जादुई दुर्मिळ पृथ्वी घटक - प्रासोडायमियम

प्रासोडायमियमरासायनिक घटकांच्या नियतकालिक सारणीतील तिसरा सर्वात मुबलक लॅन्थॅनाइड घटक आहे, ज्याचे क्रस्टमध्ये 9.5 पीपीएम विपुलता आहे, जे केवळ पेक्षा कमी आहेसेरिअम, यट्रियम,लॅन्थेनम, आणिस्कँडियम. दुर्मिळ पृथ्वीवरील पाचव्या क्रमांकाचा घटक आहे. पण त्याच्या नावाप्रमाणेच,praseodymiumदुर्मिळ पृथ्वी कुटुंबातील एक साधा आणि न सुशोभित सदस्य आहे.

CF Auer Von Welsbach यांनी 1885 मध्ये praseodymium शोधला.

1751 मध्ये, स्वीडिश खनिजशास्त्रज्ञ एक्सेल फ्रेड्रिक क्रॉनस्टेड यांना बास्टनच्या खाण क्षेत्रात एक जड खनिज सापडले, ज्याला नंतर सेराइट असे नाव देण्यात आले. तीस वर्षांनंतर, खाणीच्या मालकीच्या कुटुंबातील पंधरा वर्षांच्या विल्हेल्म हिसिंगरने त्याचे नमुने कार्ल शेलला पाठवले, परंतु त्याला कोणतेही नवीन घटक सापडले नाहीत. 1803 मध्ये, सिंगर लोहार बनल्यानंतर, तो Jöns Jacob Berzelius सोबत खाण क्षेत्रात परतला आणि त्यांनी दोन वर्षांपूर्वी शोधलेला बटू ग्रह सेरेस हा नवीन ऑक्साइड वेगळा केला. Ceria स्वतंत्रपणे जर्मनीतील मार्टिन हेनरिक क्लाप्रोथने वेगळे केले.

1839 ते 1843 च्या दरम्यान, स्वीडिश सर्जन आणि रसायनशास्त्रज्ञ कार्ल गुस्ताफ मोसँडर यांनी हे शोधून काढले.सिरियम ऑक्साईडऑक्साईडचे मिश्रण होते. त्याने इतर दोन ऑक्साईड वेगळे केले, ज्यांना त्याने लॅन्थाना आणि डिडिमिया "डिडिमिया" (ग्रीकमध्ये "जुळे" म्हणजे) म्हटले. त्याने अर्धवट विघटन केलेसिरियम नायट्रेटनमुना हवेत भाजून घ्या आणि नंतर ऑक्साईड मिळविण्यासाठी नायट्रिक ऍसिडने पातळ केले. या ऑक्साईड्स तयार करणाऱ्या धातूंना म्हणून नावे दिली जातातलॅन्थेनमआणिpraseodymium.

1885 मध्ये, थोरियम सेरिअम व्हेपर लॅम्प गॉझ कव्हरचा शोध लावणाऱ्या ऑस्ट्रियन सीएफ ऑर वॉन वेल्स्बॅकने यशस्वीरित्या "प्रासेओडीमियम निओडीमियम", "संयुक्त जुळे" वेगळे केले, ज्यामधून हिरवे प्रासोडीमियम मीठ आणि गुलाब रंगाचे निओडीमियम मीठ वेगळे केले गेले आणि निश्चित केले गेले. दोन नवीन घटक. एकाचे नाव आहे “Praseodymium”, जो ग्रीक शब्द प्रासोन वरून आला आहे, ज्याचा अर्थ हिरवा कंपाऊंड आहे कारण praseodymium मीठ पाण्याचे द्रावण चमकदार हिरवा रंग देईल; दुसऱ्या घटकाचे नाव आहे “निओडीमियम" "एकत्रित जुळे" यशस्वीपणे वेगळे केल्यामुळे त्यांना त्यांची प्रतिभा स्वतंत्रपणे दाखवता आली.

प्रासोडायमियम धातू

चांदीचा पांढरा धातू, मऊ आणि लवचिक. खोलीच्या तपमानावर प्रासोडायमियमची षटकोनी स्फटिक रचना असते. हवेतील गंज प्रतिरोधक क्षमता लॅन्थनम, सेरिअम, निओडीमियम आणि युरोपियम यांच्यापेक्षा अधिक मजबूत असते, परंतु हवेच्या संपर्कात आल्यावर नाजूक काळ्या ऑक्साईडचा थर तयार होतो आणि एक सेंटीमीटर आकाराचा प्रासोडीमियम धातूचा नमुना सुमारे एक वर्षाच्या आत पूर्णपणे खराब होतो.

बहुतेक आवडलेदुर्मिळ पृथ्वी घटक, praseodymium एक +3 ऑक्सिडेशन स्थिती तयार करण्याची बहुधा शक्यता असते, जी जलीय द्रावणात तिची एकमेव स्थिर अवस्था असते. काही ज्ञात घन संयुगांमध्ये प्रासोडायमियम +4 ऑक्सिडेशन अवस्थेत अस्तित्वात आहे आणि मॅट्रिक्स पृथक्करण परिस्थितीत, ते लॅन्थॅनाइड घटकांमध्ये अद्वितीय +5 ऑक्सिडेशन स्थितीत पोहोचू शकते.

जलीय प्रासोडायमियम आयन हे चार्ट्र्यूज आहे आणि प्रासोडायमियमच्या अनेक औद्योगिक उपयोगांमध्ये प्रकाश स्रोतांमध्ये पिवळा प्रकाश फिल्टर करण्याची क्षमता समाविष्ट आहे.

Praseodymium इलेक्ट्रॉनिक लेआउट

इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन:

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

प्रासोडायमियमचे 59 इलेक्ट्रॉन [Xe] 4f36s2 असे मांडलेले आहेत. सैद्धांतिकदृष्ट्या, सर्व पाच बाह्य इलेक्ट्रॉन व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन म्हणून वापरले जाऊ शकतात, परंतु पाचही बाह्य इलेक्ट्रॉनच्या वापरासाठी अत्यंत परिस्थिती आवश्यक आहे. साधारणपणे, प्रासोडायमियम त्याच्या संयुगांमध्ये फक्त तीन किंवा चार इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करते. प्रासोडायमियम हा इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फिगरेशन असलेला पहिला लॅन्थॅनाइड घटक आहे जो ऑफबाऊ तत्त्वाशी सुसंगत आहे. त्याच्या 4f ऑर्बिटलमध्ये 5d ऑर्बिटलपेक्षा कमी उर्जा पातळी आहे, जी लॅन्थॅनम आणि सेरिअमला लागू होत नाही, कारण 4f ऑर्बिटलचे अचानक आकुंचन लॅन्थॅनमनंतर होत नाही आणि सेरिअममधील 5d शेल व्यापू नये म्हणून ते पुरेसे नाही. असे असले तरी, सॉलिड प्रेसोडायमियम हे [Xe] 4f25d16s2 कॉन्फिगरेशन प्रदर्शित करते, जेथे 5d शेलमधील एक इलेक्ट्रॉन इतर सर्व त्रिसंयोजक लॅन्थॅनाइड घटकांसारखा दिसतो (युरोपियम आणि यटरबियम वगळता, जे धातूच्या अवस्थेत द्वंद्वीय आहेत).

बहुतेक लॅन्थॅनाइड घटकांप्रमाणे, प्रासोडायमियम सामान्यत: व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन म्हणून फक्त तीन इलेक्ट्रॉन वापरतो आणि उर्वरित 4f इलेक्ट्रॉनांवर मजबूत बंधनकारक प्रभाव असतो: याचे कारण असे की 4f कक्षा इलेक्ट्रॉनच्या अक्रिय झेनॉन कोरमधून न्यूक्लियसपर्यंत पोहोचते, त्यानंतर 5d आणि 6s. , आणि आयनिक चार्जच्या वाढीसह वाढते. तथापि, प्रेसोडायमियम अजूनही चौथा आणि अगदी कधीकधी पाचवा व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन गमावू शकतो, कारण ते लॅन्थॅनाइड प्रणालीमध्ये फार लवकर दिसून येते, जेथे अणुचार्ज अजूनही पुरेसा कमी असतो आणि 4f सबशेल ऊर्जा काढून टाकण्यास परवानगी देण्याइतकी जास्त असते. अधिक व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉन.

प्रासोडायमियम आणि सर्व लॅन्थानाइड घटक (वगळूनलॅन्थेनम, यटरबियमआणिल्युटेटिअम, तेथे कोणतेही जोडलेले 4f इलेक्ट्रॉन नाहीत) खोलीच्या तपमानावर पॅरामॅग्नेटिझम आहेत. कमी तापमानात अँटीफेरोमॅग्नेटिक किंवा फेरोमॅग्नेटिक क्रम प्रदर्शित करणाऱ्या इतर दुर्मिळ पृथ्वीच्या धातूंच्या विपरीत, 1K पेक्षा जास्त तापमानात प्रॅसोडायमियम हे पॅरामॅग्नेटिझम आहे.

Praseodymium चा वापर

प्रासोडायमियमचा वापर बहुधा मिश्र दुर्मिळ पृथ्वीच्या स्वरूपात केला जातो, जसे की धातूचे पदार्थ, रासायनिक उत्प्रेरक, कृषी दुर्मिळ पृथ्वी इत्यादींसाठी शुद्धीकरण आणि बदल करणारे एजंट.प्रासोडायमियम निओडीमियमपृथ्वीच्या दुर्मिळ घटकांच्या जोडीला सर्वात समान आणि वेगळे करणे कठीण आहे, जे रासायनिक पद्धतींनी वेगळे करणे कठीण आहे. औद्योगिक उत्पादनामध्ये सामान्यतः निष्कर्षण आणि आयन एक्सचेंज पद्धती वापरतात. जर ते समृद्ध प्रासोडायमियम निओडीमियमच्या रूपात जोड्यांमध्ये वापरले गेले तर त्यांची समानता पूर्णपणे वापरली जाऊ शकते आणि किंमत देखील एकल घटक उत्पादनांपेक्षा स्वस्त आहे.

Praseodymium neodymium मिश्र धातु(praseodymium neodymium धातू)एक स्वतंत्र उत्पादन बनले आहे, ज्याचा वापर स्थायी चुंबक सामग्री आणि नॉन-फेरस धातू मिश्र धातुंसाठी एक फेरबदल जोड म्हणून केला जाऊ शकतो. पेट्रोलियम क्रॅकिंग कॅटॅलिस्टची क्रिया, निवडकता आणि स्थिरता Y झिओलाइट आण्विक चाळणीमध्ये प्रासोडायमियम निओडीमियम कॉन्सन्ट्रेट जोडून सुधारली जाऊ शकते. प्लॅस्टिक मॉडिफिकेशन ॲडिटीव्ह म्हणून, पॉलीटेट्राफ्लुरोइथिलीन (PTFE) मध्ये प्रासोडायमियम निओडीमियम एनरिचमेंट जोडल्याने PTFE च्या पोशाख प्रतिरोधकतेत लक्षणीय सुधारणा होऊ शकते.

दुर्मिळ पृथ्वीपरमनंट मॅग्नेट मटेरियल हे आजच्या दुर्मिळ पृथ्वीच्या अनुप्रयोगांचे सर्वात लोकप्रिय क्षेत्र आहे. केवळ प्रासोडायमियम ही कायम चुंबक सामग्री म्हणून उल्लेखनीय नाही, परंतु हा एक उत्कृष्ट समन्वय घटक आहे जो चुंबकीय गुणधर्म सुधारू शकतो. योग्य प्रमाणात praseodymium जोडल्याने कायम चुंबक सामग्रीची कार्यक्षमता प्रभावीपणे सुधारू शकते. हे अँटिऑक्सिडंट कार्यप्रदर्शन (हवा गंज प्रतिरोधक) आणि चुंबकाचे यांत्रिक गुणधर्म देखील सुधारू शकते आणि विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आणि मोटर्समध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले गेले आहे.

प्रेसोडायमियमचा वापर सामग्री पीसण्यासाठी आणि पॉलिश करण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो. आपल्या सर्वांना माहीत आहे की, शुद्ध सिरियम आधारित पॉलिशिंग पावडर सामान्यत: हलका पिवळा असतो, जो ऑप्टिकल ग्लाससाठी उच्च-गुणवत्तेची पॉलिशिंग सामग्री आहे आणि कमी पॉलिशिंग कार्यक्षमता आणि उत्पादन वातावरण प्रदूषित करणारी लोह ऑक्साईड लाल पावडर बदलली आहे. लोकांना असे आढळून आले आहे की praseodymium मध्ये चांगले पॉलिशिंग गुणधर्म आहेत. प्रासोडायमियम असलेली दुर्मिळ पृथ्वी पॉलिशिंग पावडर लालसर तपकिरी दिसेल, ज्याला “रेड पावडर” असेही म्हणतात, परंतु हा लाल रंग आयर्न ऑक्साईड लाल नसून, प्रासोडायमियम ऑक्साईडच्या उपस्थितीमुळे, दुर्मिळ पृथ्वी पॉलिशिंग पावडरचा रंग गडद होतो. प्रासीओडीमियम असलेले कॉरंडम ग्राइंडिंग व्हील्स बनवण्यासाठी नवीन ग्राइंडिंग मटेरियल म्हणून देखील प्रॅसोडीमियमचा वापर केला गेला आहे. पांढऱ्या ॲल्युमिनाच्या तुलनेत, कार्बन स्ट्रक्चरल स्टील, स्टेनलेस स्टील आणि उच्च-तापमान मिश्र धातुंना पीसताना कार्यक्षमता आणि टिकाऊपणा 30% पेक्षा जास्त सुधारला जाऊ शकतो. खर्च कमी करण्यासाठी, भूतकाळात प्रासोडायमियम निओडीमियम समृद्ध साहित्याचा कच्चा माल म्हणून वापर केला जात होता, म्हणून प्रासोडायमियम निओडीमियम कॉरंडम ग्राइंडिंग व्हील असे नाव आहे.

प्रासोडायमियम आयनांसह डोप केलेले सिलिकेट क्रिस्टल्स प्रति सेकंद कित्येक शंभर मीटरपर्यंत प्रकाशाच्या डाळींचा वेग कमी करण्यासाठी वापरण्यात आले आहेत.

झिरकोनिअम सिलिकेटमध्ये प्रासीओडीमियम ऑक्साईड जोडल्यास ते चमकदार पिवळे होईल आणि ते सिरॅमिक रंगद्रव्य म्हणून वापरले जाऊ शकते - प्रासोडायमियम पिवळा. Praseodymium यलो (Zr02-Pr6Oll-Si02) सर्वोत्तम पिवळा सिरॅमिक रंगद्रव्य मानला जातो, जो 1000 ℃ पर्यंत स्थिर राहतो आणि एक वेळ किंवा रीबर्निंग प्रक्रियेसाठी वापरला जाऊ शकतो.

समृद्ध रंग आणि मोठ्या संभाव्य बाजारपेठेसह, प्रासोडायमियमचा वापर ग्लास कलरंट म्हणून देखील केला जातो. ब्राइट लीक ग्रीन आणि स्कॅलियन हिरवे रंग असलेली प्रासोडीमियम ग्रीन काचेची उत्पादने तयार केली जाऊ शकतात, ज्याचा वापर हिरवा फिल्टर तयार करण्यासाठी आणि कला आणि हस्तकला ग्लाससाठी देखील केला जाऊ शकतो. काचेमध्ये प्रासोडायमियम ऑक्साईड आणि सेरिअम ऑक्साईड जोडून वेल्डिंगसाठी गॉगल म्हणून वापरता येतो. प्रासोडायमियम सल्फाइडचा वापर हिरवा प्लास्टिक कलरंट म्हणून देखील केला जाऊ शकतो.