डिस्प्रोसियम (Dy) - व्यापक अध्ययन गाइड

परिचय

डिस्प्रोसियम (Dy) लैंथेनाइड श्रृंखला से संबंधित एक दुर्लभ-पृथ्वी तत्व है, जो अपने अद्वितीय चुंबकीय गुणों के लिए मूल्यवान है। हालाँकि यह प्रचुर मात्रा में नहीं पाया जाता, इसकी महत्ता उच्च-प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों में इसकी अपरिहार्य भूमिका से उत्पन्न होती है, विशेष रूप से इलेक्ट्रिक वाहनों, पवन टर्बाइनों और डेटा स्टोरेज उपकरणों के लिए आवश्यक स्थायी चुंबकों में। इसकी उच्च चुंबकीय संवेदनशीलता, विशेष रूप से कम तापमान पर, इसे उन्नत चुंबकीय सामग्रियों के लिए महत्वपूर्ण बनाती है।

CBSE/JEE त्वरित संशोधन नोट्स

परमाणु क्रमांक (Z): 66
प्रतीक: Dy
परमाणु द्रव्यमान: 162.50 g/mol
समूह: लागू नहीं (f-ब्लॉक तत्व, कुछ परंपराओं में समूह 3 का हिस्सा)
आवर्त: 6
ब्लॉक: f-ब्लॉक
सामान्य संयोजकता/ऑक्सीकरण अवस्था: +3 (सर्वाधिक स्थिर और प्रचलित), +2 (कम सामान्य, कुछ यौगिकों में पाया जाता है)
प्रकृति: चांदी-सफेद, चमकदार धातु; कमरे के तापमान पर अनुचुंबकीय, 85 K से नीचे लौहचुंबकीय।
वर्गीकरण: लैंथेनाइड, दुर्लभ-पृथ्वी धातु

इलेक्ट्रॉन विन्यास और बंध व्यवहार

मूल अवस्था इलेक्ट्रॉन विन्यास: [Xe] 4f^10 6s^2
संक्षिप्त इलेक्ट्रॉन विन्यास: [Xe] 4f^10 6s^2
सामान्य ऑक्सीकरण अवस्था की व्याख्या: डिस्प्रोसियम, अन्य लैंथेनाइड्स की तरह, मुख्य रूप से +3 ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है। यह दो 6s इलेक्ट्रॉनों और एक 4f इलेक्ट्रॉन के आसानी से निकलने के कारण होता है। 4f इलेक्ट्रॉन 5s और 5p ऑर्बिटलों द्वारा प्रभावी रूप से परिरक्षित होते हैं, जिससे वे d-ब्लॉक तत्वों की तुलना में बंधन में कम शामिल होते हैं, लेकिन +3 अवस्था में आयनीकरण के लिए पर्याप्त रूप से सुलभ होते हैं। +2 ऑक्सीकरण अवस्था कम स्थिर और कम सामान्य होती है, जो केवल दो 6s इलेक्ट्रॉनों के निकलने से उत्पन्न होती है।
बंध प्रकार: मुख्य रूप से आयनिक यौगिक बनाता है, विशेष रूप से इसकी +3 ऑक्सीकरण अवस्था में, जो इसके धात्विक गुण और विद्युत-धनात्मकता को दर्शाता है।

महत्वपूर्ण रासायनिक अभिक्रियाएँ

डिस्प्रोसियम एक प्रतिक्रियाशील धातु है, जो लैंथेनाइड्स की विशेषता है।

1. वायु (ऑक्सीजन) के साथ अभिक्रिया

डिस्प्रोसियम शुष्क वायु में धीरे-धीरे धूमिल होता है और गर्म करने पर ऑक्सीजन के साथ आसानी से अभिक्रिया करके डिस्प्रोसियम(III) ऑक्साइड बनाता है।

4Dy(s) + 3O_2(g) → 2Dy_2O_3(s)

2. जल के साथ अभिक्रिया

डिस्प्रोसियम ठंडे पानी के साथ धीरे-धीरे और गर्म पानी के साथ अधिक तेजी से अभिक्रिया करके डिस्प्रोसियम(III) हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन गैस बनाता है।

2Dy(s) + 6H_2O(l) → 2Dy(OH)_3(aq) + 3H_2(g)

3. अम्लों (तनु) के साथ अभिक्रिया

डिस्प्रोसियम तनु खनिज अम्लों में आसानी से घुल जाता है और डिस्प्रोसियम(III) लवण तथा हाइड्रोजन गैस बनाता है।

2Dy(s) + 6HCl(aq) → 2DyCl_3(aq) + 3H_2(g) 2Dy(s) + 3H_2SO_4(aq) → Dy_2(SO_4)_3(aq) + 3H_2(g)

4. हैलोजनों के साथ अभिक्रिया

डिस्प्रोसियम गर्म करने पर सभी हैलोजनों के साथ तीव्रता से अभिक्रिया करके संबंधित डिस्प्रोसियम(III) हैलाइड बनाता है।

2Dy(s) + 3F_2(g) → 2DyF_3(s) 2Dy(s) + 3Cl_2(g) → 2DyCl_3(s) 2Dy(s) + 3Br_2(g) → 2DyBr_3(s) 2Dy(s) + 3I_2(g) → 2DyI_3(s)

औद्योगिक और जैविक महत्व

औद्योगिक महत्व

स्थायी चुंबक: डिस्प्रोसियम नियोडिमियम-आयरन-बोरोन (NdFeB) स्थायी चुंबकों का एक महत्वपूर्ण घटक है। डिस्प्रोसियम (आमतौर पर वजन के अनुसार 2-6%) मिलाने से इन चुंबकों की कोअरसिविटी (विचुंबकन के प्रति प्रतिरोध), विशेष रूप से ऊंचे तापमान पर, काफी बढ़ जाती है। यह इलेक्ट्रिक वाहन मोटरों, पवन टरबाइन जनरेटर और अन्य उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है जहाँ चुंबक उच्च ताप के तहत काम करते हैं।
डेटा संग्रहण: मैग्नेटो-ऑप्टिकल रिकॉर्डिंग मीडिया, जैसे ऑप्टिकल डिस्क में उपयोग किया जाता है।
परमाणु रिएक्टर: डिस्प्रोसियम ऑक्साइड (Dy2O3) का उपयोग परमाणु रिएक्टरों की नियंत्रण छड़ों में इसकी उच्च न्यूट्रॉन अवशोषण क्रॉस-सेक्शन के कारण किया जाता है, जो परमाणु विखंडन को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करता है।
लेजर और प्रकाश व्यवस्था: डिस्प्रोसियम युक्त यौगिकों का उपयोग कुछ प्रकार के लेजर और धातु-हैलोजन लैंप में उनके पीले और सफेद वर्णक्रमीय क्षेत्रों में मजबूत उत्सर्जन के लिए किया जाता है।

जैविक महत्व

डिस्प्रोसियम का जीवित जीवों में कोई ज्ञात महत्वपूर्ण जैविक भूमिका या महत्व नहीं है। जबकि कुछ दुर्लभ-पृथ्वी तत्व उच्च सांद्रता में विषैले हो सकते हैं, डिस्प्रोसियम को आमतौर पर कम विषाक्तता वाला माना जाता है। हालांकि, इसके यौगिक जलन पैदा कर सकते हैं। यह जैविक प्रणालियों में महत्वपूर्ण मात्रा में स्वाभाविक रूप से नहीं पाया जाता है।