જાદુઈ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ: થુલિયમ

ની અણુ સંખ્યાથુલિયમ તત્વ69 છે અને તેનું અણુ વજન 168.93421 છે. પૃથ્વીના પોપડામાં તેનું પ્રમાણ 100000 ના બે તૃતીયાંશ છે, જે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોમાં સૌથી ઓછું વિપુલ પ્રમાણમાં તત્વ છે. તે મુખ્યત્વે સિલિકો બેરિલિયમ યટ્રીયમ ઓર, કાળા દુર્લભ પૃથ્વી સોનાના અયસ્ક, ફોસ્ફરસ યટ્રીયમ ઓર અને મોનાઝાઇટમાં જોવા મળે છે. મોનાઝાઇટમાં દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોનો સમૂહ અપૂર્ણાંક સામાન્ય રીતે 50% સુધી પહોંચે છે, જેમાં થુલિયમ 0.007% હિસ્સો ધરાવે છે. કુદરતી સ્થિર આઇસોટોપ ફક્ત થુલિયમ 169 છે. ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા પાવર ઉત્પાદન પ્રકાશ સ્ત્રોતો, લેસર, ઉચ્ચ-તાપમાન સુપરકન્ડક્ટર અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ઇતિહાસ શોધવો

શોધનાર: પીટી ક્લેવ

૧૮૭૮માં શોધાયેલ

૧૮૪૨માં મોસેન્ડરે યટ્રીયમ પૃથ્વીથી એર્બિયમ પૃથ્વી અને ટર્બિયમ પૃથ્વીને અલગ કર્યા પછી, ઘણા રસાયણશાસ્ત્રીઓએ સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને ઓળખ્યું કે તેઓ કોઈ તત્વના શુદ્ધ ઓક્સાઇડ નથી, જેનાથી રસાયણશાસ્ત્રીઓને તેમને અલગ કરવાનું ચાલુ રાખવા માટે પ્રોત્સાહિત કરવામાં આવ્યા. અલગ કર્યા પછીયટરબિયમ ઓક્સાઇડઅનેસ્કેન્ડિયમ ઓક્સાઇડ૧૮૭૯માં, ક્લિફે ઓક્સિડાઇઝ્ડ બાઈટમાંથી બે નવા એલિમેન્ટલ ઓક્સાઇડ અલગ કર્યા. તેમાંથી એકને સ્કેન્ડિનેવિયન દ્વીપકલ્પ (થુલિયા) માં ક્લિફના વતનનું સ્મરણ કરવા માટે થુલિયમ નામ આપવામાં આવ્યું, જેમાં તત્વ પ્રતીક તુ અને હવે ત્મ છે. થુલિયમ અને અન્ય દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોની શોધ સાથે, દુર્લભ પૃથ્વી તત્વ શોધના ત્રીજા તબક્કાનો બીજો ભાગ પૂર્ણ થઈ ગયો છે.

ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન

ઇલેક્ટ્રોન રૂપરેખાંકન
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f13

ધાતુ

થુલિયમતે ચાંદીની સફેદ ધાતુ છે જેમાં નરમતા છે અને તેની નરમ રચનાને કારણે તેને છરીથી કાપી શકાય છે; ગલનબિંદુ ૧૫૪૫ ° સે, ઉત્કલનબિંદુ ૧૯૪૭ ° સે, ઘનતા ૯.૩૨૦૮.

થુલિયમ હવામાં પ્રમાણમાં સ્થિર છે;થુલિયમ ઓક્સાઇડઆછો લીલો સ્ફટિક છે. મીઠું (દ્વિભાજક મીઠું) ઓક્સાઇડ બધા આછા લીલા રંગના હોય છે.

અરજી

થુલિયમ ખૂબ જ દુર્લભ અને મોંઘુ હોવા છતાં, તેનો ઉપયોગ ખાસ ક્ષેત્રોમાં થાય છે.

ઉચ્ચ તીવ્રતાવાળા ડિસ્ચાર્જ પ્રકાશ સ્ત્રોત

થુલિયમના સ્પેક્ટ્રમનો ઉપયોગ કરવાના ઉદ્દેશ્ય સાથે, થુલિયમને ઘણીવાર ઉચ્ચ-શુદ્ધતાવાળા હલાઇડ્સ (સામાન્ય રીતે થુલિયમ બ્રોમાઇડ) ના સ્વરૂપમાં ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા સ્રાવ પ્રકાશ સ્ત્રોતોમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. 

લેસર

થ્રી ડોપેડ યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ (Ho: Cr: Tm: YAG) સોલિડ-સ્ટેટ પલ્સ લેસર યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટમાં થુલિયમ આયન, ક્રોમિયમ આયન અને હોલ્મિયમ આયનનો ઉપયોગ કરીને ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, જે 2097 nm ની તરંગલંબાઇ ઉત્સર્જિત કરી શકે છે; તેનો લશ્કરી, તબીબી અને હવામાન ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. થુલિયમ ડોપેડ યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ (Tm: YAG) સોલિડ-સ્ટેટ પલ્સ લેસર દ્વારા ઉત્સર્જિત લેસરની તરંગલંબાઇ 1930 nm થી 2040 nm સુધીની હોય છે. પેશીઓની સપાટી પર એબ્લેશન ખૂબ અસરકારક છે, કારણ કે તે હવા અને પાણી બંનેમાં ગંઠાઈ જવાને ખૂબ ઊંડા થવાથી અટકાવી શકે છે. આનાથી થુલિયમ લેસરોમાં મૂળભૂત લેસર સર્જરીમાં ઉપયોગ માટે મોટી સંભાવના છે. થુલિયમ લેસર તેની ઓછી ઉર્જા અને ભેદન શક્તિને કારણે પેશીઓની સપાટીને એબ્લેટ કરવામાં ખૂબ અસરકારક છે, અને ઊંડા ઘા કર્યા વિના કોગ્યુલેટ કરી શકે છે. આનાથી થુલિયમ લેસરોને લેસર સર્જરીમાં ઉપયોગ માટે મોટી સંભાવના છે.

થુલિયમ ડોપ્ડ લેસર

એક્સ-રે સ્ત્રોત

ઊંચી કિંમત હોવા છતાં, થુલિયમ ધરાવતા પોર્ટેબલ એક્સ-રે ઉપકરણોનો પરમાણુ પ્રતિક્રિયાઓમાં રેડિયેશન સ્ત્રોત તરીકે વ્યાપકપણે ઉપયોગ થવા લાગ્યો છે. આ રેડિયેશન સ્ત્રોતોનું આયુષ્ય લગભગ એક વર્ષ છે અને તેનો ઉપયોગ તબીબી અને દંત નિદાન સાધનો તરીકે, તેમજ માનવશક્તિ દ્વારા પહોંચવામાં મુશ્કેલ હોય તેવા યાંત્રિક અને ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકો માટે ખામી શોધ સાધનો તરીકે થઈ શકે છે. આ રેડિયેશન સ્ત્રોતોને નોંધપાત્ર રેડિયેશન સુરક્ષાની જરૂર નથી - ફક્ત થોડી માત્રામાં સીસાની જરૂર પડે છે. નજીકના કેન્સરની સારવાર માટે રેડિયેશન સ્ત્રોત તરીકે થુલિયમ 170 નો ઉપયોગ વધુને વધુ વ્યાપક બની રહ્યો છે. આ આઇસોટોપનું અર્ધ-જીવન 128.6 દિવસ અને નોંધપાત્ર તીવ્રતાની પાંચ ઉત્સર્જન રેખાઓ (7.4, 51.354, 52.389, 59.4, અને 84.253 કિલોઈલેક્ટ્રોન વોલ્ટ) છે. થુલિયમ 170 એ ચાર સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા ઔદ્યોગિક રેડિયેશન સ્ત્રોતોમાંનું એક પણ છે.

ઉચ્ચ તાપમાન સુપરકન્ડક્ટિંગ સામગ્રી

યટ્રીયમની જેમ, થુલિયમનો ઉપયોગ ઉચ્ચ-તાપમાન સુપરકન્ડક્ટર્સમાં પણ થાય છે. થુલિયમ ફેરાઇટમાં માઇક્રોવેવ સાધનોમાં વપરાતા સિરામિક ચુંબકીય સામગ્રી તરીકે સંભવિત ઉપયોગ મૂલ્ય ધરાવે છે. તેના અનન્ય સ્પેક્ટ્રમને કારણે, થુલિયમને સ્કેન્ડિયમ જેવા આર્ક લેમ્પ લાઇટિંગ પર લાગુ કરી શકાય છે, અને થુલિયમનો ઉપયોગ કરીને આર્ક લેમ્પ દ્વારા ઉત્સર્જિત લીલો પ્રકાશ અન્ય તત્વોની ઉત્સર્જન રેખાઓ દ્વારા આવરી લેવામાં આવશે નહીં. અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ હેઠળ વાદળી ફ્લોરોસેન્સ ઉત્સર્જિત કરવાની ક્ષમતાને કારણે, થુલિયમનો ઉપયોગ યુરો બેંકનોટમાં નકલ વિરોધી પ્રતીકોમાંના એક તરીકે પણ થાય છે. થુલિયમ સાથે ઉમેરવામાં આવેલા કેલ્શિયમ સલ્ફેટ દ્વારા ઉત્સર્જિત વાદળી ફ્લોરોસેન્સનો ઉપયોગ કિરણોત્સર્ગ ડોઝ શોધ માટે વ્યક્તિગત ડોસીમેટ્રીમાં થાય છે.

અન્ય એપ્લિકેશનો

તેના અનોખા સ્પેક્ટ્રમને કારણે, થુલિયમનો ઉપયોગ સ્કેન્ડિયમ જેવા આર્ક લેમ્પ લાઇટિંગમાં કરી શકાય છે, અને થુલિયમ ધરાવતા આર્ક લેમ્પ દ્વારા ઉત્સર્જિત લીલો પ્રકાશ અન્ય તત્વોની ઉત્સર્જન રેખાઓ દ્વારા આવરી લેવામાં આવશે નહીં.

થુલિયમ અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણોત્સર્ગ હેઠળ વાદળી ફ્લોરોસેન્સ ઉત્સર્જિત કરે છે, જે તેને યુરો બેંકનોટમાં નકલી વિરોધી પ્રતીકોમાંનું એક બનાવે છે.

યુવી ઇરેડિયેશન હેઠળ યુરો, સ્પષ્ટ નકલ વિરોધી નિશાનો દૃશ્યમાન સાથે