યટ્રીયમ (Y) - ગુણધર્મો, પ્રતિક્રિયાઓ અને ઉપયોગો

પરિચય: યટ્રીયમ શા માટે મહત્વનું છે

યટ્રીયમ (Y) એ ચાંદી જેવી ધાતુમય દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વ છે, જોકે રાસાયણિક રીતે તે લાક્ષણિક સંક્રાંતિ ધાતુ તરીકે વર્તે છે. તેના અનન્ય ઓપ્ટિકલ અને ઇલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મોને કારણે તે અદ્યતન સામગ્રી વિજ્ઞાન અને ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં મહત્વપૂર્ણ છે. તેના સંયોજનો તેજસ્વી રંગીન ડિસ્પ્લેથી લઈને ઉચ્ચ-તાપમાન સુપરકન્ડક્ટર્સ અને વિશિષ્ટ તબીબી સારવાર સુધીની તકનીકોનો અભિન્ન ભાગ છે.

CBSE/JEE ઝડપી પુનરાવર્તન નોંધો

• પ્રતીક: Y
• પરમાણુ ક્રમાંક: 39
• પરમાણુ દળ: 88.905 u (અથવા g/mol)
• સમૂહ: 3
• આવર્ત: 5
• બ્લોક: d-બ્લોક તત્વ
• વર્ગીકરણ: સંક્રાંતિ ધાતુ, સમાન રાસાયણિક ગુણધર્મોને કારણે ઘણીવાર દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વો (લેન્થેનાઇડ્સ) સાથે વર્ગીકૃત થાય છે.
• સૌથી સામાન્ય ઓક્સિડેશન અવસ્થા: +3
• સંયોજકતા: 3

ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી અને બંધન વર્તન

ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી

યટ્રીયમ (Y) ની ભૂમિ અવસ્થા ઇલેક્ટ્રોન ગોઠવણી આ પ્રમાણે છે: $[Kr] 4d^1 5s^2$

આયનીકરણ

યટ્રીયમ સ્થિર $+3$ ઓક્સિડેશન અવસ્થા પ્રાપ્ત કરવા માટે તેના બે $5s$ ઇલેક્ટ્રોન અને એક $4d$ ઇલેક્ટ્રોન સરળતાથી ગુમાવે છે. આના પરિણામે Y³⁺ આયન બને છે, જે ક્રિપ્ટોન ([Kr]) જેવી જ ઉમદા વાયુ ગોઠવણી ધરાવે છે, જે તેને ખૂબ જ સ્થિર બનાવે છે.

બંધન વર્તન

• આયનીય બંધન: યટ્રીયમ મુખ્યત્વે તેની +3 ઓક્સિડેશન અવસ્થામાં આયનીય સંયોજનો બનાવે છે. Y³⁺ આયન સ્થિર ક્ષાર (દા.ત., YCl₃, Y₂O₃) બનાવવા માટે એનાયન સાથે જોડાય છે.
• સહસંયોજક રસાયણ: Y³⁺ આયન લુઈસ એસિડ તરીકે કાર્ય કરી શકે છે, વિવિધ લિગેન્ડ્સ સાથે સહસંયોજક સંકીર્ણો બનાવે છે.

મહત્વપૂર્ણ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ

1. હવા/ઓક્સિજન સાથેની પ્રતિક્રિયા

યટ્રીયમ હવામાં ધીમે ધીમે ઝાંખું પડે છે, યટ્રીયમ ઓક્સાઇડનું રક્ષણાત્મક સ્તર બનાવે છે. તે ઊંચા તાપમાને ઓક્સિજનમાં સરળતાથી બળે છે.

$4Y(s) + 3O_2(g) \xrightarrow\{\Delta\} 2Y_2O_3(s)$ (યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ અથવા યટ્રિયા)

2. પાણી સાથેની પ્રતિક્રિયા

યટ્રીયમ ઠંડા પાણી સાથે ધીમે ધીમે અને ગરમ પાણી સાથે વધુ ઝડપથી પ્રતિક્રિયા કરીને યટ્રીયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ અને હાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે.

$2Y(s) + 6H_2O(l) \xrightarrow\{\} 2Y(OH)_3(aq) + 3H_2(g)$

3. એસિડ સાથેની પ્રતિક્રિયા

યટ્રીયમ પ્રબળ ખનિજ એસિડમાં સરળતાથી ઓગળી જાય છે, યટ્રીયમ(III) ક્ષાર અને હાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન કરે છે.

$2Y(s) + 6HCl(aq) \xrightarrow\{\} 2YCl_3(aq) + 3H_2(g)$ (યટ્રીયમ ક્લોરાઇડ)

4. હેલોજન સાથેની પ્રતિક્રિયા

યટ્રીયમ હેલોજન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ટ્રાઇહેલાઇડ્સ બનાવે છે.

$2Y(s) + 3Cl_2(g) \xrightarrow\{\} 2YCl_3(s)$ (યટ્રીયમ ક્લોરાઇડ)

ઔદ્યોગિક અને જૈવિક મહત્વ

ઔદ્યોગિક મહત્વ

• ફોસ્ફોર્સ: યુરોપિયમ સાથે ડોપ કરાયેલ યટ્રીયમ ઓક્સાઇડ (Y₂O₃) અને યટ્રીયમ વેનેડેટ (YVO₄) નો ઉપયોગ જૂના CRT ટેલિવિઝનમાં અને આધુનિક LED લાઇટિંગમાં રંગ સુધારણા માટે લાલ ફોસ્ફોર્સ તરીકે થાય છે.
• લેસર: યટ્રીયમ એલ્યુમિનિયમ ગાર્નેટ (YAG) ક્રિસ્ટલ્સ ($Y_3Al_5O_\{12\}$), ખાસ કરીને નિયોડિમિયમ (Nd:YAG લેસર) અથવા અર્બિયમ (Er:YAG લેસર) સાથે ડોપ કરાયેલા, ઔદ્યોગિક, તબીબી અને વૈજ્ઞાનિક એપ્લિકેશન્સ માટે ઉચ્ચ-શક્તિવાળા લેસરમાં નિર્ણાયક ઘટકો છે.
• સુપરકન્ડક્ટર્સ: યટ્રીયમ બેરિયમ કોપર ઓક્સાઇડ (YBCO, $YBa_2Cu_3O_7$), જેને “1-2-3” સુપરકન્ડક્ટર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, તે એક ઉચ્ચ-તાપમાન સુપરકન્ડક્ટર છે જેના પાવર ટ્રાન્સમિશન અને મેગ્નેટિક લેવિટેશનમાં સંભવિત ઉપયોગો છે.
• સિરામિક્સ: યટ્રિયા-સ્થિર ઝિર્કોનિયા (YSZ) એ ઉચ્ચ-શક્તિવાળું, ઉચ્ચ-તાપમાન સિરામિક છે જેનો ઉપયોગ ડેન્ટલ ઇમ્પ્લાન્ટ્સ, ઓક્સિજન સેન્સર અને સોલિડ ઓક્સાઇડ ફ્યુઅલ સેલ્સમાં થાય છે.
• મિશ્ર ધાતુઓ: યટ્રીયમની થોડી માત્રા એલ્યુમિનિયમ અને મેગ્નેશિયમ મિશ્ર ધાતુઓની મજબૂતાઈ અને કાટ પ્રતિકાર સુધારી શકે છે.
• ઉત્પ્રેરક: યટ્રીયમ સંયોજનોનો ઉપયોગ વિવિધ રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓમાં ઉત્પ્રેરક તરીકે થાય છે.

જૈવિક મહત્વ

• રેડિયોથેરાપી: રેડિયોઆઇસોટોપ યટ્રીયમ-90 ($^\{90\}Y$) નો ઉપયોગ ચોક્કસ કેન્સર, જેમાં લીવર કેન્સર અને નોન-હોડgkin લિમ્ફોમાનો સમાવેશ થાય છે, તેની લક્ષિત આંતરિક રેડિયેશન થેરાપીમાં તેમજ ડાયગ્નોસ્ટિક ઇમેજિંગમાં થાય છે.
• ડેન્ટિસ્ટ્રી: ટકાઉ અને સૌંદર્યલક્ષી ડેન્ટલ ક્રાઉન, બ્રિજ અને ઇમ્પ્લાન્ટ્સના ઉત્પાદન માટે ડેન્ટિસ્ટ્રીમાં યટ્રિયા-સ્થિર ઝિર્કોનિયા (YSZ) નો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
• યટ્રીયમની મનુષ્યો અથવા અન્ય સજીવોમાં કોઈ જાણીતી જૈવિક ભૂમિકા નથી. જ્યારે મૂળભૂત યટ્રીયમ ઓછી ઝેરીતા ધરાવે છે, ત્યારે તેના સંયોજનોને કાળજીપૂર્વક સંભાળવા જોઈએ.