Revision Guide • Class 10-12 / JEE / NEET
યુરોપિયમ (Eu) - JEE/NEET માટે રાસાયણિક તત્વ અભ્યાસ માર્ગદર્શિકા
By Periodic Table India
CBSE / JEE Prep Notes
- Chemistry - Europium - Eu - JEE - NEET - CBSE - ICSE - f-block - Lanthanides - Chemical Properties - Electron Configuration - Luminescence
પરિચય
યુરોપિયમ (Eu) એક દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વ છે જે તેના વિશિષ્ટ લ્યુમિનેસન્ટ ગુણધર્મો માટે જાણીતું છે. લેન્થેનાઇડ શ્રેણીનો સભ્ય, તેની પરમાણુ રચના વિવિધ સ્પેક્ટ્રામાં વિશિષ્ટ પ્રકાશ ઉત્સર્જન માટે પરવાનગી આપે છે, જે તેને અદ્યતન ડિસ્પ્લે તકનીકો, સુરક્ષા સુવિધાઓ અને વિશિષ્ટ લાઇટિંગમાં એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક બનાવે છે. તેની અનન્ય ઇલેક્ટ્રોનિક ગોઠવણી તેના રાસાયણિક વર્તનને પ્રભાવિત કરે છે, ખાસ કરીને તેની સ્થિર ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓને.
CBSE/JEE ઝડપી પુનરાવર્તન નોંધો
- પ્રતીક: Eu
- પરમાણુ ક્રમાંક (Z): 63
- પરમાણુ દળ: 151.964 u
- બ્લોક: f-બ્લોક (લેન્થેનાઇડ શ્રેણી)
- સમૂહ: કોઈ ચોક્કસ મુખ્ય સમૂહને સોંપેલ નથી (પ્રસંગોપાત સમૂહ 3 નો ભાગ)
- આવર્ત: 6
- સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થાઓ: +2, +3 (ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણીને કારણે બંને નોંધપાત્ર રીતે સ્થિર છે)
- પ્રકૃતિ: નરમ, રૂપેરી-સફેદ, અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ ધાતુ
- ઘનતા: 5.24 g/cm³ (સૌથી ઓછી ઘનતા ધરાવતા લેન્થેનાઇડ્સ પૈકી એક)
- ગલનબિંદુ: 822 °C
- ઉત્કલનબિંદુ: 1529 °C
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી અને બંધન વર્તન
ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી
- ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી:
[Xe] 4f⁷ 6s² - કક્ષકીય આકૃતિ (સંયોજકતા કોષ):
6s 4f (half-filled) [↑↓] [↑][↑][↑][↑][↑][↑][↑]
બંધન વર્તન
- +2 ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતા: યુરોપિયમ તેની +2 ઓક્સિડેશન અવસ્થા (
Eu²⁺) ની પ્રબળ સ્થિરતા માટે લેન્થેનાઇડ્સમાં અનન્ય છે. આ સ્થિરતા બે6sઇલેક્ટ્રોન ગુમાવવાથી અર્ધ-ભરેલી4f⁷પેટા-કોષ (subshell) ના નિર્માણથી ઉદ્ભવે છે. અર્ધ-ભરેલી ગોઠવણી વધારાની વિનિમય ઊર્જા (exchange energy) અને ગોળાકાર સંમિતિ (spherical symmetry) પ્રદાન કરે છે, જેEu²⁺ને પ્રમાણમાં સ્થિર પ્રજાતિ અને પ્રબળ રિડ્યુસિંગ એજન્ટ બનાવે છે. - +3 ઓક્સિડેશન અવસ્થાની સ્થિરતા: +3 ઓક્સિડેશન અવસ્થા (
Eu³⁺) પણ ખૂબ જ સ્થિર છે અને મોટાભાગના લેન્થેનાઇડ્સમાં સામાન્ય છે. તે બે6sઇલેક્ટ્રોન અને એક4fઇલેક્ટ્રોનના નુકસાનથી રચાય છે, જેના પરિણામે4f⁶ગોઠવણી બને છે. - બંધનનો પ્રકાર: મુખ્યત્વે +2 અને +3 બંને ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં આયનીય સંયોજનો બનાવે છે, જે અત્યંત વિદ્યુતધનાત્મક ધાતુઓ માટે લાક્ષણિક છે.
મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ
1. હવા/ઓક્સિજન સાથેની પ્રતિક્રિયા
યુરોપિયમ હવામાં સરળતાથી ઝાંખું પડે છે, યુરોપિયમ(III) ઓક્સાઇડ બનાવે છે. ગરમ કરવાથી તે જ ઓક્સાઇડ બનાવવા માટે સરળતાથી સળગી ઉઠે છે.
4 Eu(s) + 3 O₂(g) → 2 Eu₂O₃(s)(યુરોપિયમ(III) ઓક્સાઇડ)
2. પાણી સાથેની પ્રતિક્રિયા
યુરોપિયમ ઠંડા પાણી સાથે ધીમે ધીમે અને ગરમ પાણી સાથે વધુ જોરદાર રીતે પ્રતિક્રિયા કરીને યુરોપિયમ(III) હાઇડ્રોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન ગેસ ઉત્પન્ન કરે છે.
2 Eu(s) + 6 H₂O(l) → 2 Eu(OH)₃(aq) + 3 H₂(g)
3. એસિડ સાથેની પ્રતિક્રિયા
યુરોપિયમ મંદ બિન-ઓક્સિડાઇઝિંગ એસિડમાં સરળતાથી ઓગળી જાય છે, યુરોપિયમ(III) આયનો અને હાઇડ્રોજન ગેસ બનાવે છે.
2 Eu(s) + 6 HCl(aq) → 2 EuCl₃(aq) + 3 H₂(g)(હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડ સાથે)2 Eu(s) + 3 H₂SO₄(aq) → Eu₂(SO₄)₃(aq) + 3 H₂(g)(સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે)
4. હેલોજન સાથેની પ્રતિક્રિયા
યુરોપિયમ હેલોજન સાથે સીધી પ્રતિક્રિયા કરીને ટ્રાઇહેલાઇડ્સ બનાવે છે. તે Eu²⁺ આયનની સ્થિરતાને કારણે સ્થિર ડાયહેલાઇડ્સ પણ બનાવી શકે છે.
- ટ્રાઇહેલાઇડ્સનું નિર્માણ:
2 Eu(s) + 3 Cl₂(g) → 2 EuCl₃(s)(યુરોપિયમ(III) ક્લોરાઇડ) - ડાયહેલાઇડ્સનું નિર્માણ (દા.ત., Eu ધાતુ અથવા રિડ્યુસિંગ એજન્ટ્સની હાજરીમાં):
Eu(s) + Cl₂(g) → EuCl₂(s)(યુરોપિયમ(II) ક્લોરાઇડ) નોંધ:Eu²⁺ની સ્થિર4f⁷ગોઠવણીને કારણેEuCl₂મોટાભાગના અન્ય લેન્થેનાઇડ્સના ડાયહેલાઇડ્સ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ સ્થિર છે.
ઔદ્યોગિક અને જૈવિક મહત્વ
ઔદ્યોગિક મહત્વ
- ફોસ્ફરસ: યુરોપિયમ વિવિધ ડિસ્પ્લે ટેક્નોલોજીઓ (CRT, LCD, LED) માટે ફોસ્ફરસમાં એક મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે.
Eu²⁺આયનો, સામાન્ય રીતે બેરિયમ મેગ્નેશિયમ એલ્યુમિનેટ (BAM) જેવા સંયોજનોમાં ડોપ કરવામાં આવે છે, તે વાદળી લ્યુમિનેસન્સ માટે જવાબદાર છે.Eu³⁺આયનો, ઘણીવાર યટ્રીયમ ઓક્સીસલ્ફાઇડ (Y₂O₂S:Eu) અથવા યટ્રીયમ વેનાડેટમાં, લાલ લ્યુમિનેસન્સ પ્રદાન કરે છે. આ રંગીન ટેલિવિઝન અને પૂર્ણ-રંગીન ડિસ્પ્લે માટે મૂળભૂત છે.
- ફ્લોરોસન્ટ લેમ્પ્સ: ટ્રાઇક્રોમેટિક લાઇટિંગ સિસ્ટમ્સમાં ઉપયોગ થાય છે, જ્યાં તેનું લાલ અને વાદળી ઉત્સર્જન સંતુલિત સફેદ પ્રકાશ પ્રાપ્ત કરવામાં મદદ કરે છે.
- સુરક્ષા સુવિધાઓ: અલ્ટ્રાવાયોલેટ (UV) પ્રકાશ હેઠળ તેના અનન્ય ફ્લોરોસન્ટ ગુણધર્મોને કારણે, યુરોપિયમનો ઉપયોગ બેંકનોટ, પાસપોર્ટ અને અન્ય સુરક્ષિત દસ્તાવેજો માટે નકલી-વિરોધી શાહીમાં થાય છે.
- ન્યુક્લિયર રિએક્ટર:
¹⁵¹Euઆઇસોટોપમાં ઊંચો ન્યુટ્રોન કેપ્ચર ક્રોસ-સેક્શન હોય છે, જે તેને ન્યુક્લિયર રિએક્ટર માટે નિયંત્રણ સળિયામાં મૂલ્યવાન બનાવે છે, જ્યાં તે ન્યુક્લિયર વિભાજન દરને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરે છે. - તબીબી ઇમેજિંગ અને સંશોધન: યુરોપિયમ સંકુલનો ઉપયોગ જૈવિક એસેઝમાં ફ્લોરોસન્ટ પ્રોબ્સ અને લેબલ્સ તરીકે અને ચોક્કસ તબીબી ઇમેજિંગ તકનીકોમાં કોન્ટ્રાસ્ટ એજન્ટ્સ તરીકે થાય છે, ખાસ કરીને જે લ્યુમિનેસન્સ પર આધાર રાખે છે.
જૈવિક મહત્વ
- યુરોપિયમની કોઈ જાણીતી જૈવિક ભૂમિકા નથી અને તે કોઈપણ જૈવિક પ્રક્રિયા માટે આવશ્યક નથી.
- યુરોપિયમ સંયોજનો સામાન્ય રીતે મનુષ્યો માટે ઓછી તીવ્ર ઝેરી અસર દર્શાવે છે, પરંતુ લાંબા સમય સુધી સંપર્કમાં રહેવું અથવા દ્રાવ્ય ક્ષારનું સેવન હાનિકારક હોઈ શકે છે. ઔદ્યોગિક કાર્યક્રમોમાં કડક હેન્ડલિંગ પ્રક્રિયાઓ આવશ્યક છે.