डिस्प्रोसियम (Dy) - सर्वसमावेशक अभ्यास मार्गदर्शक

परिचय

डिस्प्रोसियम (Dy) हे लँथानाइड मालिकेतील एक दुर्मिळ-पृथ्वी मूलद्रव्य आहे, जे त्याच्या अद्वितीय चुंबकीय गुणधर्मांसाठी महत्त्वाचे मानले जाते. जरी ते भरपूर प्रमाणात नसले तरी, इलेक्ट्रिक वाहने, पवन टर्बाइन आणि डेटा स्टोरेज उपकरणांसाठी आवश्यक असलेल्या कायमस्वरूपी चुंबकांसारख्या उच्च-तंत्रज्ञान उपयोगांमध्ये त्याची अपरिहार्य भूमिका असल्यामुळे त्याचे महत्त्व खूप आहे. त्याची उच्च चुंबकीय संवेदनशीलता, विशेषतः कमी तापमानावर, त्याला प्रगत चुंबकीय सामग्रीसाठी महत्त्वपूर्ण बनवते.

CBSE/JEE द्रुत पुनरावलोकन नोट्स

अणुक्रमांक (Z): 66
चिन्ह: Dy
अणुवस्तुमान: 162.50 g/mol
गट: लागू नाही (f-ब्लॉक मूलद्रव्य, काही प्रथेनुसार गट 3 चा भाग)
आवर्त: 6
ब्लॉक: f-ब्लॉक
सामान्य संयुजा/ऑक्सिडेशन अवस्था: +3 (सर्वात स्थिर आणि प्रचलित), +2 (कमी सामान्य, काही संयुगांमध्ये आढळते)
स्वरूप: चांदीसारखा-पांढरा, चमकदार धातू; खोलीच्या तापमानावर पॅरामॅग्नेटिक, 85 K च्या खाली फेरोमॅग्नेटिक.
वर्गीकरण: लँथानाइड, दुर्मिळ-पृथ्वी धातू

इलेक्ट्रॉन संरूपण आणि बंध वर्तन

मूलभूत स्थिती इलेक्ट्रॉन संरूपण: [Xe] 4f^10 6s^2
संक्षिप्त इलेक्ट्रॉन संरूपण: [Xe] 4f^10 6s^2
सामान्य ऑक्सिडेशन अवस्था स्पष्टीकरण: डिस्प्रोसियम, इतर लँथानाइड्सप्रमाणे, प्रामुख्याने +3 ऑक्सिडेशन अवस्था दर्शवते. हे दोन 6s इलेक्ट्रॉन आणि एक 4f इलेक्ट्रॉन सहज गमावल्यामुळे होते. 4f इलेक्ट्रॉन 5s आणि 5p ऑर्बिटल्सद्वारे प्रभावीपणे संरक्षित असतात, ज्यामुळे ते d-ब्लॉक मूलद्रव्यांच्या तुलनेत बंधामध्ये कमी सहभागी होतात, परंतु +3 अवस्थेतील आयनीकरणासाठी ते पुरेसे उपलब्ध असतात. +2 ऑक्सिडेशन अवस्था कमी स्थिर आणि कमी सामान्य आहे, जी केवळ दोन 6s इलेक्ट्रॉन गमावल्यामुळे उद्भवते.
बंधाचा प्रकार: प्रामुख्याने आयनिक संयुगे तयार करते, विशेषतः त्याच्या +3 ऑक्सिडेशन अवस्थेत, जे त्याचे धातूचे वैशिष्ट्य आणि इलेक्ट्रोपॉझिटिव्हिटी दर्शवते.

महत्त्वपूर्ण रासायनिक अभिक्रिया

डिस्प्रोसियम हा लँथानाइड्सप्रमाणे एक अभिक्रियाशील धातू आहे.

1. हवेबरोबर (ऑक्सिजन) अभिक्रिया

डिस्प्रोसियम कोरड्या हवेत हळूहळू काळवंडते आणि गरम केल्यावर ऑक्सिजनबरोबर सहजपणे अभिक्रिया करून डिस्प्रोसियम(III) ऑक्साईड तयार करते.

4Dy(s) + 3O_2(g) → 2Dy_2O_3(s)

2. पाण्याबरोबर अभिक्रिया

डिस्प्रोसियम थंड पाण्याबरोबर हळूहळू आणि गरम पाण्याबरोबर जलद अभिक्रिया करून डिस्प्रोसियम(III) हायड्रॉक्साईड आणि हायड्रोजन वायू तयार करते.

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

3. आम्लांबरोबर (विरल) अभिक्रिया

डिस्प्रोसियम विरल खनिज आम्लांमध्ये सहजपणे विरघळून डिस्प्रोसियम(III) लवणे आणि हायड्रोजन वायू तयार करते.

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. हॅलोजेनबरोबर अभिक्रिया

डिस्प्रोसियम गरम केल्यावर सर्व हॅलोजेनबरोबर तीव्रतेने अभिक्रिया करून संबंधित डिस्प्रोसियम(III) हॅलाइड्स तयार करते.

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 आणि जैविक महत्त्व

औद्योगिक महत्त्व

कायमस्वरूपी चुंबक: डिस्प्रोसियम निओडिमियम-लोह-बोरॉन (NdFeB) कायमस्वरूपी चुंबकांमध्ये एक महत्त्वाचा घटक आहे. डिस्प्रोसियम (सामान्यतः वजनाने 2-6%) मिसळल्याने या चुंबकांचा कोअरसिव्हिटी (विचुंबकीकरणास प्रतिकार) लक्षणीयरीत्या वाढते, विशेषतः उच्च तापमानावर. इलेक्ट्रिक वाहन मोटर्स, पवन टर्बाइन जनरेटर आणि उच्च कार्यक्षमतेच्या उपयोगांसाठी हे महत्त्वाचे आहे जिथे चुंबक उच्च उष्णतेखाली कार्य करतात.
डेटा स्टोरेज: मॅग्नेटो-ऑप्टिकल रेकॉर्डिंग मीडियामध्ये, जसे की ऑप्टिकल डिस्कमध्ये वापरले जाते.
अणुभट्ट्या: डिस्प्रोसियम ऑक्साईड (Dy2O3) अणुभट्ट्यांच्या नियंत्रण दांड्यांमध्ये (control rods) वापरले जाते कारण त्यात उच्च न्यूट्रॉन शोषण क्रॉस-सेक्शन असतो, ज्यामुळे अणुविखंडन प्रभावीपणे नियंत्रित होते.
लेसर आणि प्रकाश व्यवस्था: डिस्प्रोसियम-युक्त संयुगे विशिष्ट प्रकारच्या लेसरमध्ये आणि मेटल-हॅलाइड दिव्यांमध्ये त्यांच्या पिवळ्या आणि पांढऱ्या स्पेक्ट्रल प्रदेशातील तीव्र उत्सर्जनासाठी वापरली जातात.

जैविक महत्त्व

डिस्प्रोसियमची सजीवांमध्ये कोणतीही ज्ञात महत्त्वपूर्ण जैविक भूमिका किंवा महत्त्व नाही. काही दुर्मिळ-पृथ्वी मूलद्रव्ये जास्त प्रमाणात विषारी असू शकतात, परंतु डिस्प्रोसियम सामान्यतः कमी विषारी मानले जाते. तथापि, त्याची संयुगे चिडचिड निर्माण करू शकतात. जैविक प्रणालींमध्ये ते नैसर्गिकरित्या लक्षणीय प्रमाणात आढळत नाही.