્યું છે કે પ્રાસોડીમિયમમાં સારી પોલિશિંગ ગુણધર્મો છે. પ્રાસોડીમિયમ ધરાવતો રેર અર્થ પોલિશિંગ પાવડર લાલ રંગનો ભૂરો દેખાશે, જેને "લાલ પાવડર" તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, પરંતુ આ લાલ રંગ આયર્ન ઓક્સાઇડ લાલ નથી, પરંતુ પ્રાસોડીમિયમ ઓક્સાઇડની હાજરીને કારણે, દુર્લભ પૃથ્વી પોલિશિંગ પાવડરનો રંગ ઘાટો થઈ જાય છે. પ્રાસોડીમિયમ ધરાવતા કોરન્ડમ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ્સ બનાવવા માટે પ્રાસોડીમિયમનો 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, ભૂતકાળમાં પ્રાસોડીમિયમ નિયોડીમિયમ સમૃદ્ધ સામગ્રીનો ઉપયોગ ઘણીવાર કાચા માલ તરીકે થતો હતો, તેથી તેનું નામ પ્રાસોડીમિયમ નિયોડીમિયમ કોરન્ડમ ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ છે.

પ્રકાશના ધબકારાને પ્રતિ સેકન્ડ કેટલાક સો મીટર સુધી ધીમો કરવા માટે, પ્રાસોડીમિયમ આયનોથી ભરેલા સિલિકેટ સ્ફટિકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.

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

પ્રાસોડીમિયમનો ઉપયોગ કાચના રંગ તરીકે પણ થાય છે, જેમાં સમૃદ્ધ રંગો અને મોટી સંભાવનાઓ છે. તેજસ્વી લીક લીલા અને સ્કેલિયન લીલા રંગોવાળા પ્રાસોડીમિયમ લીલા કાચના ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન કરી શકાય છે, જેનો ઉપયોગ લીલા ફિલ્ટર બનાવવા માટે અને કલા અને હસ્તકલા કાચ માટે પણ થઈ શકે છે. કાચમાં પ્રાસોડીમિયમ ઓક્સાઇડ અને સેરિયમ ઓક્સાઇડ ઉમેરવાથી વેલ્ડીંગ માટે ગોગલ્સ તરીકે ઉપયોગ કરી શકાય છે. પ્રાસોડીમિયમ સલ્ફાઇડનો ઉપયોગ લીલા પ્લાસ્ટિક રંગ તરીકે પણ થઈ શકે છે.