আর্বিয়াম

From LTRC

আর্বিয়াম (Erbium) একটি রাসায়নিক মৌল; এর প্রতীক Er এবং পারমাণবিক সংখ্যা ৬৮। কৃত্রিমভাবে পৃথক করা হলে এটি একটি রুপালি-সাদা কঠিন ধাতু হিসেবে পাওয়া যায়, তবে প্রকৃতিতে আর্বিয়াম সর্বদা অন্যান্য মৌলের সাথে রাসায়নিকভাবে যুক্ত অবস্থায় থাকে। এটি একটি ল্যান্থানাইড (lanthanide) এবং বিরল-মৃত্তিকা মৌল (rare-earth element)। এটি মূলত সুইডেন-এর ইটারবি (Ytterby)-তে অবস্থিত গ্যাডোলিনাইট (gadolinite) খনিতে প্রথম পাওয়া গিয়েছিল, যেখান থেকে এই মৌলটির নামকরণ করা হয়েছে।

আর্বিয়ামের প্রধান ব্যবহার এর গোলাপি রঙের Er(3+) আয়নের সাথে সম্পর্কিত, যার আলোকীয় ফ্লুরোসেন্ট (optical fluorescent) বৈশিষ্ট্য নির্দিষ্ট কিছু লেজার অ্যাপ্লিকেশনে অত্যন্ত কার্যকর। আর্বিয়াম-ডোপড কাঁচ বা স্ফটিকগুলো আলোকীয় বিবর্ধক মাধ্যম (optical amplification media) হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে, যেখানে Er(3+) আয়নগুলোকে ৯৮০ বা 1480 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আলোকীয়ভাবে পাম্প করা হয় এবং তারপর সেগুলো উদ্দীপিত নিঃসরণের (stimulated emission) মাধ্যমে 1530 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যে আলো বিকিরণ করে। এই প্রক্রিয়াটি ফাইবার অপটিক্সের মাধ্যমে প্রেরিত সংকেতের জন্য যান্ত্রিকভাবে অত্যন্ত সাধারণ একটি লেজার অপটিক্যাল অ্যামপ্লিফায়ার তৈরি করে। 1550 nm তরঙ্গদৈর্ঘ্যটি অপটিক্যাল কমিউনিকেশন বা আলোকীয় যোগাযোগের জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ, কারণ আদর্শ সিঙ্গেল মোড অপটিক্যাল ফাইবার-এ এই নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্যে শক্তির ক্ষয় সবচেয়ে কম হয়।

ফাইবার অপটিক অ্যামপ্লিফায়ার-লেজার ছাড়াও, বিভিন্ন ধরনের চিকিৎসা সংক্রান্ত প্রয়োগে (যেমন: ডার্মাটোলজি, ডেন্টিস্ট্রি) আর্বিয়াম আয়নের 2940 nm নিঃসরণ (দেখুন Er:YAG laser) ব্যবহার করা হয়। যখন অন্য কোনো তরঙ্গদৈর্ঘ্যে একে আলোকিত করা হয়, তখন এটি টিস্যুর পানির দ্বারা ব্যাপকভাবে শোষিত হয়, যার ফলে এর প্রভাব খুব উপরিভাগেই সীমাবদ্ধ থাকে। লেজার শক্তির এই অগভীর টিস্যু বিন্যাস লেজার সার্জারি এবং দন্তচিকিৎসায় ব্যবহৃত সাধারণ ডেন্টাল লেজার দ্বারা এনামেল অপসারণের জন্য বাষ্পের দক্ষ উৎপাদনে সহায়ক।

বৈশিষ্ট্য

ভৌত বৈশিষ্ট্য

File:Erbium(III)chloride sunlight.jpg
সূর্যালোকের নিচে আর্বিয়াম(III) ক্লোরাইড, যা প্রাকৃতিক অতিবেগুনি রশ্মি থেকে Er(3+)-এর কিছু গোলাপি ফ্লুরোসেন্স প্রদর্শন করছে।

একটি ত্রিজোজী (trivalent) মৌল হিসেবে, বিশুদ্ধ আর্বিয়াম ধাতু নমনীয় (malleable), নরম অথচ বাতাসে স্থিতিশীল এবং অন্যান্য বিরল-মৃত্তিকা ধাতু-র মতো দ্রুত জারিত হয় না। এর লবণগুলো গোলাপি রঙের হয় এবং এই মৌলটির দৃশ্যমান আলো, অতিবেগুনি রশ্মি এবং নিকট অবলোহিত রশ্মি (infrared)-তে বৈশিষ্ট্যসূচক তীক্ষ্ণ শোষণ বর্ণালী (absorption spectra) ব্যান্ড রয়েছে।[1] অন্যথায় এটি অন্যান্য বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলোর মতোই দেখতে। এর সেসকুইঅক্সাইড (sesquioxide)-কে এরবিয়া (erbia) বলা হয়। আর্বিয়ামের বৈশিষ্ট্যগুলো অনেকাংশে এতে উপস্থিত অপদ্রব্যের ধরন এবং পরিমাণের ওপর নির্ভর করে। আর্বিয়ামের কোনো পরিচিত জৈবিক ভূমিকা নেই, তবে ধারণা করা হয় যে এটি বিপাক (metabolism) প্রক্রিয়াকে উদ্দীপিত করতে পারে।[2]

আর্বিয়াম ১৯ কেলভিনের নিচে ফেরোম্যাগনেটিক, ১৯ থেকে ৮০ কেলভিনের মধ্যে অ্যান্টিফেরোম্যাগনেটিক এবং ৮০ কেলভিনের উপরে প্যারাম্যাগনেটিক ধর্ম প্রদর্শন করে।[3]

আর্বিয়াম প্রপেলারের মতো আকৃতির পারমাণবিক ক্লাস্টার Er3N গঠন করতে পারে, যেখানে আর্বিয়াম পরমাণুগুলোর মধ্যবর্তী দূরত্ব ০.৩৫ ন্যানোমিটার। ট্রান্সমিশন ইলেকট্রন মাইক্রোস্কোপি দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে যে, এই ক্লাস্টারগুলোকে ফুলারিন (fullerene) অণুর ভেতরে আবদ্ধ করে পৃথক করা সম্ভব।[4]

অধিকাংশ বিরল-মৃত্তিকা মৌল-এর মতো আর্বিয়াম সাধারণত +৩ জারণ অবস্থায় পাওয়া যায়। তবে, আর্বিয়ামকে ০, +১ এবং +২[5] জারণ অবস্থায়ও পাওয়া সম্ভব।

রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য

আর্বিয়াম ধাতু শুষ্ক বাতাসে তার উজ্জ্বলতা ধরে রাখে কিন্তু আর্দ্র বাতাসে ধীরে ধীরে মলিন হয়ে যায়। এটি সহজেই জ্বলে উঠে আর্বিয়াম(III) অক্সাইড গঠন করে:[2]

4 Er + 3 O2 → 2 Er2O3

আর্বিয়াম বেশ ইলেকট্রোপজিটিভ এবং এটি ঠান্ডা পানির সাথে ধীরে ধীরে এবং গরম পানির সাথে বেশ দ্রুত বিক্রিয়া করে আর্বিয়াম হাইড্রোক্সাইড গঠন করে:[6]

2 Er(s) + 6 H2O(l) → 2 Er(OH)3(aq) + 3 H2(g)

আর্বিয়াম ধাতু সমস্ত হ্যালোজেনের সাথে বিক্রিয়া করে:[7]

2 Er(s) + 3 F2(g) → 2 ErF3(s) [গোলাপি]
2 Er(s) + 3 Cl2(g) → 2 ErCl3(s) [বেগুনি]
2 Er(s) + 3 Br2(g) → 2 ErBr3(s) [বেগুনি]
2 Er(s) + 3 I2(g) → 2 ErI3(s) [বেগুনি]

আর্বিয়াম লঘু সালফিউরিক অ্যাসিড-এ সহজেই দ্রবীভূত হয়ে হাইড্রেটেড Er(III) আয়নযুক্ত দ্রবণ তৈরি করে, যা গোলাপি লাল [Er(H2O)9](3+) হাইড্রেশন কমপ্লেক্স হিসেবে বিদ্যমান থাকে:[7]

2 Er(s) + 3 H2SO4(aq) → 2 Er(3+)(aq) + 3 SO_{4}(2-)(aq) + 3 H2(g)

আইসোটোপ

মূল নিবন্ধ: Isotopes of erbium প্রাকৃতিকভাবে প্রাপ্ত আর্বিয়াম ৬টি স্থিতিশীল আইসোটোপ নিয়ে গঠিত: 162Er, 164Er, 166Er, 167Er, 168Er এবং 170Er, যার মধ্যে 166Er সবচেয়ে বেশি পরিমাণে (৩৩.৫০৩% প্রাকৃতিক প্রাচুর্য) পাওয়া যায়। কৃত্রিমভাবে তৈরি রেডিওআইসোটোপগুলোর মধ্যে সবচেয়ে স্থিতিশীল হলো 169Er, যার অর্ধায়ু 9.39 days, 172Er যার অর্ধায়ু 49.3 hours এবং 160Er যার অর্ধায়ু 28.58 hours। অবশিষ্ট সমস্ত তেজস্ক্রিয় আইসোটোপের অর্ধায়ু ১১ ঘণ্টার কম এবং এদের অধিকাংশের অর্ধায়ু ৪ মিনিটেরও কম। এই মৌলটির ২৬টি মেটা স্টেট (meta state) রয়েছে, যার মধ্যে সবচেয়ে স্থিতিশীল হলো 149m1Er, যার অর্ধায়ু 8.9 seconds।ref

আর্বিয়ামের পরিচিত আইসোটোপগুলো 143Er থেকে 180Er পর্যন্ত বিস্তৃত। সবচেয়ে প্রচুর স্থিতিশীল আইসোটোপ 166Er-এর আগের প্রাথমিক ক্ষয় মোড (decay mode) হলো ইলেকট্রন ক্যাপচার, এবং এর পরের প্রাথমিক মোড হলো বিটা ক্ষয়। 166Er-এর আগের প্রাথমিক ক্ষয়জাত পণ্য (decay product) হলো ৬৭ নং মৌল (হোলমিয়াম)-এর আইসোটোপ এবং এর পরের প্রাথমিক পণ্যগুলো হলো ৬৯ নং মৌল (থুলিয়াম)-এর আইসোটোপ।ref

165Er-কে অগার থেরাপি (Auger therapy)-তে ব্যবহারের জন্য উপযোগী হিসেবে চিহ্নিত করা হয়েছে, কারণ এটি ইলেকট্রন ক্যাপচারের মাধ্যমে ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং কোনো গামা রশ্মি নির্গত করে না। এটি অ্যান্টিবডি এবং পেপটাইড লেবেল করার জন্য তেজস্ক্রিয় ট্রেসার হিসেবেও ব্যবহার করা যেতে পারে, যদিও এর জৈবিক বণ্টন অধ্যয়নের জন্য কোনো ধরনের ইমেজিং দ্বারা একে শনাক্ত করা যায় না। এই আইসোটোপটি 165Ho-কে প্রোটন বা ডিউটেরিয়াম রশ্মি দ্বারা বোমাবর্ষণের মাধ্যমে তৈরি করা যেতে পারে, যা অত্যন্ত সুবিধাজনক কারণ 165Ho একটি মনোআইসোটোপিক মৌল এবং তুলনামূলকভাবে সস্তা।[8]

যৌগসমূহ

মূল নিবন্ধ: Erbium compounds

অক্সাইডসমূহ

File:ErOPulver.jpg
আর্বিয়াম(III) অক্সাইড পাউডার

মূল নিবন্ধ: Erbium(III) oxide

আর্বিয়াম(III) অক্সাইড (যা এরবিয়া নামেও পরিচিত) আর্বিয়ামের একমাত্র পরিচিত অক্সাইড, যা ১৮৪৩ সালে কার্ল গুস্তাফ মোসান্দের প্রথম পৃথক করেছিলেন এবং ১৯০৫ সালে জর্জেস উরবেন ও চার্লস জেমস প্রথম বিশুদ্ধ আকারে এটি অর্জন করেছিলেন।[9] এর একটি কিউবিক কাঠামো রয়েছে যা বিক্সবাইট (bixbyite) মোটিফের মতো। Er(3+) কেন্দ্রগুলো অক্টাহেড্রাল।[10] আর্বিয়াম ধাতু, আর্বিয়াম অক্সালেট বা আর্বিয়ামের অন্যান্য অক্সোঅ্যাসিড লবণ পুড়িয়ে আর্বিয়াম অক্সাইড তৈরি করা হয়।[11] আর্বিয়াম অক্সাইড পানিতে অদ্রবণীয় এবং উত্তপ্ত খনিজ অ্যাসিডে সামান্য দ্রবণীয়। এই গোলাপি রঙের যৌগটি ফসফর অ্যাক্টিভেটর হিসেবে এবং অবলোহিত রশ্মি-শোষণকারী কাঁচ তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।[11]

হ্যালাইডসমূহ

আর্বিয়াম(III) ফ্লোরাইড একটি গোলাপি পাউডার[12] যা আর্বিয়াম(III) নাইট্রেট এবং অ্যামোনিয়াম ফ্লোরাইড-এর বিক্রিয়ায় তৈরি করা যায়।[13] এটি অবলোহিত আলো-প্রেরণকারী পদার্থ[14] এবং আপ-কনভার্টিং লুমিনেসেন্ট পদার্থ তৈরিতে ব্যবহৃত হয়,[15] এবং ক্যালসিয়ামের সাথে বিজারণের আগে আর্বিয়াম ধাতু উৎপাদনের একটি মধ্যবর্তী ধাপ হিসেবে কাজ করে।[11] আর্বিয়াম(III) ক্লোরাইড একটি বেগুনি যৌগ যা প্রথমে আর্বিয়াম(III) অক্সাইড এবং অ্যামোনিয়াম ক্লোরাইড গরম করে পেন্টাক্লোরাইডের (pentachloride) অ্যামোনিয়াম লবণ ((NH4)2ErCl5) তৈরি করে, তারপর একে ৩৫০-৪০০ ডিগ্রি সেলসিয়াসে শূন্যস্থানে গরম করে তৈরি করা যায়।[16][17][18] এটি অ্যালুমিনিয়াম ক্লোরাইড ধরনের স্ফটিক গঠন করে, যার মনোক্লিনিক স্ফটিক এবং পয়েন্ট গ্রুপ C2/m।[19] আর্বিয়াম(III) ক্লোরাইড হেক্সাহাইড্রেটও P2/n (P2/c) - C42h পয়েন্ট গ্রুপের মনোক্লিনিক স্ফটিক গঠন করে। এই যৌগে, আর্বিয়াম অক্টা-কোঅর্ডিনেটেড হয়ে [Er(H2O)6Cl2]+ আয়ন গঠন করে এবং বিচ্ছিন্ন Cl− কাঠামোটি সম্পূর্ণ করে।[20]

আর্বিয়াম(III) ব্রোমাইড একটি বেগুনি কঠিন পদার্থ। এটি অন্যান্য ধাতব ব্রোমাইড যৌগের মতো পানি শোধন, রাসায়নিক বিশ্লেষণ এবং নির্দিষ্ট কিছু স্ফটিক বৃদ্ধির অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহৃত হয়।[21] আর্বিয়াম(III) আয়োডাইড[22] একটি সামান্য গোলাপি যৌগ যা পানিতে অদ্রবণীয়। এটি সরাসরি আর্বিয়ামের সাথে আয়োডিন-এর বিক্রিয়া ঘটিয়ে প্রস্তুত করা যায়।[23]

অর্গানোআর্বিয়াম যৌগসমূহ

আরও দেখুন: Organolanthanide chemistry অর্গানোআর্বিয়াম যৌগগুলো অন্যান্য ল্যান্থানাইড-এর যৌগের মতোই, কারণ এদের সবারই π ব্যাকবন্ডিং-এ অংশগ্রহণে অক্ষমতা রয়েছে। তাই এগুলো মূলত আয়নিক সাইক্লোপেন্টাডাইঅ্যানাইড (ল্যান্থানামের সাথে আইসোস্ট্রাকচারাল) এবং সিগমা-বন্ধনীযুক্ত সাধারণ অ্যালকাইল ও অ্যারাইল যৌগের মধ্যে সীমাবদ্ধ, যার মধ্যে কিছু পলিমারিক হতে পারে।[24]

ইতিহাস

File:Mosander Carl Gustav bw.jpg
কার্ল গুস্তাফ মোসান্দের, বিজ্ঞানী যিনি আর্বিয়াম, ল্যান্থানাম এবং টার্বিয়াম আবিষ্কার করেছিলেন

আর্বিয়াম (সুইডেন-এর একটি গ্রাম ইটারবি-এর নামানুসারে) ১৮৪৩ সালে কার্ল গুস্তাফ মোসান্দের দ্বারা আবিষ্কৃত হয়েছিল।[25] মোসান্দের গ্যাডোলিনাইট খনিজ থেকে প্রাপ্ত ইট্রিয়া (yttria) নামক একক ধাতব অক্সাইড নিয়ে কাজ করছিলেন। তিনি আবিষ্কার করেন যে নমুনাটিতে বিশুদ্ধ ইট্রিয়া ছাড়াও অন্তত দুটি ধাতব অক্সাইড রয়েছে, যেগুলোর নাম তিনি ইটারবি গ্রামের নামানুসারে "এরবিয়া" (erbia) এবং "টার্বিয়া" (terbia) রাখেন। মোসান্দের অক্সাইডগুলোর বিশুদ্ধতা সম্পর্কে নিশ্চিত ছিলেন না এবং পরবর্তী পরীক্ষাগুলো তার অনিশ্চয়তা নিশ্চিত করে। "ইট্রিয়া"-তে কেবল ইট্রিয়াম, আর্বিয়াম এবং টার্বিয়ামই ছিল না; পরবর্তী বছরগুলোতে রসায়নবিদ, ভূতাত্ত্বিক এবং স্পেকট্রোস্কোপিস্টরা আরও পাঁচটি মৌল আবিষ্কার করেন: ইটারবিয়াম, স্ক্যান্ডিয়াম, থুলিয়াম, হোলমিয়াম এবং গ্যাডোলিনিয়াম।[26]701[27][28][29][30][31]

তবে, এরবিয়া এবং টার্বিয়া সেই সময়ে বিভ্রান্তিকর ছিল। সুইস স্পেকট্রোস্কোপিস্ট মার্ক ডেলাফন্টেইন অক্সাইড এরবিয়া এবং টার্বিয়া পৃথক করার সময় ভুলবশত দুটি মৌলের নাম অদলবদল করে ফেলেছিলেন। ১৮৬০ সালের পর টার্বিয়াকে এরবিয়া এবং ১৮৭৭ সালের পর যা এরবিয়া নামে পরিচিত ছিল তাকে টার্বিয়া নামকরণ করা হয়।[32] ১৯০৫ সালে জর্জেস উরবেন এবং চার্লস জেমস স্বাধীনভাবে মোটামুটি বিশুদ্ধ Er2O3 পৃথক করেন। ১৯৩৪ সালে উইলহেম ক্লেম এবং হেইনরিখ বোমার পটাশিয়াম বাষ্পের সাথে অ্যানহাইড্রাস ক্লোরাইড বিজারণ করার আগ পর্যন্ত মোটামুটি বিশুদ্ধ আর্বিয়াম ধাতু উৎপাদিত হয়নি।[33][2]

প্রাপ্তি

File:MonaziteUSGOV.jpg
মোনাজাইট বালি

পৃথিবীর ভূত্বকে আর্বিয়ামের ঘনত্ব প্রায় ২.৮ মিলিগ্রাম/কেজি এবং সমুদ্রের পানিতে ০.৯ ন্যানোগ্রাম/লিটার।[34] (কম প্রাচুর্যপূর্ণ মৌলগুলোর ঘনত্ব স্থানভেদে কয়েক গুণ পরিবর্তিত হতে পারে,[35] যা আপেক্ষিক প্রাচুর্যকে অবিশ্বস্ত করে তোলে)। অন্যান্য বিরল মৃত্তিকা মৌলের মতো, এই মৌলটি প্রকৃতিতে মুক্ত মৌল হিসেবে পাওয়া যায় না, বরং মোনাজাইট এবং বাস্তনেসাইট আকরিকগুলোতে পাওয়া যায়।[2] ঐতিহাসিকভাবে আকরিক থেকে বিরল মৃত্তিকা মৌলগুলোকে একে অপরের থেকে পৃথক করা খুব কঠিন এবং ব্যয়বহুল ছিল, কিন্তু বিংশ শতাব্দীর শেষের দিকে উন্নত আয়ন-এক্সচেঞ্জ ক্রোমাটোগ্রাফি পদ্ধতি[36] সমস্ত বিরল-মৃত্তিকা ধাতু এবং তাদের রাসায়নিক যৌগ উৎপাদনের খরচ ব্যাপকভাবে কমিয়ে দিয়েছে।[37]

আর্বিয়ামের প্রধান বাণিজ্যিক উৎস হলো জেনোটাইম এবং ইউক্সেনাইট খনিজ, এবং অতি সম্প্রতি, দক্ষিণ চীনের আয়ন অ্যাডসর্পশন ক্লে। ফলস্বরূপ, চীন এখন এই মৌলটির প্রধান বৈশ্বিক সরবরাহকারী হয়ে উঠেছে।[38] এই আকরিক ঘনত্বের উচ্চ-ইট্রিয়াম সংস্করণগুলোতে, ইট্রিয়াম ওজনের দিক থেকে মোট পরিমাণের প্রায় দুই-তৃতীয়াংশ এবং এরবিয়া প্রায় ৪-৫%। যখন ঘনকটিকে অ্যাসিডে দ্রবীভূত করা হয়, তখন এরবিয়া থেকে পর্যাপ্ত আর্বিয়াম আয়ন মুক্ত হয় যা দ্রবণকে একটি স্বতন্ত্র এবং বৈশিষ্ট্যসূচক গোলাপি রঙ প্রদান করে। এই রঙের আচরণ মোসান্দের এবং ল্যান্থানাইড নিয়ে কাজ করা অন্যান্য প্রাথমিক গবেষকরা ইটারবির গ্যাডোলিনাইট খনিজ থেকে প্রাপ্ত নির্যাসে যা দেখেছিলেন তার অনুরূপ।

উৎপাদন

চূর্ণ খনিজগুলোকে হাইড্রোক্লোরিক বা সালফিউরিক অ্যাসিড দ্বারা আক্রমণ করা হয় যা অদ্রবণীয় বিরল-মৃত্তিকা অক্সাইডগুলোকে দ্রবণীয় ক্লোরাইড বা সালফেটে রূপান্তরিত করে। অ্যাসিডিক ফিল্ট্রেটগুলোকে কস্টিক সোডা (সোডিয়াম হাইড্রোক্সাইড) দিয়ে pH ৩-৪ পর্যন্ত আংশিকভাবে প্রশমিত করা হয়। থোরিয়াম হাইড্রোক্সাইড হিসেবে দ্রবণ থেকে অধঃক্ষিপ্ত হয় এবং অপসারণ করা হয়। এরপর দ্রবণটিকে অ্যামোনিয়াম অক্সালেট দিয়ে চিকিৎসা করা হয় যাতে বিরল মৃত্তিকাগুলোকে তাদের অদ্রবণীয় অক্সালেট-এ রূপান্তর করা যায়। অক্সালেটগুলোকে অ্যানিলিংয়ের মাধ্যমে অক্সাইডে রূপান্তর করা হয়। অক্সাইডগুলোকে নাইট্রিক অ্যাসিড-এ দ্রবীভূত করা হয় যা প্রধান উপাদানগুলোর একটি, সেরিয়াম-কে বাদ দেয়, যার অক্সাইড HNO3-এ অদ্রবণীয়। দ্রবণটিকে ম্যাগনেসিয়াম নাইট্রেট দিয়ে চিকিৎসা করা হয় যাতে বিরল-মৃত্তিকা ধাতুর ডাবল সল্ট-এর একটি স্ফটিক মিশ্রণ তৈরি হয়। লবণগুলোকে আয়ন এক্সচেঞ্জ দ্বারা পৃথক করা হয়। এই প্রক্রিয়ায়, বিরল-মৃত্তিকা আয়নগুলোকে রেজিনে উপস্থিত হাইড্রোজেন, অ্যামোনিয়াম বা কিউপ্রিক আয়নের সাথে বিনিময়ের মাধ্যমে উপযুক্ত আয়ন-এক্সচেঞ্জ রেজিনে শোষিত করা হয়। এরপর বিরল মৃত্তিকা আয়নগুলোকে উপযুক্ত কমপ্লেক্সিং এজেন্ট দ্বারা নির্বাচনমূলকভাবে ধুয়ে ফেলা হয়।[34] আর্বিয়াম ধাতু তার অক্সাইড বা লবণ থেকে আর্গন পরিবেশে 1450 °C তাপমাত্রায় ক্যালসিয়াম দিয়ে গরম করে পাওয়া যায়।[34]

প্রয়োগ

File:Erbium-glass.jpg
আর্বিয়াম-রঙিন কাঁচ

লেজার এবং অপটিক্স

বিভিন্ন ধরনের চিকিৎসা সংক্রান্ত প্রয়োগে (যেমন: ডার্মাটোলজি, ডেন্টিস্ট্রি) আর্বিয়াম আয়নের 2940 nm নিঃসরণ (দেখুন Er:YAG laser) ব্যবহার করা হয়, যা পানিতে ব্যাপকভাবে শোষিত হয় (শোষণ সহগ প্রায় 12000)। লেজার সার্জারির জন্য লেজার শক্তির এই অগভীর টিস্যু বিন্যাস প্রয়োজন, এবং দন্তচিকিৎসায় লেজার এনামেল অপসারণের জন্য বাষ্পের দক্ষ উৎপাদন প্রয়োজন।[39] দন্তচিকিৎসায় আর্বিয়াম লেজারের সাধারণ প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে সিরামিক কসমেটিক ডেন্টিস্ট্রি এবং অর্থোডন্টিক ব্রেস থেকে ব্র্যাকেট অপসারণ; এই ধরনের লেজার প্রয়োগ ঘূর্ণায়মান ডেন্টাল ইনস্ট্রুমেন্ট দ্বারা একই পদ্ধতি সম্পাদনের চেয়ে বেশি সময়-সাশ্রয়ী হিসেবে বিবেচিত হয়েছে।[40]

আর্বিয়াম-ডোপড অপটিক্যাল সিলিকা-গ্লাস ফাইবার হলো আর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার অ্যামপ্লিফায়ার (EDFA)-এর সক্রিয় উপাদান, যা অপটিক্যাল কমিউনিকেশন-এ ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।[41] একই ফাইবারগুলো ফাইবার লেজার তৈরিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। দক্ষতার সাথে কাজ করার জন্য, আর্বিয়াম-ডোপড ফাইবার সাধারণত গ্লাস মডিফায়ার/হোমোজেনাইজার, প্রায়শই অ্যালুমিনিয়াম বা ফসফরাস দিয়ে কো-ডোপ করা হয়। এই ডোপ্যান্টগুলো Er আয়নের ক্লাস্টারিং রোধ করতে এবং এক্সাইটেশন আলো (যা অপটিক্যাল পাম্প নামেও পরিচিত) ও সংকেতের মধ্যে শক্তিকে আরও দক্ষতার সাথে স্থানান্তর করতে সাহায্য করে। উচ্চ-ক্ষমতার Er/Yb ফাইবার লেজারে Er এবং Yb দিয়ে অপটিক্যাল ফাইবারের কো-ডোপিং ব্যবহার করা হয়। আর্বিয়াম আর্বিয়াম-ডোপড ওয়েভগাইড অ্যামপ্লিফায়ার-এও ব্যবহার করা যেতে পারে।[2]

অন্যান্য প্রয়োগ

ভ্যানাডিয়াম-এর সাথে সংকর ধাতু হিসেবে যোগ করা হলে, আর্বিয়াম কঠোরতা কমায় এবং কার্যক্ষমতা উন্নত করে।[42] একটি আর্বিয়াম-নিকেল সংকর ধাতু Er3Ni-এর তরল-হিলিয়াম তাপমাত্রায় অস্বাভাবিকভাবে উচ্চ আপেক্ষিক তাপ ক্ষমতা রয়েছে এবং এটি ক্রায়োকুলার-এ ব্যবহৃত হয়; ৬৫% Er3Co এবং ৩৫% Er0.9Yb0.1Ni-এর মিশ্রণ আপেক্ষিক তাপ ক্ষমতাকে আরও উন্নত করে।[43][44]

আর্বিয়াম অক্সাইড-এর গোলাপি রঙ রয়েছে এবং এটি মাঝে মাঝে কাঁচ, কিউবিক জিরকোনিয়া এবং পোর্সেলিন-এর রঞ্জক হিসেবে ব্যবহৃত হয়। এই কাঁচটি প্রায়শই সানগ্লাস এবং গয়না-তে ব্যবহৃত হয়,[2][42][45] অথবা যেখানে অবলোহিত রশ্মি শোষণ প্রয়োজন সেখানে ব্যবহৃত হয়।[11]

আণবিক শক্তি (Nuclear power) প্রযুক্তিতে নিউট্রন শোষণকারী নিয়ন্ত্রণ দণ্ড হিসেবে আর্বিয়াম ব্যবহৃত হয়।[2][46] এছাড়া পারমাণবিক জ্বালানির নকশায় একে বার্নেবল পয়জন বা ক্ষয়যোগ্য বিষ হিসেবেও ব্যবহার করা হয়।[47]

জৈবিক ভূমিকা ও সতর্কতা

আর্বিয়ামের কোনো জৈবিক ভূমিকা নেই, তবে আর্বিয়াম লবণ বিপাকীয় প্রক্রিয়াকে (metabolism) উদ্দীপিত করতে পারে। মানুষ গড়ে বছরে ১ মিলিগ্রাম আর্বিয়াম গ্রহণ করে। মানবদেহে আর্বিয়ামের সর্বোচ্চ ঘনত্ব থাকে হাড়ে, তবে বৃক্ক এবং যকৃতেও এর উপস্থিতি পাওয়া যায়।[2]

আর্বিয়াম গিলে ফেললে তা সামান্য বিষাক্ত হতে পারে, তবে আর্বিয়ামের যৌগগুলো সাধারণত বিষাক্ত নয়।[2] আয়নিক আর্বিয়াম অনেকটা আয়নিক ক্যালসিয়ামের মতো আচরণ করে এবং এটি ক্যালমোডুলিন-এর মতো প্রোটিনের সাথে যুক্ত হতে পারে। অন্যান্য বিরল মৃত্তিকা উপাদানের নাইট্রেটের মতোই আর্বিয়াম নাইট্রেট শরীরে প্রবেশ করলে তা যকৃতে ট্রাইগ্লিসারাইড-এর মাত্রা বাড়িয়ে দেয় এবং যকৃতের এনজাইম রক্তে ছড়িয়ে পড়তে সাহায্য করে। তবে গ্যাডোলিনিয়াম ও ডিসপ্রোসিয়াম নাইট্রেটের মতো আর্বিয়াম নাইট্রেটও RNA polymerase II-এর কার্যকারিতা বৃদ্ধি করে, যা এর একটি অনন্য বৈশিষ্ট্য।[48] আর্বিয়াম এবং অন্যান্য বিরল মৃত্তিকা উপাদানের সংস্পর্শে আসার প্রধান মাধ্যম হলো খাদ্য গ্রহণ[49] এবং শ্বাসগ্রহণ,[50] কারণ এগুলো অক্ষত ত্বকের ভেতর দিয়ে প্রবেশ করতে পারে না।[48]

ধূলিকণা হিসেবে ধাতব আর্বিয়াম আগুন এবং বিস্ফোরণের ঝুঁকি তৈরি করতে পারে।[51][52][53]

তথ্যসূত্র

  1. ↑ (1879-01-01). XIV.—On erbium and yttrium. Journal of the Chemical Society, Transactions. 35 111–117. doi:10.1039/CT8793500111.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 Emsley, John. (2001). Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements. 136–139. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850340-8.
  3. ↑ Jackson, M.. (2000). Magnetism of Rare Earth. The IRM Quarterly. 10 (3) 1.
  4. ↑ (2007). "Structures of D5d-C80 and Ih-Er3N@C80 Fullerenes and Their Rotation Inside Carbon Nanotubes Demonstrated by Aberration-Corrected Electron Microscopy". Nano Letters. 7 (12) 3704. doi:10.1021/nl0720152.
  5. ↑ (2012-05-23). Expanding Rare-Earth Oxidation State Chemistry to Molecular Complexes of Holmium(II) and Erbium(II). Journal of the American Chemical Society. 134 (20) 8420–8423. doi:10.1021/ja303357w.
  6. ↑ (2008). Synthesis of erbium hydroxide microflowers and nanostructures in subcritical water. Nanotechnology. 19 (18). doi:10.1088/0957-4484/19/18/185606.
  7. ↑ 7.0 7.1 Chemical reactions of Erbium. Webelements.
  8. ↑ IAEA. (2021). "Alternative Radionuclide Production with a Cyclotron". International Atomic Energy Agency. ISBN 978-92-0-103221-8.
  9. ↑ Aaron John Ihde. (1984). The development of modern chemistry. 378–379. Courier Dover Publications. ISBN 978-0-486-64235-2.
  10. ↑ (1998). "The Binary Rare Earth Oxides". Chemical Reviews. 98 (4) 1479–1514. doi:10.1021/cr940055h.
  11. ↑ 11.0 11.1 11.2 11.3 (September 2016). Hawley's Condensed Chemical Dictionary, Sixteenth Edition. 564. Wiley. ISBN 978-1-118-13515-0. doi:10.1002/9781119312468.
  12. ↑ Erbium Fluoride.
  13. ↑ Linna Guo, Yuhua Wang, Zehua Zou, Bing Wang, Xiaoxia Guo, Lili Han, Wei Zeng. (2014). Facile synthesis and enhancement upconversion luminescence of ErF3 nano/microstructures via Li+ doping. Journal of Materials Chemistry C. 2 (15) 2765. doi:10.1039/c3tc32540g.
  14. ↑ (2007-05-15). Crystallization and surface morphology evolution of erbium fluoride films on different substrates. Applied Surface Science. 253 (14) 6259–6263. doi:10.1016/j.apsusc.2007.01.087.
  15. ↑ Yingxin Hao, Shichao Lv, Zhijun Ma, Jianrong Qiu. (2018). "Understanding differences in Er 3+ –Yb 3+ codoped glass and glass ceramic based on upconversion luminescence for optical thermometry". RSC Advances. 8 (22) 12165–12172. doi:10.1039/C8RA01245H.
  16. ↑ (1963). "Handbook of Preparative Inorganic Chemistry". Academic Press.
  17. ↑ Meyer, G.. (1989). "The Ammonium Chloride Route to Anhydrous Rare Earth Chlorides-The Example of YCl3". 25 146–150. ISBN 978-0-470-13256-2. doi:10.1002/9780470132562.ch35.
  18. ↑ Edelmann, F. T.. (1997). "Synthetic Methods of Organometallic and Inorganic Chemistry". VI. Georg Thieme Verlag. ISBN 978-3-13-103021-4.
  19. ↑ (1954). "The Crystal Structure of Yttrium Trichloride and Similar Compounds". J Phys Chem. 58 (11) 940–943. doi:10.1021/j150521a002.
  20. ↑ (1966). "Crystallographic data for solvated rare earth chlorides". Acta Crystallographica. 21 (6) 1012–1013. doi:10.1107/S0365110X66004420.
  21. ↑ Elements, American. Erbium Bromide. American Elements.
  22. ↑ Perry, Dale L. (2011). Handbook of Inorganic Compounds. 163. Taylor & Francis. ISBN 978-1-4398-1462-8.
  23. ↑ Elements, American. Erbium Iodide. American Elements.
  24. ↑ Greenwood and Earnshaw, pp. 1248–9
  25. ↑ Mosander, C. G.. (1843). On the new metals, Lanthanium and Didymium, which are associated with Cerium; and on Erbium and Terbium, new metals associated with Yttria. Philosophical Magazine. 23 (152) 241–254. doi:10.1080/14786444308644728. Note: The first part of this article, which does NOT concern erbium, is a translation of: C. G. Mosander (1842) "Något om Cer och Lanthan" [Some (news) about cerium and lanthanum], Förhandlingar vid de Skandinaviske naturforskarnes tredje möte (Stockholm) [Transactions of the Third Scandinavian Scientist Conference (Stockholm)], vol. 3, pp. 387–398.
  26. ↑ (1956). The discovery of the elements. Journal of Chemical Education.
  27. ↑ Weeks, Mary Elvira. (1932). "The discovery of the elements: XVI. The rare earth elements". Journal of Chemical Education. 9 (10) 1751–1773. doi:10.1021/ed009p1751.
  28. ↑ (2015). Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Beginnings. The Hexagon. 41–45.
  29. ↑ (2015). Rediscovery of the elements: The Rare Earths–The Confusing Years. The Hexagon. 72–77.
  30. ↑ Piguet, Claude. (2014). "Extricating erbium". Nature Chemistry. 6 (4) 370. doi:10.1038/nchem.1908.
  31. ↑ (2020). Erbium. Royal Society of Chemistry.
  32. ↑ Voncken, J.H.L.. (2016). "The Rare Earth Elements: An Introduction". 10–11. Cham : Springer International Publishing. ISBN 978-3-319-26809-5. doi:10.1007/978-3-319-26809-5.
  33. ↑ (July 23, 2013). Facts About Erbium. Live Science.
  34. ↑ 34.0 34.1 34.2 Patnaik, Pradyot. (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. 293–295. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8.
  35. ↑ Abundance of elements in the earth's crust and in the sea, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th edition (2016–2017), p. 14-17
  36. ↑ Early paper on the use of displacement ion-exchange chromatography to separate rare earths: (1954). "A practical separation of yttrium group rare earths from gadolinite by ion-exchange". Chemical Engineering Progress. 50 7–15.
  37. ↑ (2023-04-01). "The recent progress of ion exchange for the separation of rare earths from secondary resources – A review". Hydrometallurgy. 218. doi:10.1016/j.hydromet.2023.106047.
  38. ↑ Asad, F. M. M. (2010). Optical Properties of Dye Sensitized Zinc Oxide Thin Film Deposited by Sol-gel Method (Doctoral dissertation, Universiti Teknologi Malaysia).
  39. ↑ (2013-01-01). Lasers for Medical Applications. 127–176. Woodhead Publishing. ISBN 978-0-85709-237-3. doi:10.1533/9780857097545.2.127.
  40. ↑ (December 2022). "Erbium laser-assisted ceramic debonding: a scoping review". Journal of Prosthodontics. 31 (9) e100–e124. doi:10.1111/jopr.13613.
  41. ↑ (1999). Erbium-doped fiber amplifiers fundamentals and technology. Academic Press. ISBN 978-0-12-084590-3.
  42. ↑ 42.0 42.1 Hammond, C. R.. (2000). "The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics". CRC press. ISBN 978-0-8493-0481-1.
  43. ↑ "Advances in Cryogenic Engineering". 39a.
  44. ↑ Ackermann, Robert A.. (1997). Cryogenic Regenerative Heat Exchangers. 58. Springer. ISBN 978-0-306-45449-3.
  45. ↑ Stwertka, Albert. A Guide to the Elements, Oxford University Press, 1996, p. 162. 0-19-508083-1
  46. ↑ (1999). Safety issues associated with Plutonium involvement in the nuclear fuel cycle. 121–125. Kluwer. ISBN 978-0-7923-5593-9.
  47. ↑ Grossbeck, Renier, and Bigelow. (September 2003). Development of improved burnable poisons for commercial nuclear power reactors. University of North Texas (UNT) digital library.
  48. ↑ 48.0 48.1 (March 1996). "Exposure, metabolism, and toxicity of rare earths and related compounds". Environmental Health Perspectives. 104 Suppl 1 (Suppl 1) 85–95. doi:10.1289/ehp.96104s185.
  49. ↑ (2022-11-24). "Dietary Exposure Assessment of Rare Earth Elements in the Chinese Population". International Journal of Environmental Research and Public Health. 19 (23). doi:10.3390/ijerph192315583.
  50. ↑ (2019-04-01). Human exposures to rare earth elements: Present knowledge and research prospects. Environmental Research. 171 493–500. doi:10.1016/j.envres.2019.02.004.
  51. ↑ (1966). "Pharmacology and toxicology of dysprosium, holmium, and erbium chlorides". Toxicology and Applied Pharmacology. 8 (1) 37–43. doi:10.1016/0041-008x(66)90098-6.
  52. ↑ Haley, T. J.. (1965). "Pharmacology and toxicology of the rare earth elements". Journal of Pharmaceutical Sciences. 54 (5) 663–70. doi:10.1002/jps.2600540502.
  53. ↑ (1963). "The acute mammalian toxicity of rare earth nitrates and oxides". Toxicology and Applied Pharmacology. 5 (6) 750–9. doi:10.1016/0041-008X(63)90067-X.

আরও পড়ুন

  • Guide to the Elements – Revised Edition, Albert Stwertka (Oxford University Press; 1998), 0-19-508083-1.

বহিঃসংযোগ

erbium

উৎস: ইংরেজি উইকিপিডিয়ার “Erbium” নিবন্ধের অনুবাদ। মূল নিবন্ধ: https://en.wikipedia.org/wiki/Erbium এই অনুবাদটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে প্রস্তুত করা হয়েছে।

Retrieved from "https://ltrc.sciwiki.in/index.php?title=আর্বিয়াম&oldid=6961"