लैंथेनाइड्स
Listen
लैंथेनाइड्स F ब्लॉक तत्व हैं, इन तत्वों को दुर्लभ मृदा धातुएँ कहा जाता है, और इन्हें Ln द्वारा दर्शाया जाता है। इन तत्वों के सबसे बाहरी संयोजकता उपकोश का सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 6s2 5d1 4f (1-14) है। चूँकि उनका सबसे बाहरी इलेक्ट्रॉन f उपकोश में प्रवेश करता है इसलिए इन तत्वों को f ब्लॉक तत्व कहा जाता है।
लैंथेनाइड श्रृंखला में 14 तत्व सम्मिलित हैं। चूँकि उनके प्रारंभिक तत्व का नाम लैंथेनम है, इसलिए उन्हें लैंथेनाइड्स श्रृंखला कहा जाता है। लैंथेनम आधुनिक आवर्त सारणी में d ब्लॉक में 6वें आवर्त और IIIB समूह में स्थित है। उन्हें आंतरिक संक्रमण तत्व कहा जाता है क्योंकि वे संक्रमण तत्वों या डी ब्लॉक तत्वों के बीच से आते हैं। अब हम लैंथेनाइड तत्वों के इलेक्ट्रॉनिक विन्यास को देखते हैं।
| लैंथेनाइड तत्व | परमाणु संख्या | इलेक्ट्रॉनिक विन्यास |
|---|---|---|
| सेरियम (Ce) | 58 | [Xe] 4f1 5d1 6s2 |
| प्रेसोडिमियम (Pr) | 59 | [Xe] 4f3 6s2 |
| नियोडिमियम (Nd) | 60 | [Xe] 4f4 6s2 |
| प्रोमेथियम (Pm) | 61 | [Xe] 4f5 6s2 |
| समारियम (Sm) | 62 | [Xe] 4f6 6s2 |
| यूरोपियम (Eu) | 63 | [Xe] 4f7 6s2 |
| गैडोलिनियम (Gd) | 64 | [Xe] 4f7 5d1 6s2 |
| टर्बियम (Tb) | 65 | [Xe] 4f9 6s2 |
| डिस्प्रोसियम (Dy) | 66 | [Xe] 4f10 6s2 |
| होल्मियम (Ho) | 67 | [Xe] 4f11 6s2 |
| एर्बियम (Er) | 68 | [Xe] 4f12 6s2 |
| थुलियम (Tm) | 69 | [Xe] 4f13 6s2 |
| इटरबियम (Yb) | 70 | [Xe] 4f14 6s2 |
| ल्यूटियम (Lu) | 71 | [Xe] 4f14 5d1 6s2 |
भौतिक गुण
- सभी लैंथेनाइड दिखने में चांदी जैसे सफेद होते हैं।
- उनकी सतह पर एक अच्छी सफेद चमक है। हवा और नमी के संपर्क में आने पर क्षय हो जाते हैं।
- वे नरम धातु होते हैं और इसे चाकू से भी काटा जा सकता है।
- इनका गलनांक एवं घनत्व d ब्लॉक तत्वों से अधिक होता है।
- प्रकृति में लैंथेनाइड को अलग करना आसान नहीं है। इसका कारण यह है कि उनके गुण कई अन्य तत्वों से मिलते जुलते हैं।
- लैंथेनाइड तत्व चुंबकीय व्यवहार दिखाते हैं, अधिकांश लैंथेनाइड्स प्रकृति में लौहचुंबकीय होते हैं।
रासायनिक यौगिक
संयोजकता एवं ऑक्सीकरण अवस्था
- लैंथेनाइड तत्व आम तौर पर +3 ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाते हैं, इसलिए ये त्रिसंयोजक होते हैं।
- लैंथेनाइड तत्व जटिल यौगिक निर्माण में +2 ऑक्सीकरण अवस्था दिखाते हैं और Eu, Yb सामान्यतः इस ऑक्सीकरण अवस्था को दर्शाते हैं।
- (Ce, Pr, Tb और Dy) लैंथेनाइड यौगिक निर्माण में +4 ऑक्सीकरण अवस्था दर्शाते हैं।
यौगिक का निर्माण
लैंथेनाइड्स सामान्यतः s ब्लॉक तत्वों की तरह धात्विक व्यवहार दिखाते हैं। इसका मतलब है कि लैंथेनाइड्स यौगिक गठन में निश्चित संयोजकता दर्शाते हैं। वे त्रिसंयोजी यौगिक बनाते हैं। उनके हाइड्रॉक्साइड का सामान्य सूत्र Ln(OH)3 है हवा में जलाने पर वे अपना ऑक्साइड Ln2O3 बनाते हैं। यहां Ln लैंथेनाइड्स का संकेत दे रहा है।
लैंथेनाइड तत्व अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और अम्ल से H+ आयनों को प्रतिस्थापित करके H2 गैस छोड़ते हैं, और यहां हम उनके अपचयन करने वाले व्यवहार को देख सकते हैं।
लैंथेनाइड संकुचन
ये तत्व लैंथेनाइड संकुचन दर्शाते हैं, क्योंकि लैंथेनाइड्स के परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक व्यवस्था में उनके नाभिक से 4f इलेक्ट्रॉनों का परिरक्षण कम होता है। 4f इलेक्ट्रॉन का परिरक्षण कम होने से प्रभावी नाभिकीय आवेश बढ़ जाता है। इसलिए लैंथेनाइड तत्व संकुचन दर्शाते हैं।
चुंबकीय गुण
अधिकतर लैंथेनाइड्स तत्व चुंबकीय गुण प्रदर्शित करते हैं, क्योंकि उनके संयोजक कोश में अयुग्मित इलेक्ट्रॉन होते हैं। यही कारण है कि उनमें से अधिकांश अनुचुंबकीय हैं। बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में अनुचुंबकीय पदार्थ आकर्षित होते हैं।
चुंबकीय आघूर्ण की गणना का सूत्र है
Μ = √[4S(S+1)+S(S+1)] बोह्र मैग्नेटन
आयनों का रंग
लैंथेनाइड्स अपनी अनुचुंबकीय प्रकृति के कारण रंगीन यौगिक बनाते हैं, और इसके अलावा, लैंथेनाइड्स d-d और d-f आर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण के कारण रंगीन यौगिक बनाते हैं। इलेक्ट्रॉन पर्याप्त ऊर्जा मिलने पर उच्च ऊर्जा स्तरों पर चला जाता है जो d या f उपकोश हो सकता है, कुछ समय के लिए रुकता है (क्षणिक समय के लिए) और जब यह अपने मूल उपकोश में वापस लौटता है तो यह वर्णक्रमीय रेखा के रूप में ऊर्जा उत्सर्जित करता है, और यह रंग पैदा करता है.
उपयोग
- इन तत्वों का व्यापक रूप से पेट्रोलियम उत्पादों को परिष्कृत करने में उपयोग किया जाता है। इनके ऑक्साइड का उपयोग कच्चे तेल को तोड़ने वाले उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है।
- लैंथेनाइड्स का उपयोग मिश्रधातु बनाने में किया जाता है। वे वास्तव में उच्च शक्ति और तन्यता वाली धातु बनाते हैं। इस प्रक्रिया के लिए मुख्य रूप से Ce, Nd, Pr का उपयोग किया जाता है।
- लैंथेनाइड धातु के जटिल यौगिक कैंसर का पता लगाने में मदद करते हैं, इन यौगिकों का उपयोग चिकित्सा क्षेत्र में रोग का निदान और उपचार के लिए किया जाता है।
अभ्यास प्रश्न
- लैंथेनाइड्स को उदाहरण द्वारा समझाइये।
- लैंथेनाइड्स संकुचन कैसे होता है ?
- लैंथेनाइड्स संकुचन का प्रभाव क्या है?
