जादुई दुर्मिळ पृथ्वी घटक - प्रेसोडिमियम

प्रेसोडिमियमरासायनिक घटकांच्या नियतकालिक सारणीमध्ये तिसरा सर्वात विपुल लॅन्थेनाइड घटक आहे, क्रस्टमध्ये 9.5 पीपीएम विपुलता आहे, फक्त त्यापेक्षा कमीसेरियम, yttrium,लॅन्थनम, आणिस्कॅन्डियम? दुर्मिळ पृथ्वीमधील हा पाचवा सर्वात मुबलक घटक आहे. पण त्याच्या नावाप्रमाणेच,प्रेसोडिमियमदुर्मिळ पृथ्वी कुटुंबातील एक साधा आणि अप्रिय सदस्य आहे.

सीएफ ऑर वॉन वेल्सबाच यांना 1885 मध्ये प्रेसोडिमियम सापडला.

१55१ मध्ये, स्वीडिश मिनरलॉगिस्ट el क्सेल फ्रेड्रिक क्रोन्स्टेड्टला बस्टनच्या खाण क्षेत्रात एक भारी खनिज सापडले, ज्याचे नाव नंतर सेरीट असे होते. तीस वर्षांनंतर, खाणीच्या मालकीच्या कुटुंबातील पंधरा वर्षांचे विल्हेल्म हिसिंगर यांनी त्याचे नमुने कार्ल स्कीला पाठविले, परंतु त्याला कोणतेही नवीन घटक सापडले नाहीत. १3०3 मध्ये, गायक लोहार झाल्यानंतर, तो जे -एनएस जेकब बर्झेलियस यांच्यासमवेत खाण क्षेत्रात परतला आणि दोन वर्षांपूर्वी शोधून काढलेल्या बौने प्लॅनेट सेरेस या नवीन ऑक्साईडला वेगळे केले. जर्मनीतील मार्टिन हेनरिक क्लेप्रोथ यांनी सेरिया स्वतंत्रपणे विभक्त केली होती.

1839 ते 1843 दरम्यान, स्वीडिश सर्जन आणि केमिस्ट कार्ल गुस्ताफ मोसंदर यांना ते सापडलेसेरियम ऑक्साईडऑक्साईडचे मिश्रण होते. त्याने इतर दोन ऑक्साईड्स विभक्त केले, ज्याला त्याने लॅन्थाना आणि डिडिमिया “डिडिमिया” (ग्रीक भाषेत “जुळे”) म्हटले. त्याने अंशतः विघटित केलेसेरियम नायट्रेटते हवेत भाजून नमुना, आणि नंतर ऑक्साईड मिळविण्यासाठी पातळ नायट्रिक acid सिडने त्यावर उपचार केले. या ऑक्साईड्सच्या रूपात तयार केलेल्या धातूंची नावे आहेतलॅन्थनमआणिप्रेसोडिमियम.

१8585 In मध्ये, सीएफ ऑर वॉन वेल्सबाच या ऑस्ट्रेलियनने थोरियम सेरियम वाष्प दिवे गौझ कव्हरचा शोध लावला, “प्रेसोडिमियम निओडीमियम”, “एकत्रित जुळे” यशस्वीरित्या विभक्त केले, ज्यामधून ग्रीन प्रेसिओडीमियम मीठ आणि गुलाब रंगाचे निओडिमियम मीठ दोन नवीन घटक असल्याचे निश्चित केले गेले. एकाला “प्रॅसेओडीमियम” असे नाव दिले जाते, जे ग्रीक शब्द प्रॅसनमधून येते, म्हणजे हिरव्या कंपाऊंड कारण प्रेसोडिमियम मीठ पाण्याचे द्रावण एक चमकदार हिरवा रंग सादर करेल; दुसर्‍या घटकाचे नाव आहे “निओडीमियम“. “एकत्रित जुळे” च्या यशस्वी विभक्ततेमुळे त्यांना त्यांची प्रतिभा स्वतंत्रपणे प्रदर्शित करण्यास सक्षम केले.

प्रॅसेओडीमियम मेटल

चांदीची पांढरी धातू, मऊ आणि नलिका. खोलीच्या तपमानावर प्रॅसेओडीमियमची एक षटकोनी क्रिस्टल स्ट्रक्चर आहे. हवेमधील गंज प्रतिकार लॅन्थेनम, सेरियम, निओडीमियम आणि युरोपियमपेक्षा अधिक मजबूत आहे, परंतु जेव्हा हवेच्या संपर्कात येते तेव्हा नाजूक काळ्या ऑक्साईडचा एक थर तयार होतो आणि एक सेंटीमीटर आकाराचा प्रेसिओडीमियम मेटलचा नमुना सुमारे एका वर्षाच्या आत पूर्णपणे कॉरोड करतो.

बर्‍याच प्रमाणेदुर्मिळ पृथ्वी घटक, प्रासेओडीमियम बहुधा+3 ऑक्सिडेशन स्टेट तयार करण्याची शक्यता आहे, जे जलीय द्रावणांमध्ये हे एकमेव स्थिर स्थिती आहे. काही ज्ञात घन संयुगांमध्ये+4 ऑक्सिडेशन स्थितीत प्रेसोडिमियम अस्तित्त्वात आहे आणि मॅट्रिक्स विभक्ततेच्या परिस्थितीत ते लॅन्थेनाइड घटकांमधील अद्वितीय+5 ऑक्सिडेशन स्थितीत पोहोचू शकते.

जलीय प्रेसोडिमियम आयन हे चार्ट्र्यूज आहे आणि प्रेसोडिमियमच्या बर्‍याच औद्योगिक वापरामध्ये प्रकाश स्त्रोतांमध्ये पिवळ्या प्रकाश फिल्टर करण्याची क्षमता असते.

प्रेसोडिमियम इलेक्ट्रॉनिक लेआउट

इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन:

1 एस 2 2 एस 2 2 पी 6 3 एस 2 3 पी 6 4 एस 2 3 डी 10 4 पी 6 5 एस 2 4 डी 10 5 पी 66 एस 2 4 एफ 3

प्रेसोडिमियमचे 59 इलेक्ट्रॉन [Xe] 4f36S2 म्हणून व्यवस्था केलेले आहेत. सैद्धांतिकदृष्ट्या, सर्व पाच बाह्य इलेक्ट्रॉन व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन म्हणून वापरले जाऊ शकतात, परंतु पाचही बाह्य इलेक्ट्रॉनच्या वापरासाठी अत्यंत परिस्थिती आवश्यक आहे. सामान्यत: प्रॅसेओडीमियम केवळ त्याच्या संयुगांमध्ये फक्त तीन किंवा चार इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करते. प्रॅसेओडीमियम हा इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशनसह पहिला लॅन्थेनाइड घटक आहे जो औफबाऊ तत्त्वाचे अनुरूप आहे. त्याच्या 4 एफ ऑर्बिटलमध्ये 5 डी ऑर्बिटलपेक्षा कमी उर्जा पातळी आहे, जी लॅन्थेनम आणि सेरियमला ​​लागू नाही, कारण 4 एफ ऑर्बिटलचा अचानक आकुंचन लॅन्थेनमनंतर होईपर्यंत उद्भवत नाही आणि सेरियममधील 5 डी शेल व्यापणे टाळण्यासाठी पुरेसे नाही. तथापि, सॉलिड प्रॅसेओडीमियम एक [Xe] 4f25D16S2 कॉन्फिगरेशन प्रदर्शित करते, जेथे 5 डी शेलमधील एक इलेक्ट्रॉन इतर सर्व क्षुल्लक लॅन्थेनाइड घटकांसारखे आहे (युरोपियम आणि यटरबियम वगळता, जे मेटलिक स्टेट्समध्ये भितीदायक आहेत).

बहुतेक लॅन्थेनाइड घटकांप्रमाणेच, प्रॅसेओडीमियम सामान्यत: व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन म्हणून फक्त तीन इलेक्ट्रॉन वापरतो आणि उर्वरित 4 एफ इलेक्ट्रॉनचा मजबूत बंधनकारक प्रभाव असतो: कारण 4 एफ कक्षा इलेक्ट्रॉनच्या जड झेनॉन कोरमधून न्यूक्लियसपर्यंत पोहोचते, त्यानंतर 5 डी आणि 6 एस आणि आयनिक चार्जच्या वाढीसह वाढते. तथापि, प्रॅसेओडीमियम अद्याप चौथ्या आणि कधीकधी पाचव्या व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन गमावू शकतो, कारण लॅन्थेनाइड सिस्टममध्ये हे अगदी लवकर दिसते, जेथे अणु शुल्क अद्याप पुरेसे कमी आहे आणि 4 एफ सबशेल उर्जा अधिक व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन काढून टाकण्यास पुरेशी आहे.

प्रॅसेओडीमियम आणि सर्व लॅन्थेनाइड घटक (वगळतालॅन्थनम, ytterbiumआणिLutetium, तेथे कोणतेही विनाअनुदानित 4 एफ इलेक्ट्रॉन नाहीत) खोलीच्या तपमानावर पॅरामाग्नेटिझम आहेत. कमी तापमानात अँटीफेरोमॅग्नेटिक किंवा फेरोमॅग्नेटिक ऑर्डरिंग प्रदर्शित करणार्‍या इतर दुर्मिळ पृथ्वीच्या धातूंच्या विपरीत, प्रॅसेओडीमियम 1 केपेक्षा जास्त तापमानात पॅराग्नेटिझम आहे

प्रेसोडिमियमचा वापर

प्रेसोडिमियमचा वापर मुख्यतः मिश्रित दुर्मिळ पृथ्वीच्या रूपात केला जातो, जसे की धातूच्या साहित्य, रासायनिक उत्प्रेरक, कृषी दुर्मिळ पृथ्वी इत्यादींसाठी शुद्धीकरण आणि सुधारित एजंट म्हणून.प्रेसोडिमियम निओडीमियमदुर्मिळ पृथ्वीच्या घटकांची जोडी वेगळे करणे सर्वात समान आणि अवघड आहे, जे रासायनिक पद्धतींनी वेगळे करणे कठीण आहे. औद्योगिक उत्पादन सहसा एक्सट्रॅक्शन आणि आयन एक्सचेंज पद्धती वापरते. जर ते समृद्ध प्रेसोडिमियम निओडीमियमच्या रूपात जोड्यांमध्ये वापरले गेले तर त्यांची सामान्यता पूर्णपणे वापरली जाऊ शकते आणि एकल घटक उत्पादनांपेक्षा किंमत देखील स्वस्त आहे.

प्रेसोडिमियम निओडीमियम मिश्र धातु(प्रेसिओडीमियम निओडीमियम मेटल)एक स्वतंत्र उत्पादन बनले आहे, जे कायमस्वरुपी चुंबकीय साहित्य आणि नॉन-फेरस मेटल मिश्र धातुंसाठी एक सुधारित itive डिटिव्ह दोन्ही म्हणून वापरले जाऊ शकते. वाय झिओलाइट आण्विक चाळणीत प्रेसोडिमियम नियोडिमियम कॉन्सेन्ट्रेट जोडून पेट्रोलियम क्रॅकिंग उत्प्रेरकाची क्रियाकलाप, निवड आणि स्थिरता सुधारली जाऊ शकते. प्लास्टिक सुधारित अ‍ॅडिटिव्ह म्हणून, पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन (पीटीएफई) मध्ये प्रॅसेओडीमियम नेओडीमियम समृद्धी जोडणे पीटीएफईच्या पोशाख प्रतिकारात लक्षणीय सुधारणा करू शकते.

दुर्मिळ पृथ्वीकायमस्वरुपी चुंबकीय साहित्य हे आज दुर्मिळ पृथ्वीच्या अनुप्रयोगांचे सर्वात लोकप्रिय क्षेत्र आहे. एकट्या प्रॅसेओडीमियम कायमस्वरुपी चुंबकीय सामग्री म्हणून थकबाकीदार नाही, परंतु हे एक उत्कृष्ट synergistic घटक आहे जे चुंबकीय गुणधर्म सुधारू शकते. योग्य प्रमाणात प्रेसोडिमियम जोडल्यास कायम चुंबक सामग्रीची कार्यक्षमता प्रभावीपणे सुधारू शकते. हे अँटिऑक्सिडेंट कामगिरी (एअर गंज प्रतिरोध) आणि मॅग्नेटच्या यांत्रिक गुणधर्म देखील सुधारू शकते आणि विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आणि मोटर्समध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरली गेली आहे.

प्रेसोडिमियमचा वापर पीस आणि पॉलिशिंग सामग्रीसाठी देखील केला जाऊ शकतो. आपल्या सर्वांना माहित आहे की शुद्ध सेरियम आधारित पॉलिशिंग पावडर सामान्यत: हलकी पिवळा असतो, जो ऑप्टिकल ग्लाससाठी उच्च-गुणवत्तेची पॉलिशिंग सामग्री आहे आणि लोह ऑक्साईड लाल पावडरची जागा घेतली आहे ज्यात पॉलिशिंग कार्यक्षमता कमी आहे आणि उत्पादन वातावरणात प्रदूषित होते. लोकांना आढळले आहे की प्रेसोडिमियममध्ये पॉलिशिंगचे चांगले गुणधर्म आहेत. प्रेसोडिमियम असलेली दुर्मिळ पृथ्वी पॉलिशिंग पावडर लालसर तपकिरी दिसेल, ज्याला “लाल पावडर” म्हणून ओळखले जाईल, परंतु हा लाल रंग लोह ऑक्साईड लाल नसतो, परंतु प्रेसोडिमियम ऑक्साईडच्या उपस्थितीमुळे, दुर्मिळ पृथ्वी पॉलिशिंग पावडरचा रंग अधिक गडद होतो. प्रॅसेओडीमियमचा वापर कॉरंडम ग्राइंडिंग व्हील्स बनविण्यासाठी नवीन ग्राइंडिंग मटेरियल म्हणून देखील वापरला गेला आहे. कार्बन स्ट्रक्चरल स्टील, स्टेनलेस स्टील आणि उच्च-तापमान धातूंचे पीसताना पांढ white ्या एल्युमिनाच्या तुलनेत कार्यक्षमता आणि टिकाऊपणा 30% पेक्षा जास्त सुधारला जाऊ शकतो. खर्च कमी करण्यासाठी, प्रेसिओडीमियम नियोडिमियम समृद्ध सामग्री बर्‍याचदा पूर्वी कच्च्या मालाच्या रूपात वापरली जात असे, म्हणूनच प्रेसिओडीमियम नियोडिमियम कॉरंडम ग्राइंडिंग व्हील हे नाव.

प्रॅसेडिमियम आयनसह डोप केलेले सिलिकेट क्रिस्टल्स प्रति सेकंद कित्येक शंभर मीटर पर्यंत हलके डाळी कमी करण्यासाठी वापरले गेले आहेत.

झिरकोनियम सिलिकेटमध्ये प्रॅसेओडीमियम ऑक्साईड जोडणे चमकदार पिवळे होईल आणि सिरेमिक रंगद्रव्य - प्रेसिओडीमियम पिवळ्या म्हणून वापरले जाऊ शकते. प्रॅसेओडीमियम यलो (झेडआर ०२-पीआर Olloll-si02) हा सर्वोत्कृष्ट पिवळा सिरेमिक रंगद्रव्य मानला जातो, जो 1000 पर्यंत स्थिर राहतो आणि एक-वेळ किंवा रीबर्निंग प्रक्रियेसाठी वापरला जाऊ शकतो.

समृद्ध रंग आणि उत्कृष्ट संभाव्य बाजारासह प्रेसोडिमियम ग्लास कलरंट म्हणून देखील वापरले जाते. चमकदार लीक ग्रीन आणि स्कॅलियन ग्रीन कलर्ससह प्रॅसेओडीमियम ग्रीन ग्लास उत्पादने तयार केली जाऊ शकतात, ज्याचा उपयोग हिरव्या फिल्टर तयार करण्यासाठी आणि कला आणि हस्तकला ग्लाससाठी केला जाऊ शकतो. ग्लासमध्ये प्रॅसेओडीमियम ऑक्साईड आणि सेरियम ऑक्साईड जोडणे वेल्डिंगसाठी गॉगल म्हणून वापरले जाऊ शकते. प्रॅसेओडीमियम सल्फाइड हिरव्या प्लास्टिकच्या कलरंट म्हणून देखील वापरला जाऊ शकतो.