प्रासियोडिमियम

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प्रासियोडिमियम (Praseodymium) एक रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Pr और परमाणु क्रमांक 59 है। यह लैंथेनाइड श्रेणी का तीसरा सदस्य है और इसे दुर्लभ-मृदा धातुओं (rare-earth metals) में से एक माना जाता है। यह एक नरम, चांदी जैसी, आघातवर्धनीय (malleable) और तन्य (ductile) धातु है, जिसे इसके चुंबकीय, विद्युत, रासायनिक और प्रकाशीय गुणों के लिए महत्व दिया जाता है। यह इतना अभिक्रियाशील है कि प्राकृतिक रूप में नहीं पाया जाता है, और शुद्ध प्रासियोडिमियम धातु हवा के संपर्क में आने पर धीरे-धीरे एक हरी ऑक्साइड परत विकसित कर लेती है।

प्रासियोडिमियम हमेशा अन्य दुर्लभ-मृदा धातुओं के साथ प्राकृतिक रूप से पाया जाता है। यह छठा सबसे प्रचुर दुर्लभ-मृदा तत्व और चौथा सबसे प्रचुर लैंथेनाइड है, जो पृथ्वी की पपड़ी का 9.1 भाग प्रति दस लाख (parts per million) हिस्सा बनाता है, जो बोरॉन की प्रचुरता के समान है। 1841 में, स्वीडिश रसायनज्ञ कार्ल गुस्ताव मोसांडर ने एक दुर्लभ-मृदा ऑक्साइड अवशेष निकाला जिसे उन्होंने डिडिमियम (didymium) कहा, जिसे उन्होंने "लैंथेना" (lanthana) नामक अवशेष से अलग किया था, जो बदले में सीरियम लवणों से अलग किया गया था। 1885 में, ऑस्ट्रियाई रसायनज्ञ कार्ल ऑयर वॉन वेल्सबैक ने डिडिमियम को दो तत्वों में अलग किया जिन्होंने विभिन्न रंगों के लवण दिए, जिन्हें उन्होंने प्रासियोडिमियम और नियोडिमियम नाम दिया। प्रासियोडिमियम नाम प्राचीन ग्रीक πράσινος (prasinos) से आया है, जिसका अर्थ है 'लहसुन-हरा' (leek-green), और δίδυμος (didymos) का अर्थ 'जुड़वां' है।

अधिकांश दुर्लभ-मृदा तत्वों की तरह, प्रासियोडिमियम सबसे आसानी से +3 ऑक्सीकरण अवस्था बनाता है, जो जलीय घोल में एकमात्र स्थिर अवस्था है, हालांकि +4 ऑक्सीकरण अवस्था कुछ ठोस यौगिकों में जानी जाती है और, लैंथेनाइड्स के बीच विशिष्ट रूप से, +5 ऑक्सीकरण अवस्था कम तापमान पर प्राप्त की जा सकती है। 0, +1, और +2 ऑक्सीकरण अवस्थाएं शायद ही कभी पाई जाती हैं। जलीय प्रासियोडिमियम आयन पीले-हरे होते हैं, और इसी तरह, जब प्रासियोडिमियम को कांच में शामिल किया जाता है तो यह पीले-हरे रंग के विभिन्न शेड्स देता है। प्रासियोडिमियम के कई औद्योगिक उपयोगों में प्रकाश स्रोतों से पीली रोशनी को फ़िल्टर करने की इसकी क्षमता शामिल है।

भौतिक गुण

प्रासियोडिमियम लैंथेनाइड श्रेणी का तीसरा सदस्य है, और दुर्लभ-मृदा धातुओं का एक सदस्य है। आवर्त सारणी में, यह अपने बाईं ओर लैंथेनाइड सीरियम और दाईं ओर नियोडिमियम, और एक्टिनाइड प्रोटैक्टिनियम के ऊपर दिखाई देता है। यह एक तन्य धातु है जिसकी कठोरता चांदी के बराबर है।[1] प्रासियोडिमियम की परमाणु त्रिज्या बहुत बड़ी मानी जाती है; 247 pm की त्रिज्या के साथ, बेरियम, रुबिडियम और सीज़ियम इससे बड़े हैं।[2] हालांकि, अवलोकनात्मक रूप से, यह आमतौर पर 185 pm होती है।[3]

तटस्थ प्रासियोडिमियम के 59 इलेक्ट्रॉन विन्यास [Xe]4f36s2 में व्यवस्थित होते हैं। अधिकांश अन्य लैंथेनाइड्स की तरह, प्रासियोडिमियम आमतौर पर केवल तीन इलेक्ट्रॉनों का उपयोग संयोजी इलेक्ट्रॉनों के रूप में करता है, क्योंकि शेष 4f इलेक्ट्रॉन बंधन में शामिल होने के लिए बहुत मजबूती से बंधे होते हैं: ऐसा इसलिए है क्योंकि 4f ऑर्बिटल्स इलेक्ट्रॉनों के अक्रिय क्सीनन कोर के माध्यम से नाभिक तक सबसे अधिक प्रवेश करते हैं, उसके बाद 5d और 6s आते हैं, और यह प्रवेश उच्च आयनिक आवेश के साथ बढ़ता है। फिर भी, प्रासियोडिमियम कुछ यौगिकों में चौथे संयोजी इलेक्ट्रॉन को खो सकता है क्योंकि यह लैंथेनाइड श्रृंखला में जल्दी आता है, जहां परमाणु आवेश अभी भी इतना कम है और 4f उपकोश ऊर्जा इतनी अधिक है कि आगे के संयोजी इलेक्ट्रॉनों को हटाया जा सके।[4]

अन्य शुरुआती लैंथेनाइड्स के समान, प्रासियोडिमियम में कमरे के तापमान पर डबल हेक्सागोनल क्लोज-पैक्ड क्रिस्टल संरचना होती है, जिसे अल्फा चरण (α-Pr) कहा जाता है। 795 C पर यह एक अलग अपरूप में बदल जाता है जिसमें बॉडी-सेंटर्ड क्यूबिक संरचना (β-Pr) होती है, और यह 931 C पर पिघलता है।

प्रासियोडिमियम, सभी लैंथेनाइड्स की तरह, कमरे के तापमान पर अनुचुंबकीय (paramagnetic) होता है।[5] कुछ अन्य दुर्लभ-मृदा धातुओं के विपरीत, जो कम तापमान पर प्रति-लौहचुंबकीय (antiferromagnetic) या लौहचुंबकीय (ferromagnetic) क्रम दिखाती हैं, प्रासियोडिमियम 1 K से ऊपर के सभी तापमानों पर अनुचुंबकीय होता है।

रासायनिक गुण

प्रासियोडिमियम(III) हाइड्रॉक्साइड

प्रासियोडिमियम धातु हवा में धीरे-धीरे धूमिल हो जाती है, और लोहे के जंग की तरह एक स्पैलिंग हरी ऑक्साइड परत बनाती है; सेंटीमीटर के आकार का प्रासियोडिमियम धातु का नमूना लगभग एक वर्ष में पूरी तरह से संक्षारित हो जाता है।[6] यह 150 °C पर आसानी से जलकर प्रासियोडिमियम(III,IV) ऑक्साइड बनाता है, जो एक गैर-स्टोइकियोमेट्रिक यौगिक है जो Pr6O11 के करीब है:[7]

12 Pr + 11 O2 → 2 Pr6O11

इसे हाइड्रोजन गैस के साथ प्रासियोडिमियम(III) ऑक्साइड (Pr2O3) में अपचयित किया जा सकता है।[8] प्रासियोडिमियम(IV) ऑक्साइड, PrO2, प्रासियोडिमियम के दहन का सबसे अधिक ऑक्सीकृत उत्पाद है और इसे 400 °C और 282 बार पर शुद्ध ऑक्सीजन के साथ प्रासियोडिमियम धातु की प्रतिक्रिया[8] या उबलते एसिटिक एसिड में Pr6O11 के विषमानुपातन (disproportionation) द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।[9][10] प्रासियोडिमियम की अभिक्रियाशीलता आवधिक प्रवृत्तियों (periodic trends) के अनुरूप है, क्योंकि यह पहले और इसलिए सबसे बड़े लैंथेनाइड्स में से एक है।[4] 1000 °C पर, PrO2−x संरचना वाले कई प्रासियोडिमियम ऑक्साइड 0 < x < 0.25 के साथ अव्यवस्थित, गैर-स्टोइकियोमेट्रिक चरणों के रूप में मौजूद होते हैं, लेकिन 400–700 °C पर ऑक्साइड दोष इसके बजाय व्यवस्थित होते हैं, जिससे n = 4, 7, 9, 10, 11, 12, और ∞ के साथ सामान्य सूत्र Pr_{n}O_{2n−2} के चरण बनते हैं। ये चरण PrOy कभी-कभी α और β′ (गैर-स्टोइकियोमेट्रिक), β (y = 1.833), δ (1.818), ε (1.8), ζ (1.778), ι (1.714), θ, और σ के रूप में लेबल किए जाते हैं।[11]

प्रासियोडिमियम एक विद्युत-धनात्मक (electropositive) तत्व है और ठंडे पानी के साथ धीरे-धीरे और गर्म पानी के साथ काफी तेजी से प्रतिक्रिया करके प्रासियोडिमियम(III) हाइड्रॉक्साइड बनाता है:[7]

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

प्रासियोडिमियम धातु सभी स्थिर हैलोजनों के साथ प्रतिक्रिया करके ट्राईहैलाइड्स बनाती है:[7]

2 Pr (s) + 3 F2 (g) → 2 PrF3 (s) [हरा]
2 Pr (s) + 3 Cl2 (g) → 2 PrCl3 (s) [हरा]
2 Pr (s) + 3 Br2 (g) → 2 PrBr3 (s) [हरा]
2 Pr (s) + 3 I2 (g) → 2 PrI3 (s)

टेट्राफ्लोराइड, PrF4, भी ज्ञात है, और इसे सोडियम फ्लोराइड और प्रासियोडिमियम(III) फ्लोराइड के मिश्रण को फ्लोरीन गैस के साथ प्रतिक्रिया करके उत्पादित किया जाता है, जिससे Na2PrF6 बनता है, जिसके बाद तरल हाइड्रोजन फ्लोराइड के साथ प्रतिक्रिया मिश्रण से सोडियम फ्लोराइड को हटा दिया जाता है।[12] इसके अतिरिक्त, प्रासियोडिमियम एक कांस्य डाईआयोडाइड बनाता है; लैंथेनम, सीरियम, और गैडोलीनियम के डाईआयोडाइड की तरह, यह एक प्रासियोडिमियम(III) इलेक्ट्राइड यौगिक है।[12]

प्रासियोडिमियम तनु सल्फ्यूरिक एसिड में आसानी से घुल जाता है और चार्ट्र्यूज Pr3+ आयनों वाले घोल बनाता है, जो [Pr(H2O)9]3+ परिसरों के रूप में मौजूद होते हैं:[7][13]

2 Pr (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Pr3+ (aq) + 3 SO42- (aq) + 3 H2 (g)

पानी में प्रासियोडिमियम(IV) यौगिकों को घोलने से पीले Pr4+ आयनों वाले घोल नहीं बनते हैं;[14] +3.2 V पर Pr4+/Pr3+ युग्म के उच्च सकारात्मक मानक अपचयन विभव (standard reduction potential) के कारण, ये आयन जलीय घोल में अस्थिर होते हैं, पानी को ऑक्सीकृत करते हैं और Pr3+ में अपचयित हो जाते हैं। Pr3+/Pr युग्म के लिए मान −2.35 V है।[15] हालांकि, अत्यधिक क्षारीय जलीय माध्यम में, Pr4+ आयनों को ओजोन के साथ ऑक्सीकरण द्वारा उत्पन्न किया जा सकता है।[16]

प्रासियोडिमियम(V) को मैट्रिक्स आइसोलेशन (2016 में) और थोक अवस्था (2025 में) में देखा गया है। नोबल-गैस मैट्रिक्स आइसोलेशन स्थितियों के तहत अपनी +5 ऑक्सीकरण अवस्था (पिछले नोबल गैस क्सीनन के स्थिर इलेक्ट्रॉन विन्यास के साथ) में प्रासियोडिमियम के अस्तित्व की सूचना 2016 में दी गई थी। +5 अवस्था के लिए निर्दिष्ट प्रजातियों की पहचान [PrO2]+, इसके O2 और Ar एडक्ट्स, और PrO2(\h{2}O2) के रूप में की गई थी।[17] इसके अलावा, 2025 में, एक तटस्थ यौगिक [Pr(NP^{t}Bu3)4]+[PF6]-, जो औपचारिक रूप से Pr(V) है लेकिन एक उलटे लिगैंड क्षेत्र के साथ, को अलग किया गया और कम तापमान पर क्रिस्टलोग्राफिक रूप से चित्रित किया गया।[18]

ऑर्गेनोप्रासियोडिमियम यौगिक

यह भी देखें: Organolanthanide chemistry

ऑर्गेनोप्रासियोडिमियम यौगिक अन्य लैंथेनाइड्स के समान हैं, क्योंकि वे सभी π बैकबॉन्डिंग से गुजरने में असमर्थता साझा करते हैं। इसलिए वे ज्यादातर आयनिक साइक्लोपेंटाडिएनाइड (लैंथेनम के साथ आइसोस्ट्रक्चरल) और σ-बॉन्डेड सरल एल्काइल्स और एरियल्स तक सीमित हैं, जिनमें से कुछ बहुलक हो सकते हैं।[19] प्रासियोडिमियम का समन्वय रसायन विज्ञान काफी हद तक बड़े, विद्युत-धनात्मक Pr3+ आयन का है, और इसलिए यह अन्य शुरुआती लैंथेनाइड्स La3+, Ce3+, और Nd3+ के समान है। उदाहरण के लिए, लैंथेनम, सीरियम और नियोडिमियम की तरह, प्रासियोडिमियम नाइट्रेट्स 18-क्राउन-6 के साथ 4:3 और 1:1 दोनों परिसर बनाते हैं, जबकि प्रोमेथियम से गैडोलीनियम तक के मध्य लैंथेनाइड्स केवल 4:3 परिसर बना सकते हैं और टर्बियम से ल्यूटेशियम तक के बाद के लैंथेनाइड्स सभी लिगैंड्स के साथ सफलतापूर्वक समन्वय नहीं कर सकते हैं। ऐसे प्रासियोडिमियम परिसरों में उच्च लेकिन अनिश्चित समन्वय संख्या और खराब परिभाषित स्टीरियोकेमिस्ट्री होती है, जिसमें असाधारण रूप से भारी लिगैंड्स जैसे कि ट्राईकोऑर्डिनेट [Pr{N(SiMe3)2}3] के परिणामस्वरूप अपवाद होते हैं। प्रासियोडिमियम(IV) से जुड़े कुछ मिश्रित ऑक्साइड और फ्लोराइड भी हैं, लेकिन इसमें अपने पड़ोसी सीरियम की तरह इस ऑक्सीकरण अवस्था में कोई सराहनीय समन्वय रसायन विज्ञान नहीं है।[20] हालांकि, प्रासियोडिमियम(IV) के एक आणविक परिसर का पहला उदाहरण हाल ही में रिपोर्ट किया गया है।[21]

समस्थानिक

मुख्य लेख: Isotopes of praseodymium

प्रासियोडिमियम का केवल एक स्थिर और प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला समस्थानिक है, 141Pr। इसलिए यह एक मोनोन्यूक्लिडिक और मोनोआइसोटोपिक तत्व है, और इसके मानक परमाणु भार को उच्च परिशुद्धता के साथ निर्धारित किया जा सकता है क्योंकि यह प्रकृति का एक स्थिरांक है। इस समस्थानिक में 82 न्यूट्रॉन होते हैं, जो एक जादुई संख्या है जो अतिरिक्त स्थिरता प्रदान करती है। अड़तीस अन्य रेडियोआइसोटोप संश्लेषित किए गए हैं। इन सभी समस्थानिकों की अर्ध-आयु एक दिन से कम (और अधिकांश एक मिनट से कम) है, केवल 143Pr को छोड़कर जिसकी अर्ध-आयु 13.57 दिन है। 141Pr और 143Pr दोनों यूरेनियम के विखंडन उत्पाद के रूप में होते हैं (जैसा कि भारी समस्थानिक होते हैं)। 141Pr से हल्के समस्थानिकों का प्राथमिक क्षय मोड पॉज़िट्रॉन उत्सर्जन या इलेक्ट्रॉन कैप्चर से सीरियम के समस्थानिकों में होता है, जबकि भारी समस्थानिकों का प्राथमिक क्षय मोड बीटा क्षय से नियोडिमियम के समस्थानिकों में होता है।[22]

इतिहास

कार्ल ऑयर वॉन वेल्सबैक (1858–1929), 1885 में प्रासियोडिमियम के खोजकर्ता।

1751 में, स्वीडिश खनिज विज्ञानी एक्सल फ्रेडरिक क्रोनस्टेड ने बास्टनेस की खदान से एक भारी खनिज की खोज की, जिसे बाद में सेराइट नाम दिया गया। तीस साल बाद, खदान के मालिक परिवार के पंद्रह वर्षीय विल्हेम हिसिंगर ने इसका एक नमूना कार्ल शेले को भेजा, जिन्हें इसमें कोई नया तत्व नहीं मिला। 1803 में, हिसिंगर के आयरनमास्टर बनने के बाद, उन्होंने जोंस जैकब बर्ज़ेलियस के साथ खनिज पर फिर से काम किया और एक नया ऑक्साइड अलग किया, जिसे उन्होंने बौने ग्रह सेरेस के नाम पर 'सेरिया' (ceria) रखा, जिसे दो साल पहले खोजा गया था।[23] सेरिया को जर्मनी में मार्टिन हेनरिक क्लैप्रोथ द्वारा स्वतंत्र रूप से अलग किया गया था।[24] 1839 और 1843 के बीच, स्वीडिश सर्जन और रसायनज्ञ कार्ल गुस्ताफ मोसांडर, जो बर्ज़ेलियस के साथ एक ही घर में रहते थे, ने दिखाया कि सेरिया ऑक्साइड का मिश्रण था; उन्होंने दो अन्य ऑक्साइड अलग किए, जिन्हें उन्होंने 'लैंथेना' (lanthana) और 'डिडिमिया' (didymia) नाम दिया।[25][26][27] उन्होंने सीरियम नाइट्रेट के एक नमूने को हवा में भूनकर और फिर परिणामी ऑक्साइड को तनु नाइट्रिक एसिड के साथ उपचारित करके आंशिक रूप से विघटित किया। इन ऑक्साइडों को बनाने वाली धातुओं को इस प्रकार 'लैंथेनम' और 'डिडिमियम' नाम दिया गया।[28][29]

जबकि लैंथेनम एक शुद्ध तत्व निकला, डिडिमियम नहीं था और यह प्रासियोडिमियम से यूरोपियम तक के सभी स्थिर शुरुआती लैंथेनाइड्स का केवल एक मिश्रण निकला, जैसा कि मार्क डेलाफॉन्टेन द्वारा स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण के बाद संदेह किया गया था, हालांकि उनके पास इसे इसके घटकों में अलग करने का समय नहीं था। समैरियम और यूरोपियम की भारी जोड़ी को केवल 1879 में पॉल-एमिल लेकॉक डी बोइसबॉड्रान द्वारा हटाया गया था और 1885 तक कार्ल ऑयर वॉन वेल्सबैक ने डिडिमियम को प्रासियोडिमियम और नियोडिमियम में अलग नहीं किया था।[30] वॉन वेल्सबैक ने स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण द्वारा पृथक्करण की पुष्टि की, लेकिन उत्पाद अपेक्षाकृत कम शुद्धता के थे। चूंकि नियोडिमियम प्रासियोडिमियम की तुलना में डिडिमियम का एक बड़ा घटक था, इसलिए इसने अस्पष्टता के साथ पुराना नाम रखा, जबकि प्रासियोडिमियम को इसके लवणों के लहसुन-हरे रंग (ग्रीक πρασιος, "लहसुन हरा") द्वारा प्रतिष्ठित किया गया था।[31] डिडिमियम की मिश्रित प्रकृति का सुझाव पहले 1882 में बोहुस्लाव ब्रूनर द्वारा दिया गया था, जिन्होंने प्रयोगात्मक रूप से इसके पृथक्करण का पीछा नहीं किया था।[32]

प्राप्ति

प्रासियोडिमियम विशेष रूप से दुर्लभ नहीं है, इसके दुर्लभ-मृदा धातुओं में होने के बावजूद, यह पृथ्वी की पपड़ी का 9.2 mg/kg बनाता है।[33] दुर्लभ-मृदा धातु के रूप में प्रासियोडिमियम का वर्गीकरण चूना और मैग्नीशिया जैसे "सामान्य मृदा" की तुलना में इसकी दुर्लभता, इसे शामिल करने वाले कुछ ज्ञात खनिजों जिनके लिए निष्कर्षण व्यावसायिक रूप से व्यवहार्य है, और निष्कर्षण की लंबाई और जटिलता से आता है।[34] हालांकि विशेष रूप से दुर्लभ नहीं है, प्रासियोडिमियम कभी भी प्रासियोडिमियम-युक्त खनिजों में प्रमुख दुर्लभ मृदा के रूप में नहीं पाया जाता है। यह हमेशा सीरियम और लैंथेनम और आमतौर पर नियोडिमियम द्वारा भी पूर्ववर्ती होता है।[35]

निष्कर्षण

Pr3+ आयन आकार में सीरियम समूह के शुरुआती लैंथेनाइड्स (लैंथेनम से समैरियम और यूरोपियम तक) के समान है जो आवर्त सारणी में तुरंत बाद आते हैं, और इसलिए यह फॉस्फेट, सिलिकेट और कार्बोनेट खनिजों में उनके साथ होता है, जैसे कि मोनाज़ाइट (MIIIPO4) और बास्टनेसाइट (MIIICO3F), जहां M का तात्पर्य स्कैंडियम और रेडियोधर्मी प्रोमेथियम (ज्यादातर Ce, La, और Y, कुछ कम Nd और Pr के साथ) को छोड़कर सभी दुर्लभ-मृदा धातुओं से है।[31] बास्टनेसाइट में आमतौर पर थोरियम और भारी लैंथेनाइड्स की कमी होती है, और इससे हल्के लैंथेनाइड्स का शुद्धिकरण कम शामिल होता है। अयस्क, कुचलने और पीसने के बाद, पहले गर्म केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ उपचारित किया जाता है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन फ्लोराइड, और सिलिकॉन टेट्राफ्लोराइड निकलता है। उत्पाद को फिर सुखाया जाता है और पानी के साथ लीच किया जाता है, जिससे लैंथेनम सहित शुरुआती लैंथेनाइड आयन घोल में रह जाते हैं।[31]

मोनाज़ाइट के लिए प्रक्रिया, जिसमें आमतौर पर थोरियम के साथ-साथ सभी दुर्लभ मृदा शामिल होती है, अधिक शामिल है। मोनाज़ाइट, अपने चुंबकीय गुणों के कारण, बार-बार विद्युत चुम्बकीय पृथक्करण द्वारा अलग किया जा सकता है। पृथक्करण के बाद, इसे दुर्लभ मृदा के पानी में घुलनशील सल्फेट्स का उत्पादन करने के लिए गर्म केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ उपचारित किया जाता है। अम्लीय फिल्ट्रेट्स को pH 3–4 तक सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ आंशिक रूप से बेअसर किया जाता है, जिसके दौरान थोरियम हाइड्रॉक्साइड के रूप में अवक्षेपित होता है और हटा दिया जाता है। घोल को दुर्लभ मृदा को उनके अघुलनशील ऑक्सालेट में बदलने के लिए अमोनियम ऑक्सालेट के साथ उपचारित किया जाता है, ऑक्सालेट्स को एनीलिंग द्वारा ऑक्साइड में बदल दिया जाता है, और ऑक्साइड को नाइट्रिक एसिड में घोल दिया जाता है। यह अंतिम चरण मुख्य घटकों में से एक, सीरियम, को बाहर करता है, जिसका ऑक्साइड HNO3 में अघुलनशील है।[36] कुछ अवशेषों को संभालते समय सावधानी बरतनी चाहिए क्योंकि उनमें 232Th की बेटी, 228Ra होती है, जो एक मजबूत गामा उत्सर्जक है।[31]

प्रासियोडिमियम को फिर आयन-विनिमय क्रोमैटोग्राफी के माध्यम से, या ट्राइब्यूटिल फॉस्फेट जैसे विलायक का उपयोग करके अलग किया जा सकता है जहां Ln3+ की घुलनशीलता परमाणु संख्या बढ़ने के साथ बढ़ती है। यदि आयन-विनिमय क्रोमैटोग्राफी का उपयोग किया जाता है, तो लैंथेनाइड्स के मिश्रण को धनायन-विनिमय राल के एक कॉलम में लोड किया जाता है और Cu2+ या Zn2+ या Fe3+ को दूसरे में लोड किया जाता है। एक जटिल एजेंट का जलीय घोल, जिसे एलुएंट (आमतौर पर ट्राईअमोनियम एडटेट) के रूप में जाना जाता है, कॉलम के माध्यम से पारित किया जाता है, और Ln3+ को पहले कॉलम से विस्थापित किया जाता है और NH4+ द्वारा फिर से विस्थापित होने से पहले कॉलम के शीर्ष पर एक कॉम्पैक्ट बैंड में फिर से जमा किया जाता है। Ln(edta·H) परिसरों के निर्माण के लिए गिब्स मुक्त ऊर्जा Ce3+ से Lu3+ तक लैंथेनाइड्स के साथ लगभग एक चौथाई बढ़ जाती है, ताकि Ln3+ धनायन एक बैंड में विकास कॉलम को नीचे उतारें और बार-बार अंशित हों, जो सबसे भारी से सबसे हल्के तक निकलते हैं। उन्हें फिर उनके अघुलनशील ऑक्सालेट्स के रूप में अवक्षेपित किया जाता है, ऑक्साइड बनाने के लिए जलाया जाता है, और फिर धातुओं में अपचयित किया जाता है।[31]

उत्पादन

प्रासियोडिमियम का खनन एक स्टैंडअलोन तत्व के रूप में नहीं किया जाता है, बल्कि इसे बास्टनेसाइट और मोनाज़ाइट अयस्कों से अन्य हल्के दुर्लभ मृदा तत्वों, विशेष रूप से नियोडिमियम के साथ निकाला जाता है। अमोनियम नाइट्रेट के साथ आंशिक क्रिस्टलीकरण का उपयोग लैंथेनाइड्स के मिश्रण से उच्च शुद्धता वाले प्रासियोडिमियम को अलग करने के लिए किया जा सकता है।[37] यू.एस. भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण के आंकड़ों के आधार पर उद्योग विश्लेषण के अनुसार, प्रासियोडिमियम का विश्वव्यापी उत्पादन 2020 में 2,000 टन अनुमानित था और 2022 में बढ़कर लगभग 3,700 टन हो गया।[38]

चीन प्रासियोडिमियम आपूर्ति पर हावी है, जो वैश्विक उत्पादन का 80 प्रतिशत से अधिक उत्पादन करता है, उसके बाद संयुक्त राज्य अमेरिका और ऑस्ट्रेलिया का स्थान है। उत्पादन में वृद्धि मुख्य रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों और पवन टर्बाइनों के लिए उच्च-शक्ति वाले स्थायी मैग्नेट में उपयोग किए जाने वाले नियोडिमियम-प्रासियोडिमियम (NdPr) मिश्र धातुओं की मांग से प्रेरित है।[38]

अनुप्रयोग

लियो मोजर (उसी नाम के गणितज्ञ के साथ भ्रमित न हों), लुडविग मोजर के बेटे, जो अब चेक गणराज्य में मोजर ग्लासवर्क्स के संस्थापक हैं, ने 1920 के दशक के अंत में कांच के रंग में प्रासियोडिमियम के उपयोग की जांच की, जिससे "प्रासेमिट" (Prasemit) नामक एक पीला-हरा कांच प्राप्त हुआ। हालांकि, उस समय बहुत सस्ते रंगद्रव्य एक समान रंग दे सकते थे, इसलिए प्रासेमिट लोकप्रिय नहीं था, बहुत कम टुकड़े बनाए गए थे, और उदाहरण अब अत्यंत दुर्लभ हैं। मोजर ने "हेलियोलाइट" (Heliolite) कांच ("हेलियोलिट" जर्मन में) बनाने के लिए प्रासियोडिमियम को नियोडिमियम के साथ मिश्रित किया, जिसे अधिक व्यापक रूप से स्वीकार किया गया था। शुद्ध प्रासियोडिमियम का पहला स्थायी व्यावसायिक उपयोग, जो आज भी जारी है, सिरेमिक के लिए पीले-नारंगी "प्रासियोडिमियम येलो" दाग के रूप में है, जो ज़िरकोन जाली में एक ठोस घोल है। इस दाग में हरे रंग का कोई संकेत नहीं है; इसके विपरीत, पर्याप्त उच्च लोडिंग पर, प्रासियोडिमियम कांच शुद्ध पीले के बजाय स्पष्ट रूप से हरा होता है।[39]

अन्य कई लैंथेनाइड्स की तरह, प्रेजोडायमियम के परिरक्षित f-ऑर्बिटल लंबी उत्तेजित अवस्था आयु और उच्च दीप्ति प्रतिफल (yield) की अनुमति देते हैं। इसलिए, एक डोपेंट आयन के रूप में Pr3+ के प्रकाशिकी और फोटोनिक्स में कई अनुप्रयोग हैं। इनमें DPSS-लेज़र, सिंगल-मोड फाइबर ऑप्टिकल एम्पलीफायर,[40] फाइबर लेज़र,[41] अपकन्वर्टिंग नैनोकण,[42][43] और साथ ही लाल, हरे, नीले और पराबैंगनी फॉस्फोर में सक्रियक (activators) शामिल हैं।[44] प्रेजोडायमियम आयनों से डोप किए गए सिलिकेट क्रिस्टल का उपयोग प्रकाश पल्स को धीमा करने के लिए भी किया गया है, जिससे इसकी गति कुछ सौ मीटर प्रति सेकंड तक कम हो जाती है।[45]

चूंकि लैंथेनाइड्स बहुत समान होते हैं, इसलिए प्रेजोडायमियम कार्यक्षमता में महत्वपूर्ण नुकसान के बिना अधिकांश अन्य लैंथेनाइड्स का स्थान ले सकता है, और वास्तव में मिशमेटल और फेरोसेरियम मिश्र धातुओं जैसे कई अनुप्रयोगों में प्रेजोडायमियम की थोड़ी मात्रा सहित कई लैंथेनाइड्स के परिवर्तनशील मिश्रण शामिल होते हैं। निम्नलिखित अधिक आधुनिक अनुप्रयोगों में विशेष रूप से प्रेजोडायमियम या कम से कम लैंथेनाइड्स के एक छोटे उपसमुच्चय में प्रेजोडायमियम शामिल है:[44]

पवन टर्बाइनों के लिए उपयोग किए जाने वाले स्थायी चुंबकों में अपनी भूमिका के कारण, यह तर्क दिया गया है कि नवीकरणीय ऊर्जा पर चलने वाली दुनिया में प्रेजोडायमियम भू-राजनीतिक प्रतिस्पर्धा की मुख्य वस्तुओं में से एक होगा। हालांकि, इस दृष्टिकोण की आलोचना यह कहते हुए की गई है कि यह इस तथ्य को पहचानने में विफल है कि अधिकांश पवन टर्बाइन स्थायी चुंबकों का उपयोग नहीं करते हैं और विस्तारित उत्पादन के लिए आर्थिक प्रोत्साहनों की शक्ति को कम करके आंकते हैं।[51][52]

जैविक भूमिका और सावधानियां

ज्ञानसन्दूक
Container only yes
Hazards
Ghspictograms GHS02
Ghssignalword Danger
Hphrases 250
Pphrases 422[53]
Nfpa-h 0
Nfpa-f 3
Nfpa-r 2
Nfpa-s W

प्रारंभिक लैंथेनाइड्स को कुछ मेथेनोट्रोफिक बैक्टीरिया के लिए आवश्यक पाया गया है जो ज्वालामुखी मडपॉट में रहते हैं, जैसे कि Methylacidiphilum fumariolicum: लैंथेनम, सीरियम, प्रेजोडायमियम और नियोडायमियम लगभग समान रूप से प्रभावी हैं।[54][55] अन्यथा प्रेजोडायमियम की किसी अन्य जीव में कोई जैविक भूमिका ज्ञात नहीं है, लेकिन यह बहुत अधिक विषाक्त भी नहीं है। जानवरों में दुर्लभ पृथ्वी धातुओं के अंतःशिरा इंजेक्शन से यकृत (लिवर) के कार्य में बाधा उत्पन्न होती है, लेकिन मनुष्यों में दुर्लभ-पृथ्वी ऑक्साइड के साँस लेने से होने वाले मुख्य दुष्प्रभाव रेडियोधर्मी थोरियम और यूरेनियम अशुद्धियों के कारण होते हैं।[44]

नोट्स

संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 1.2 RubberBible86th.
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ग्रंथसूची

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  • Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann.

आगे पढ़ने के लिए

  • R. J. Callow, The Industrial Chemistry of the Lanthanons, Yttrium, Thorium, and Uranium, Pergamon Press, 1967.
  • (17 August 2020). "Engineering the magnetocaloric properties of PrVO3 epitaxial oxide thin films by strain effects". Applied Physics Letters. 117 (7). doi:10.1063/5.0021031.

बाहरी कड़ियाँ

praseodymium

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के "Praseodymium" लेख पर आधारित। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Praseodymium यह लेख स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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