टर्बियम का परिचय
टर्बियम (Tb) परमाणु संख्या 65 वाला एक रासायनिक तत्व है और लैंथेनाइड श्रृंखला से संबंधित है, जो दुर्लभ मृदा तत्वों के रूप में जाने जाने वाले तत्वों का एक समूह है। उनके नाम के बावजूद, दुर्लभ मृदा तत्व पृथ्वी की पपड़ी में विशेष रूप से दुर्लभ नहीं हैं; हालांकि, वे अक्सर बिखरे हुए होते हैं और इन्हें निकालना मुश्किल होता है। टर्बियम एक नरम, चांदी जैसा-सफेद धातु है जो आघातवर्ध्य और तन्य है।
प्राप्ति और उपयोग
टर्बियम प्रकृति में एक मुक्त तत्व के रूप में नहीं पाया जाता है, लेकिन यह विभिन्न खनिजों में मौजूद होता है, अक्सर अन्य दुर्लभ मृदा तत्वों के साथ। महत्वपूर्ण स्रोतों में मोनोज़ाइट शामिल है, जो भारत में केरल और ओडिशा जैसे क्षेत्रों में समुद्र तट की रेत में पाया जाता है, और बैस्टनेसाइट भी।
अपने अद्वितीय ऑप्टिकल और चुंबकीय गुणों के कारण, टर्बियम कई तकनीकी क्षेत्रों में अनुप्रयोग पाता है। इसका उपयोग इनमें होता है:
- फ्लोरोसेंट लैंप और टेलीविजन स्क्रीन में हरे फॉस्फोर, जो चमकदार हरे रंग में योगदान करते हैं।
- मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव मिश्र धातु (सामग्रियां जो चुंबकीय क्षेत्र में आकार बदलती हैं), जैसे कि टर्फेनोल-डी, जिसके सेंसर और एक्ट्यूएटर्स में अनुप्रयोग हैं।
- ईंधन कोशिकाओं में क्रिस्टल स्टेबलाइजर के रूप में।
- ऑप्टिकल फाइबर और घटक।
टर्बियम की परमाणु संरचना
परमाणु संरचना किसी तत्व के मूलभूत गुणों को परिभाषित करती है। टर्बियम के लिए, इसके घटक कणों और इलेक्ट्रॉन व्यवस्था को समझना इसके रासायनिक व्यवहार में अंतर्दृष्टि प्रदान करता है।
प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन
टर्बियम की परमाणु संख्या (Z) 65 है। यह सीधे प्रत्येक टर्बियम परमाणु के नाभिक में प्रोटॉन की संख्या को इंगित करता है।
- प्रोटॉन की संख्या: 65
- इलेक्ट्रॉन की संख्या: एक उदासीन टर्बियम परमाणु में, इलेक्ट्रॉनों की संख्या प्रोटॉनों की संख्या के बराबर होती है। इसलिए, एक उदासीन टर्बियम परमाणु में 65 इलेक्ट्रॉन होते हैं।
- न्यूट्रॉन की संख्या: टर्बियम (टर्बियम-159) के सबसे आम और स्थिर समस्थानिक की द्रव्यमान संख्या (A) 159 है। न्यूट्रॉन की संख्या द्रव्यमान संख्या से परमाणु संख्या घटाकर निकाली जाती है: न्यूट्रॉन की संख्या = द्रव्यमान संख्या (A) - परमाणु संख्या (Z) = 159 - 65 = 94। इस प्रकार, एक विशिष्ट टर्बियम-159 परमाणु में 94 न्यूट्रॉन होते हैं।
इलेक्ट्रॉन विन्यास
इलेक्ट्रॉन विन्यास नाभिक के चारों ओर परमाणु कक्षकों में इलेक्ट्रॉनों की व्यवस्था का वर्णन करता है। टर्बियम (Z=65) के लिए, इलेक्ट्रॉन विन्यास आउफबाऊ सिद्धांत और हुंड के नियम का पालन करता है। एक लैंथेनाइड के रूप में, इसका 4f उपकोश भरा जा रहा है।
टर्बियम के लिए नोबल गैस कोर क्सीनन (Xe) है, जिसमें 54 इलेक्ट्रॉन होते हैं। क्सीनन का विन्यास $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 5s^2 5p^6$ है।
क्सीनन कोर के बाद, शेष 11 इलेक्ट्रॉन (65 - 54 = 11) बाद के कक्षकों को भरते हैं। 6s कक्षक पहले भरता है, उसके बाद 4f कक्षक भरता है।
- 6s कक्षक 2 इलेक्ट्रॉन धारण कर सकता है: $6s^2$।
- शेष 9 इलेक्ट्रॉन (11 - 2 = 9) 4f कक्षक में प्रवेश करते हैं: $4f^9$।
इसलिए, एक उदासीन टर्बियम परमाणु का पूर्ण इलेक्ट्रॉन विन्यास है: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 3d^{10} 4s^2 4p^6 4d^{10} 5s^2 5p^6 4f^9 6s^2$
संक्षिप्त या नोबल गैस विन्यास है: $[Xe] 4f^9 6s^2$
संयोजी इलेक्ट्रॉन
संयोजी इलेक्ट्रॉन परमाणु के सबसे बाहरी कोश में मौजूद इलेक्ट्रॉन होते हैं जो रासायनिक बंधन में शामिल होते हैं। संक्रमण धातुओं और लैंथेनाइड्स के लिए, d और f कक्षकों की भागीदारी के कारण मुख्य-समूह तत्वों की तुलना में संयोजी इलेक्ट्रॉनों की पहचान करना थोड़ा अधिक जटिल हो सकता है।
टर्बियम के मामले में, सबसे बाहरी 6s कक्षक ($6s^2$) में मौजूद इलेक्ट्रॉन रासायनिक अभिक्रियाओं के लिए आसानी से उपलब्ध होते हैं। इन दो इलेक्ट्रॉनों को संयोजी इलेक्ट्रॉन माना जाता है।
लैंथेनाइड्स आमतौर पर +3 की एक सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करते हैं। इसमें दो 6s इलेक्ट्रॉनों और आंतरिक 4f उपकोश से एक इलेक्ट्रॉन का नुकसान शामिल है। इसलिए, जबकि $6s^2$ इलेक्ट्रॉन सबसे आसानी से सुलभ होते हैं, टर्बियम की रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता और सामान्य संयोजकता में तीन इलेक्ट्रॉन शामिल होते हैं।