15 तत्व
लैन्थेनाइड
लैंथेनाइड, लैंथेनम से ल्यूटेशियम तक, 4f कक्षक भरते हैं। रासायनिक रूप से ये आपस में बहुत मिलते-जुलते हैं, इसलिए इन्हें अलग करना कुख्यात रूप से कठिन रहा। दुर्लभ मृदा कहलाने के बावजूद अधिकतर काफ़ी सामान्य हैं; ये चुंबकों, लेज़रों, स्फुरकों और उत्प्रेरकों के लिए अनिवार्य हैं।
- सदस्य
- 15
- कमरे के तापमान पर
- 15 ठोस
- गलनांक परास
- 798 से 1,663 °C
- विद्युतऋणात्मकता
- 1.1 – 1.27
सभी: लैन्थेनाइड
- 57Laलैन्थेनम138.9055 u · 1839
- 58Ceसेरियम140.116 u · 1803
- 59Prप्रेज़ियोडिमियम140.9077 u · 1885
- 60Ndनियोडिमियम144.24 u · 1885
- 61Pmप्रोमीथियम[145] u · 1945
- 62Smसमैरियम150.4 u · 1879
- 63Euयूरोपियम151.964 u · 1901
- 64Gdगैडोलीनियम157.25 u · 1880
- 65Tbटर्बियम158.9254 u · 1843
- 66Dyडिस्प्रोसियम162.5 u · 1886
- 67Hoहोल्मियम164.9303 u · 1878
- 68Erअर्बियम167.26 u · 1843
- 69Tmथूलियम168.9342 u · 1879
- 70Ybइटरबियम173.05 u · 1878
- 71Luल्यूटीशियम174.9667 u · 1907
पृथक्करण की एक सदी
लैन्थेनाइडों की कहानी 1787 में स्टॉकहोम के निकट इटरबी की एक खदान से मिली एक काली चट्टान से शुरू होती है। 1794 में योहान गैडोलिन ने इसमें एक नई मृदा पाई, और अगले 120 वर्षों में रसायनज्ञों ने पता लगाया कि यह मृदा, और सीरिया नामक एक अन्य मृदा, एक दर्जन से अधिक लगभग एक जैसे तत्वों के मिश्रण थीं।
इन्हें अलग करने के लिए एक ही पदार्थ को सैकड़ों या हज़ारों बार घोलना और पुनः क्रिस्टलित करना पड़ता था, और हर चरण में किसी एक तत्व की मात्रा बहुत थोड़ी बढ़ती थी। कई दावा की गई खोजें मिश्रण निकलीं। 1913 में हेनरी मोज़ली के एक्स-रे कार्य के बाद ही रसायनज्ञ ठीक-ठीक बता पाए कि कितने लैन्थेनाइड होने चाहिए।
खोज की समयरेखा
प्रत्येक सदस्य की पहचान कब और किसने की।
1803 · सेरियम
Jöns Jacob Berzelius, Wilhelm Hisinger · स्वीडन
1839 · लैन्थेनम
Carl Gustaf Mosander · स्वीडन
1843 · टर्बियम
Carl Gustaf Mosander · स्वीडन
1843 · अर्बियम
Carl Gustaf Mosander · स्वीडन
1878 · होल्मियम
Marc Delafontaine, Jacques-Louis Soret, Per Teodor Cleve · स्विट्ज़रलैंड और स्वीडन
1878 · इटरबियम
Jean Charles Galissard de Marignac · स्विट्ज़रलैंड
1879 · समैरियम
Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran · फ़्रांस
1879 · थूलियम
Per Teodor Cleve · स्वीडन
1880 · गैडोलीनियम
Jean Charles Galissard de Marignac · स्विट्ज़रलैंड
1885 · प्रेज़ियोडिमियम
Carl Auer von Welsbach · ऑस्ट्रिया
1885 · नियोडिमियम
Carl Auer von Welsbach · ऑस्ट्रिया
1886 · डिस्प्रोसियम
Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran · फ़्रांस
1901 · यूरोपियम
Eugène-Anatole Demarçay · फ़्रांस
1907 · ल्यूटीशियम
Georges Urbain, Carl Auer von Welsbach, Charles James · फ़्रांस, ऑस्ट्रिया और संयुक्त राज्य अमेरिका
1945 · प्रोमीथियम
Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin, Charles D. Coryell · संयुक्त राज्य अमेरिका
ये इतने एक जैसे क्यों हैं
लैन्थेनम से ल्यूटीशियम की ओर बढ़ने पर हर नया इलेक्ट्रॉन 4f उपकोश में जाता है, जो बाहरी इलेक्ट्रॉनों के नीचे परमाणु के भीतर गहराई में दबा होता है। रासायनिक व्यवहार तय करने वाले बाहरी इलेक्ट्रॉन लगभग नहीं बदलते, इसलिए लैन्थेनाइड लगभग एक जैसा व्यवहार करते हैं और लगभग सभी 3+ आयन बनाते हैं।
फिर भी 4f इलेक्ट्रॉन पूरी तरह अदृश्य नहीं हैं। ये कई लैन्थेनाइड आयनों को तीखे रंग और प्रबल चुंबकत्व देते हैं, और श्रेणी में आगे बढ़ने पर परमाणुओं को थोड़ा छोटा कर देते हैं। इस प्रभाव को लैन्थेनाइड संकुचन कहते हैं, जो इनके नीचे स्थित तत्वों के रसायन को भी प्रभावित करता है।
आधुनिक तकनीक में दुर्लभ मृदाएँ
नाम के बावजूद अधिकांश दुर्लभ मृदाएँ दुर्लभ नहीं हैं: सेरियम लगभग ताँबे जितना आम है। ये इस अर्थ में “दुर्लभ” हैं कि बिखरी हुई मिलती हैं और इन्हें सांद्रित तथा शुद्ध करना कठिन है। आज ये आधुनिक तकनीक के लिए अत्यंत आवश्यक हैं।
- नियोडिमियम, डिस्प्रोसियम के साथ: सबसे शक्तिशाली स्थायी चुंबक, जो इलेक्ट्रिक कारों की मोटरों, पवन टर्बाइनों और हेडफ़ोन में लगते हैं
- यूरोपियम और टर्बियम: स्क्रीनों और ऊर्जा-बचत लैंपों के लाल और हरे फ़ॉस्फ़र
- अर्बियम: इंटरनेट ले जाने वाली फ़ाइबर-ऑप्टिक केबलों के प्रवर्धक
- सेरियम: काँच की पॉलिशिंग और कैटेलिटिक कन्वर्टर
- गैडोलीनियम: MRI स्कैन के कंट्रास्ट एजेंट
खनन और आपूर्ति
दुनिया की अधिकांश दुर्लभ मृदाओं का खनन और प्रसंस्करण चीन में होता है, जिससे ये कई देशों के लिए सामरिक चिंता का विषय हैं। इनके खनन से रेडियोधर्मी थोरियम और यूरेनियम के अवशेष बच सकते हैं, और पर्यावरणीय तथा आपूर्ति, दोनों जोखिमों को कम करने के लिए नए स्रोत और पुनर्चक्रण के तरीके विकसित किए जा रहे हैं।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या लैन्थेनाइड और दुर्लभ मृदा तत्व एक ही हैं?
लगभग। दुर्लभ मृदा तत्वों में 15 लैन्थेनाइड के साथ स्कैंडियम और इट्रियम भी आते हैं, जो उन्हीं खनिजों में मिलते हैं और मिलता-जुलता व्यवहार करते हैं।
लैन्थेनाइडों को मुख्य सारणी के नीचे क्यों दिखाया जाता है?
सभी 15 को आवर्त 6 में रखने से सारणी बहुत चौड़ी हो जाएगी। सुविधा के लिए इन्हें बाहर निकालकर नीचे रखा जाता है; 32 स्तंभों वाला चौड़ा विन्यास दिखाता है कि वास्तव में इनका स्थान कहाँ है।
कौन-सा लैन्थेनाइड रेडियोधर्मी है?
प्रोमीथियम। इसका कोई स्थायी समस्थानिक नहीं है और यह प्रकृति में लगभग अनुपस्थित है; इसकी पहचान 1945 में ही, नाभिकीय विखंडन के उत्पादों में, हुई।