عناصر کمیاب و منابع آنها در روی زمین

[P O U R I A]

عناصر کمیاب زمین، عنصرهای ۵۸ تا ۷۱جدول تناوبی را تشکیل می دهند و جزو عناصر واسطه داخلی می باشند. وجه تسمیه لانتانیدها از عنصر ۵۷ جدول یعنی لانتان(La)گرفته شده است. باید توجه داشت که خواص شیمیایی این دسته از عناصرمشابه خواص لانتان می باشد. در واقع اطلاق نام عناصر نادر یا کمیاب، از آنجائی که این عناصر نه کمیابند و نه به آن دسته از اکسیدهای خاکی مانند(اکسیدهای)آلومینیوم،زیرکونیوم و ایتریوم تعلق دارند، غلط مصطلح است. زمانی که نخستین اعضای این گروه برای اولین بار کشف شد، بصورت اکسید مجتمع گردیده بودند و از آنجایی که این اکسیدها تا اندازه ای به اکسیدهای کلسیم، منیزیم و آلومینیوم که بعدها به آنها عنوان اکسیدهای خاکی اطلاق گردید شباهت دارند، لذا این عناصر به نام عناصر کمیاب معروف گردیدند. در هر صورت باید توجه داشت که سریوم در پوسته زمین بسیار فراوان تر از سرببوده و نیز ایتریم از قلع بسیار فراوانتر است و حتی باید اذعان نمود که کمیاب ترین خاک های کمیاب، به استثنای پرومتیم، بسیار از عناصر گروه پلاتین فراوان ترند.


مهمترین کانی های عناصر کمیاب عبارتند ازمونازیت، زنوتیم، بستناسیت. معمولا این مواد بوسیله اعمال مکانیکی مانند شناورسازی و یا استفاده از روش های مغناطیسی تغلیظ می شوند. سپس لانتانیدها در حالتی که بصورت کانی های فسفات یا سیلیکات می باشند، بوسیله اسید مورد شستشو قرار می گیرند. برخی از کانی ها مانند کولومبوتانتالات ها با کربن حرارت داده شده و یا تحت تاثیر کاستیک قوی قبل از سنگ شویی قرار داده می شوند.

 

[P O U R I A]

تربیوم(Terbium)

تربیوم(Terbium)

تربیوم(Terbium)
تربیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Tb وعدد اتمی ۶۵ می باشد.


تاریخچه
Carl Gustaf Mosanderشیمیدان درسال ۱۸۴۳ تربیوم را کشف نمود و آنرا بر اساس نام دهکده Ytterby واقع در سوئد نامگذاری نمود. او این عنصر را به شکل ناخالصیهای موجود در اکسید ایتریم(Y2O3)شناسایی کرد. تربیوم تا قبل از پیدایش فن آوری های اخیر جابجائی یونی، به شکل خالص جداسازی نشده بود.


پیدایش
تربیوم هرگز بصورت عنصر آزاد در طبیعتوجود ندارد، اما در کانی های زیادی از جمله سیریت، گادولینیت و مونازیتC , La ,(Th , Nd , Y(PO4 که دارای بیش از ۰۳/۰% تربیوم ، زنوتایم( YPO4)و اوکسنیت( Y,Ca,Er,La,Ce,U,Th(Nb,Ta,Ti2O6که دارای ۱% یا بیشتر تربیوم می باشند، وجوددارد.


خصوصیات قابل توجه
تربیوم عنصر کمیاب و خاکستری رنگی است که قابل انعطاف و چکش خوار بوده و به قدری نرم است که با چاقو بریده می شود، تا حدقابل قبولی در هوا پایدار است و دارای دو دگرگونی بلورین و درجه تغییر شکل ۱۲۸۹درجه سانتی گراد می باشد.


کاربردها
تربیوم به فلورید کلسیم،تنگستیت کلسیم و مولیبدیت استرانسیم افزوده می شود که در ابزار حالت جامد و به عنوان تثبیت کننده های بلورین پیل های سوختی در دماهای بالا و به همراه ZrO2 عمل می کنند. به علاوه تربیوم در آلیاژها و ساخت وسایل برقی بکار میرود و اکسید آن، دارای توانایی جهت فعال نمودن فسفر سبز موجود در لامپ مهتابی و لامپ تصویر تلویزیون های رنگی می باشد. بورات تربیوم سدیم به عنوان ماده لیزری که در ۵۴۶۰ آنگستروم، نورهمنوسان ساطع می کند، بکار می رود.


ترکیبات
ترکیبات تربیومعبارتند از:

• فلوئوریدها TbF2- TbF3TbF4
• کلریدها TbCl3
• برمیدها TbBr3
• یدیدها TbI3
• اکسیدها TbO2 – Tb2O3
• سولفیدها Tb2S3
• سلنیدها Tb2Se3
• نیتریدها TbN

ایزوتوپها
تربیوم بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار Tb-159 و ۳۳ رادیوایزوتوپ استکه فراوانترین آنها تربیوم ۱۵۸ با نیمه عمر ۱۸۰ سال، تربیوم ۱۵۷ با نیمه عمر ۷۱ سالو تربیوم ۱۶۰ با نیمه عمر۳/۷۳ روز می باشد. مابقی ایزوتوپهای رادیواکتیو آن داراینیمه عمرهایی کمتر از ۶,۹۰۷ روز هستند که اکثر آنها نیز نیمه عمری کمتر از۲۴ ثانیهدارند. تربیوم همچنین ۱۸ حالت متا دارد. حالت فروپاشی اولیه قبل از فراوان ترین ایزوتوپ پایدار(تربیوم ۱۵۹)جذب الکترون و حالت اولیه پس از آن فروپاشی منفی بتا است. محصول فروپاشی اولیه قبل از تربیوم ۱۵۹ ایزوتوپ های عنصر Gd گادولینیم و محصول اولیه پس از آن ایزوتوپ های عنصر Dy دیسپروزیم هستند

 

[P O U R I A]

دیسپروزیوم( Dysprosium)

دیسپروزیوم( Dysprosium)

دیسپروزیوم( Dysprosium)
دیسپروزیم، عنصر شیمیایی است که با نشان Dy و عدد اتمی۶۶ در جدول تناوبی قرار دارد.


تاریخچه
Paul Emile Lecoq de Boisbaudranشیمیدان فرانسوی، در سال ۱۸۸۶ در پاریس برای اولین بار دیسپروزیم را شناسایی نمود، اما تا قبل ازابداع روشهای تبادل یونی و کاهش فلزنگاری در دهه ۶۰،این عنصر به شکل نسبتا خالص بدست نیامده بود. نام دیسپوزیم از واژه یونانی dysprositos به معنی مشکل بدست آمدن گرفته شده است.


پیدایش
دیسپوزیم هرگز بصورت عنصری آزاد دیده نشده است، اما اغلب به همراه اربیوم و هولمیوم یا سایر عناصر خاکی کمیاب در بسیاری از کانی ها از جمله xenotime, fergusonite gadolinite, euxenite polycrase, blomstrandine, monazite, bastnasite یافت می شود.


خصوصیات قابل توجه
دیسپروزیم، عنصر کمیابی است که دارای رنگ نقره ای درخشان و در حرارت اطاق نسبتا پایدار است، اما به سرعت در اسیدهای معدنی رقیق یا غلیظ حل شده، هیدروژن آزاد می کند. این عنصر به قدری نرم است که با چاقو بریده می شود و اگر زیاد گرم نشود، بدون جرقه تراشیده می شود. ویژگی های دیسپروزیم حتی با مقادیر بسیار کمی ناخالصی تحت تاثیر قرار می گیرد.


کاربردها
از دیسپروزیم به همراه وانادیم و عناصر دیگر در ساخت مواد لیزر استفاده می شود،قابلیت جذب بالای نوترون حرارتی و نیز نقطه ذوبش، موجب کاربرد آن در میله های کنترل اتمی شده است. ازاکسید دیسپروزیم( نام دیگر آن dysprosia است)، به همراه ترکیبات چسبناک نیکل که در بمباران طولانی مدت نوترون بی هیچ افزایش یا کاهشی به آسانینوترون جذب میکنند، درمیله های خنک کننده موجود در رآکتورهای اتمی استفاده می شود. علاوه بر آن از دیسپروزیم در تولید لوح های فشرده(CD)استفاده می گردد.


ترکیبات

• فلورایدها DyF3
• کلریدهــا DyCl2
• برومیدها DyBr2 – DyBr3
• یدیدها DyI3 – DyI2
• اکسیدهـا Dy2O3
• سولفیدها Dy2S3
• نیتریدها DyN

ایزوتوپ ها
دیسپروزیوم بصورت طبیعی دارای ۷ ایزوتوپ پایدار۱۶۴-Dy،۱۶۰-Dy ،۱۵۸-Dy ،۱۵۶-Dy
Dy –۱۶۴ می باشدکه فراوان ترین آنها Dy-164 است( فراوانی طبیعی ۱۸/۲۸%). برای این عنصر ۲۸ رادیوایزوتوپ شناخته شده که پایدارترین آنها Dy-154 با نیمه عمر E+6 3/0 سال ,Dy-159 با نیمه عمر ۴/۱۴۴ روز وDy-166با نیمه عمر ۶/۸۱ساعت می باشد. بقیه ایزوتوپ های رادیواکتیو این عنصر ، نیمه عمری کمتر از ۱۰ ساعت دارند که نیمه عمر اکثر آنها کمتراز ۳۰ ثانیه است. همچنین دیسپوزیم دارای ۵ حالت برانگیخته است که پایدارترینشان۱۶۵m-Dy با نیمه عمر۲۵۷/۱ دقیقه، ۱۴۷m-Dy با نیمه عمر۷/۵۵ ثانیه و ۱۴۵m-Dy با نیمه عمر ۶/۱۳ ثانیه می باشد. حالت فروپاشی اصلی قبل از فراوان ترین ایزوتوپ پایدار۱۶۴-Dyجذب الکترون و روش اولیه بعد از آن فروپاشی کاهش بتا می باشد. محصولات فروپاشی اولیه قبل از Dy-164 ایزوتوپ های عنصر Tb تربیوم و محصول اولیه بعد،ایزوتوپ های عنصر Ho هولمیوم هستند

 

[P O U R I A]

هولمیوم( Holmium)

هولمیوم( Holmium)

هولمیوم( Holmium)
هولمیوم، عنصر شیمیایی است که با نشان Ho و عدد اتمی ۶۷ درجدول تناوبی وجود دارد. هولمیوم در گروه لانتانیدها قرار داشته، عنصری فلزی، تاحدودی نرم و چکش خوار و به رنگ سفید خاکستری است. هولمیوم در هوای خشک و در دمای اطاق، عنصری پایدار می باشد. این فلز خاکی کمیاب درکانی های مونازیت و گادولینیت وجود دارد


تاریخچه
هولمیوم( از واژه لاتین Holmia به معنی استکهلم)در سال ۱۸۷۸ تـوسط Marc Delafontaine و Jacques Louis Soret کشف شد. آنها نوارهای جذب طیف نمایی خاص این عنصر را که در آن زمان ناشناخته بود، شناسایی کردندو آنرا عنصر X نامیدند. بعد از آنها Per Theodor Cleve در سال ۱۸۷۸ مستقلا و هنگامی که مشغول کار بر روی اکسید اربیوم بود، این عنصر را کشف کرد.Cleve با بهره گیری از روشی که Carl Gustaf Mosander ابداع کرده بود، ابتدا تمامی ناخالصی های شناخته شده را از erbia خارج نمود. نتیجه این کار، دو ماده معدنی جدید یکی قهوه ای ودیگری سبز بود. او ماده قهوه ای را holmia برگرفته از نام زادگاه Cleve یعنی استکهلم و ماده سبز رنگ را thulia نامگذاری کرد. بعدا مشخص شد Holmia اکسید هولمیوم و thulia اکسید تالیوم هستند.


پیدایش
هولمیوم مانند تمامی عناصرکمیاب بصورت آزاد در طبیعت وجود ندارد، بلکه بصورت ترکیب با عناصر دیگر در کانی های گادولینیت و مونازیت و سایر کانی های خاکی کمیاب یافت می شود. هولمیوم را بصورت تجاری با روش جابجائی یونی از شن مونازیت جدا می کنند ۰۵/۰% هولمیوم. اما هنوز هم جداسازیآن از سایر کانی های خاکی کمیاب دشوار است. این عنصر با روش کاهش کلرید و فلورید آنبوسیله کلسیم فلزی تهیه شده است. مقدار موجود آن در پوسته زمین۳/۱ میلیگرم در هرکیلو برآورد شده است.


خصوصیات قابل توجه
هلیم، عنصر فلزی خاکی سه ظرفیتی است که در بین تمامی عناصر طبیعی، دارای بیشترین گشتاور مغناطیسی(B6/10)بوده، خصوصیات مغناطیسی غیرعادی دیگری نیز دارد. در صورت ترکیب با ایتریوم،ترکیباتی به شدت مغناطیسی تولید می کند. هولمیوم، عنصری نسبتا نرم و چکش خواراست که در هوای خشک و در فشار و دمای معمولی، تاحدودی پایدار و در برابر فرسایش مقاوم است،اما در هوای مرطوب و در دمای زیاد به سرعت اکسید می شود اکسیدی به رنگ زرد کمرنگ تولید می کند. هلیم در حالت خالص خود، دارای درخشش نقره ای رنگ فلزی می باشد.


کاربردها

» بخاطر خصوصیات مغناطیسی که هولمیوم دارد، اگر آنرا بعنوان یک قطب مغناطیسی درآهن رباهای بسیار قوی قرار دهیم، قویترین میدان های مغناطیسی مصنوعی ساخته می شود متمرکز کننده شار مغناطیسی هم نامیده می شود.
» چون این عنصر می تواند نوترون های fission-bred اتمی را جذب کند، از آن در میله های کنترل اتمی نیز استفاده می شود.
» از گشتاور مغناطیسی بالای آن در لیزرهای حــالت جامد ایتریم – آهن – گارنت(YIG)و ایتریم – لانتانیم – فلوریـد(YLF)که درتجهیزات مایکروویو بکار میرود، استفاده می شود( که بترتیب در محیط های مختلف پزشکی ودندان پزشکی کاربرد دارد).
» از اکسید هولمیوم برای زرد کردن رنگ شیشه استفاده می شود.​

 

[P O U R I A]

اربیوم (Erbium)

اربیوم (Erbium)

اربیوم (Erbium)
اربیوم، در جدول تناوبی با نشان Er مشخص می شود، دارای عدد اتمی ۶۸ می باشد. اربیوم، فلز کمیاب خاکی لانتانید و نقره ای رنگی است که به همراه چندین عنصر کمیاب دیگر در گادولینیت معدنی در Ytterby واقع در سوئد وجوددارد



تاریخچه
اربیوم(Ytterbyیک شهردرسوئد)در سال۱۸۴۳، توسط Carl Gustaf Mosander کشف گردید. او ایتریا را از گادولینیت معدنی و بهسه صورت، به نامهای ایتریا، اربیا و تربیا جدا نمود. او نام این عنصر را از نام شهر Ytterby که مقادیر زیادی ایتریا و اربیوم در آن وجود دارد، اقتباس کرد. اما در آن زمان، اربیا و تربیا را با هم اشتنباه کردند. بعد از ۱۸۶۰ آنچه که تربیا می شناختند،اربیا نامگذاری کرده و بعد از ۱۸۷۷ آنچه که اربیا میدانستند تربیا نامیدند. سرانجامGeorge Urban و Charles James در سال ۱۹۰۵ مستقلا Er2O3 نسبتا خالص را جدانمودند. تا قبل از سال ۱۹۳۴ زمانی که، کلرید بدون آب را با بخار پتاسیم کاهش دادند،فلز خالص اربیوم بصورت قابل قبول تهیه نشده بود.



پیدایش
این عنصر، همانند سایر عناصر خاکی کمیاب هرگز در طبیعت بصورت عنصر آزاد وجود ندارد، اما همراه سنگ معدن های شن مونازیت یافت می شوند. از نظر تاریخی، قبلا جداسازی عناصر خاکی کمیاب از یکدیگر بسیار مشکل و گران بود، اما روش تولید تبادل یونی که اواخر قرنبیستم ابداع گشت، به میزان زیادی هزینه تولید کلیه فلزات عناصر کمیاب و ترکیبات شیمیایی آنها را کاهش داد. منابع تجاری اصلی اربیوم از معادن xenotime و euxenite می باشند. اربیوم، فلزی به شکل گرد است و خطر آتش زایی و انفجار دارد.


خصوصیات توجه قابل
فلزاربیوم خالص، عنصری سه ظرفیتی ،چکش خوار، نرم و در هوا تاحدی مقاوم است، بطوری که به سرعت سایر فلزات کمیاب اکسیده نمی شود. نمک آن به رنگ سرخ بوده، طیف های جذب مشخص و خاصی را در نور مرئی، فرابنفش و نزدیک مادون قرمز بوجود می آورد.

بجز این موارد، اربیوم بیشترهمانند سایر فلزات خاکی کمیاب است. سسکوئی، اکسید آن erbia نامیده می شود.خصوصیات اربیوم تا حدی توسط نوع و مقادیرناخالصی موجود تعیین می گردد.این عنصر فاقد هرگونه نقش بیولوژیکی شناخته شده ای است،اما برخی بر این باورند که اربیوم موجب فعال شدن متابولیسم می شود.


کاربردها

» این عنصر، بیشتر بصورت فیلتر عکاسی بکار میرود​

» به علت انعطاف پذیری آن، بعنوان ماده ای افزودنی در متالوژی مفید است.​

» بعنوان جذب کننده نوترون در فناوری هسته ای بکار میرود.​

» در تقویت کننده های فیبری،بعنوان یک نا خالص کننده مورد استفاده است.​

» در صورت اضافه شدن به وانادیم بصورت آلیاژ، موجب کاهش سختی و بهبود کارکرد آن می گردد.​

» اکسید اربیوم صورتیرنگ است، بنابراین گاهی اوقات بعنوان رنگ دهنده شیشه و پوشش لعاب چینی کاربرد دارد که اغلب از این شیشه ها در ساخت عینک های آفتابی و جواهرات ارزان استفاده می کنند.​

ایزوتوپ ها
اربیوم بصورت طبیعی متشکل از ۶ ایزوتوپ پایدارEr-170، Er-168، Er-166، Er-164
Er-162، Er167 می باشد که فراوان ترین آنها Er-166 فراوانی طبیعی۶/۳۶% است.

 

[P O U R I A]

تولیوم( Thulium)

تولیوم( Thulium)

تولیوم( Thulium)
تولیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Tm وعدد اتمی ۶۹ می باشد. تولیوم، عنصری لانتانیدو دارای حداقل فراوانی در بین عناصرخاکی کمیاب است؛ با فلز آن که دارای درخشش نقره ای رنگی است، می توان به راحتی کارکرد و با چاقو بریده می شود. همچنین دربرابر فرسایش در هوای خشک تا حدی مقاوم بوده،از خاصیت انعطاف پذیری خوبی برخوردار است. تولیوم بصورت طبیعی کلا از ایزوتوپ پایدار Tm-169 ساخته می شود


تاریخچه
تولیوم را Per Teodor Cleve شیمیدان سوئدی درسال ۱۸۷۹ هنگام جستجو برای ناخالصی های موجود در اکسیدهای سایر عناصر کمیاب کشف نمود.( این همان روشی بود که پیشتر Carl Gustaf Mosanderبرای کشف سایر عناصر کمیاب بکار برده بود). Cleve کار را با از بین بردن تمامی ناخالصی های شناخته شده اِربیا( Er2O3)آغاز کرد و با فرآیندهای دیگری دو ماده جدید بدست آورد
یکی قهوه ای و دیگری سبز.
ماده قهوه ای اکسید هولمیوم بود که Cleve آنرا holmia نامید و ماده سبز، اکسید عنصری ناشناس بود. Cleve ایناکسید را thulia نامگذاری کرد و نام عنصر آن تولیوم، از کلمه Thule که نام باستانی رومی برای سرزمینی افسانه ای در نقطه ای دور دست در شمال( شاید اسکاندیناوی) بود،گرفته شده است.


پیدایش
این عنصر هرگز در طبیعت به شکل خالص وجود ندارد، اما در مواد معدنی و همراه سایر عناصر کمیاب به مقدار کم یافت می شود. عمدتا بوسیله جابجایی یونی از کانی های مونازیت( ۰,۰۰۷% تولیوم)که در شن رودخانه ها وجود دارد.

فن آوری های استخراج و جابجایی یونی جدیدتر، موجب جداسازی آسانترعناصر خاکی کمیاب شده که هزینه تولید تولیوم را کاهش داده است. این فلز را میتوانباروش کاهش اکسید آن بوسیله فلز لانتانیم یا بوسیله کاهش کلسیم در ظروف در بسته تهیه کرد. هیچ کدام از ترکیبات تولیوم از نظر تجاری مهم نیستند.


کاربردها
از تولیوم برای تولید لیزر استفاده می شده است، اما هزینه های بسیارزیاد تولید، مانع از گسترش سایر کاربردهای تجاری آن شده است. کاربردهای بالقوه آن،عبارتند از:

» وقتی تولیوم پایدار( Tm-169)در رآکتور اتمی بمباران می شود،از آن به بعد می تواند بعنوان یک منبع تابشی در وسایل قابل حمل اشعه ایکس بکاررود.​

» احتمالا ایزوتوپ ناپایدار Tm-171 میتواند بعنوان یک منبع انرژی مور داستفاده قرار گیرد.​

» Tm-169 دارای کاربرد بالقوه در مواد مغناطیسی سرامیکی به نام فریت است که در وسایل مایکروویو بکــار میروند.​

ایزوتوپها
تولیوم بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار Tm-169( فراوانی طبیعی ۱۰۰%)و ۳۱ رادیوایزوتوپ است که پایدارترین آنها تولیوم ۱۷۱ با نیمه عمر۱۹۲ سال، تولیوم۱۷۰ با نیمه عمر۶/۱۲۸ روز، تولیوم ۱۶۸ با نیمه عمر ۱/۹۳ روز و تولیوم ۱۶۷ با نیمه عمر ۲۵/۹ روز می باشند. مابقی ایزوتوپ های رادیواکیو نیمه عمری کمتر از ۶۴ ساعت دارند و نیمه عمر اکثر آنها نیز کمتر از ۲ دقیقه است. حالت فروپاشی اولیه قبل ازفراوان ترین ایزوتوپ پایدار Tm-169 جذب الکترون و حالت اولیه پس از آن، ارسال بتامی باشد. محصول فروپاشی اولیه قبل از Tm-169ایزوتوپ های عنصر ۶۸( اربیوم)و محصول ااولیه پس از آن ایزوتوپ های عنصر ۷۰( ایتربیوم)هستند.

 

[P O U R I A]

ایتربیوم( Ytterbium)

ایتربیوم( Ytterbium)

ایتربیوم( Ytterbium)
ایتربیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نمادآن Yb و عدد اتمی آن ۷۰ می باشد. فلزی سبک و براق است که از عناصر کمیاب زمین بوده ودر گروه لانتانیدها قرار دارد و در معادن Monazite Gadolinite وxenotime یافت می شود. گاهی اوقات از این عنصر با ایترویم و دیگر عناصر هم خانواده اش در فلزات خاصی استفاده می شود. ایتربیوم مخلوطی از هفت ایزوتوپ پایدار است


تاریخچه
ایتربیوم از کلمه Ytterby گرفته شده که شهری در سوئد بوده استو توسط شیمیدان سوئدی به نام Jean de Margnac در سال ۱۸۷۸ کشف شد.Marignac ترکیب جدیدی در زمین پیدا کرد و آنرا به عنوان Erbia شناخت و نامش را Ytterbia گذاشت. او تصور میکرد که Ytterbia جزئی از عنصر جدیدی است کهYtterbiumنام دارد که در واقع اولین عنصر کمیابی بود که کشف شده بود. در سال۱۹۰۷ شیمیدان فرانسوی به نام Georges Urbain Ytterbia که Marignac را کشف کرده بود، آن را به دوقسمتNeoytterbiaوluteciaتقسیم کرد. Neoytterbia بعدا به عنوان عنصر Yetterbium و lutecia به عنوان عنصر Lutetium شناخته شدند. در همان زمانAuer von Welsbach این عناصر را از Ytterbia جدا کرده و آنها را Aldebaranium و Cassiopeium نامید. خصوصیات شمیایی و فیزیکی Ytterbium تا سال ۱۹۵۳ که ایتربیوم خالص تولید شد، مشخص نشده بود.


پیدایش
ایتربیوم به همراه عناصر کمیاب دیگر در زمین و در معادن کمیاب یافت می شود. این عنصر به صورت اقتصادی از خاک monazite که حاوی ایتربیوم است، استخراج می شود. این عنصر همچنین در Euxenite و Xenotime پیدا می شود. جدا کردن ایتربیوم از دیگر عناصر کمیاب بسیار دشوار است، اما روش های تبادل یونی واستخراج حلالها که در قرن ۲۰سازماندهی شده، این جدا سازی را آسان کرده است. ترکیبات ایتربیوم بسیار کم یابند.


خصوصیات قابل توجه
ایتریبیوم عنصری سبکو چکش خوار و شکل پذیر هادی است که بسیار پُرجلوه و براق است. این عنصر کمیاب بسیار ضربه پذیر بوده و به راحتی در اسیدهای معدنی حل می شود و به آرامی با آب واکنش داده و در هوا اکسید می شود. ایتربیوم دارای سه گونه آلفا ، بتا و گاما بوده و در دمای ۱۳- و ۷۵۹+ درجه تغییر شکل می دهد. حالت بتا در دمای اطاق بوجود می آید که ساختارکریستالی Face-Centered دارد و این در حالی است که گاما که در دمای بالا شکل می گیرد، دارای ساختار کریستالی Body-Centered می باشد.بطور معمول حالت بتاشبیه به فلزی است که رسانای جریان الکتریسیته است که وقتی در فشار ۱۶۰۰ اتمسفر قرارمی گیرد، نیمه رسانا می شود. در فشار ۳۹۰۰۰ اتمسفر ، مقاومت الکتریکی آن ده برابرمی شود، اما در فشار ۴۰۰۰۰ اتمسفر ناگهان به ۱۰% مقاومت الکتریکی آن در دمای اتاقافت می کند.


کاربردها
در زمانی که الکتریسیته در دسترس نبود، یکیاز ایزوتوپ های ایتربیوم به عنوان جانشین منبع رادیو اکتیو برای ماشین های دستی که با اشعه x کار می کند، استفاده میشد. این فلز میتواند برای اصلاح پالودگی مقاوم کردنو خصوصیات مکانیکی دیگر مثل ضد زنگ بکاربرده شود. برخی از آلیاژهای ایتربیوم در دندان پزشکی استفاده می شوند. این عنصر استفاده های دیگری نیز دارد.


ایزوتوپ ها
ایتربیوم طبیعی از هفت ایزوتوپ پایدار تشکیل شده است که عبارتنداز:
Yb-168,Yb-170, Yb-171, Yb-172, Yb-173, Yb-174وYb-176 که Yb-174 فراوان ترین ایزوتوپ ۸/۳۱% می باشد. برای این عنصر ۲۲ ایزوتوپ رادیو اکتیو شناسایی شده است که پایدارترین آنها Yb-169 با نیمه عمر ۳۲.۰۲۶ روز و Yb-175 با نیمه عمر ۴.۱۸۵ روزو Yb-166 با نیمه عمر ۵۶.۷ ساعت می باشند. بقیه ایزوتوپ های رادیو اکتیوی آن نیمه عمری کمتر از ۲ ساعت داشته که نیمه عمر بیشتر آنها کمتر از ۲۰ دقیقه است. این عنصرهمچنین ۶ حالت متا دارد که پایدارترین آن Yb-169m t46 Seconds.
ایزوتوپ های ایتربیوم به صورت وزن اتمی از(Yb177)150.955 تا(Yb-780)179.952 مرتب شده اند.حالت decay اولیه بعد از فراوانترین ایزوتوپ Yb-174 الکترون گیری و حالت اولیه بعد از آن حذف بتا می باشد. محصولات decay اولیه قبل از Yb-174 ایزوتوپ های عنصر ۶۹یعنی تالیوم محصول اولیه بعد از آن ایزوتوپ های عنصر ۷۱ لوتتیوم می باشد.

 

[P O U R I A]

لوتتیوم(Lutetium)

لوتتیوم(Lutetium)

لوتتیوم(Lutetium)
لوتتیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Lu و عدد اتمی ۷۱ می باشد. لوتتیوم که عنصر فلزی گروه عناصر خاکی کمیاب است، در طبیعت معمولا به همرا ه ایتریم یافت می شود و گاهی اوقات در آلیاژهای فلزی بکار رفته و در فرآیندهای مختلف، نقش کاتالیزور دارد


تاریخچه
لوتتیوم( از واژه لاتین Lutetia به معنی پاریس)در سال ۱۹۰۷ توسط Georges Urbain شیمیدان فرانسوی و Baron Carol Auer von Welsbach کانی شناس اتریشی مستقلا کشف شد. هر دوی آنها این عنصر را در ناخالصی موجود در ایتریم معدنی کشف نمودند که به عقیده Jean Charles Galissard deMarignac شیمیدان سوئیسی( و بیشتر شیمیدانان دیگر)تماما متشکل از ایتربیوم بود.
جداسازی لوتتیوم ایتربیوم Marignac برای اولینبار توسط Urbain توصیف شد و و افتخار نامگذاری این عنصر نصیب او گشت. او نام های neoytterbium ایتربیوم جدید و lutecium را برای این عنصر جدید انتخاب کرد، اما بالاخره نام neoytterbium بصورت ytterbium برگشت نمود و در سال ۱۹۴۹، نگارش عنصر۱۰۷ به شکل lutetium لوتتیوم تغییر نمود. Welsbach نام های cassiopium را برای عنصر۷۱ برگرفته از نام نجومی Cassiopeia و albebaranium را برای نام جدید ایتربیوم پیشنهاد کرد، اما این اسامی مورد تایید قرار نگرفت؛( گرچه بسیاری از دانشمندان آلمانی هنوز عنصر ۷۱ را cassiopium می نامند.)


پیدایش
لوتتیوم که اغلب نه به تنهایی بلکه با فلزات خاکی دیگر یافت می شود، بسیار سخت از سایر عناصرجدا می شود و کمترین فراوانی را در میان تمامی عناصر طبیعی دارد. کانی تجاری اصلی لوتتیوم، سنگ معدن مانزونیت Ce,La,PO و … است که حاوی ۰,۰۰۳% این عنصر می باشد. فلز لوتتیوم خالص فقط تاحدی در سال های اخیر جداسازی شده و تهیه آن بسیار دشوار است بنابراین یکی از نادرترین و گرانترین فلزات خاکی کمیاب است لوتتیوم را با روش جابجایی یونی از عناصر خاکی کمیاب دیگر بدست می آورند( کاهش LuCl3 یــــا LuF3 بوسیله یک فلز قلیایی و یا یک فلز قلیایی خاکی انجام می شود).


خصوصیات قابل توجه و کاربردها
لوتتیوم، فلزی سیم گون، سه ظرفیتی و مقاوم در برابرفرسودگی است که نسبتا در هوا پایدار و سنگین ترین و سخت ترین عنصر خاکی کمیاب به شمار میرود. چون تهیه این فلز بصورت مقادیر مفید بسیار گران می باشد، بنابراین کاربردهای تجاری بسیار کمی دارد اما لوتتیوم پایدار را میتوان در پالایشگاه ها و بعنوان کاتالیزور در کراکینگ بنزین مورد استفاده قرار داد. موارد استفاده دیگر آن،در آلکیلاسیون، هیدروژناسیون و پلیمریزاسیون می باشد. حالت فروپاشی اولیه قبل ازفراوانترین ایزوتوپ پایدار،(لوتتیوم ۱۷۵)جذب الکترون( با مقداری ارسال الکترون مثبـت و آلفا) است و اولین حالت بعد از آن ارسال بتا می باشد. محصولات فروپاشی اولیه قبل از لوتتیوم ۱۷۵ ایزوتوپ های عنصر ۷۰( ایتربیوم)و محصولات اولیه بعد ازآن ایزوتوپ های عنصر ۷۲ هافنیوم هستند.


ترکیبات

• فلوریدها
• LuF3
• کلریدها LuCl3
• برمیدها LuBr3
• یدیدها Lu2I3
• اکسیدها Lu2O3
• سولفیدها Lu2S3
• نیتریدها LuN

 

[P O U R I A]

ایتریوم(Yttrium)

ایتریوم(Yttrium)

ایتریوم(Yttrium)
ایتریوم یکی از عناصر شیمایی جدول تناوبی است که نماد آن Y و عدد اتمی آن ۳۹ می باشد. این عنصر، فلز انتقالی براق و سفید است. ایتریبیوم درکانی های عناصر کمیاب خاکی یافت می شود که دو نوع از ترکیبات آن در ساخت رنگ قرمز برای تلویزیون های رنگی مصرف می شود


خصوصیات قابل توجه
ایتریوم، فلزی براق، پُرجلوه و فروزنده و کمیاب است که نسبتا در هوا مقاوم بوده وازنظر شیمیایی شبیه به لانتانیدها می باشد. خرده های این فلز در دمای بالاتر از ۴۰۰ درجه در هوا مشتعل می شود . اگر ایترویم به ذرات بسیار ریز تقسیم شود، مقاومت خود رادر مقابل هوا از دست می دهد. حالت متداول اکسیداسیون این عنصر +۳ می باشد.


کاربردها

» اکسید ایتریوم از مهمترین ترکیبات ایتریوم است که بیشتر درساخت اروپی Y7O4 و Y2O3 استفاده می شود که رنگ قرمز لامپ تصویر تلویزیون های رنگی را تولید می کند.
» اکسید ایترویم همچنین در ساخت گارنت آهن-ایتریوم استفاده می شود که صافی های مایکروویو بسیار موثری هستند.
» آهن ایترویم، آلومینیوم وگادولینیوم، خاصیت مغناطیسی جالبی دارند. Yttrium-iron-garnet به عنوان فرستنده و پخش کننده انرژی شنوایی بسیار موثر است. Yttrium Aluminum Garnet دارای سختی ۸.۵است و همچنین به خاطر شباهت به الماس به عنوان سنگ جواهر استفاده می شود.
» مقدار کمی از این عنصر(۰.۲% تا ۰.۱)برای کم کردن اندازه دانه های کروبیوم ،مولیبدنوم و زیرکنونیوم استفاده می شود و همچنین در افزایش مقاومت آلومینیوم و منیزیم کاربرد دارد.
» به عنوان کاتالیزور برای پلیمرکردن گارنت آلومینیوم -ایتریوم، فلورید لیتیوم ایتریوم و ایتریوم و انادیت در ترکیب دو پنت ها مانند نئودیمیوم یا اربیم در لیزرهای مادون قرمز استفاده میشوند.
» این عنصر برای احیا کردن وانادیوم و دیگر غیر فلزان استفاده می شود.
» ایتریوم به عنوان سازنده چدن گره دار شناخته شده که خاصیت رسانایی آن را افزایش می دهد.(گرافیت درساخت چدن گره دار گره ها را به هم متراکم می کند تا از پوسته پوسته شدن آن جلوگیریکند.)از آن جا که اکسید ایتریوم، نقطه ذوب بالاتر پایداری بیشتر و از استنباط کمتری نسبت به شیشه برخوردار است میتواند در فرمول ساخت شیشه و یا سرامیک استفاده شود.​

تاریخچه
Ytterby که توسط Johann Gadolin در سال ۱۷۹۴کشف شدو توسط Friedrich ohler در سال ۱۸۲۸ به عنوان عصاره ناخالص Yttria از عمل احیاءکلرید YCl3 با پتاسیم بدست آمد. Yttria یعنی(Y2O3)اکسید ایتریوم است و توسط Johan Gadolin در سال ۱۷۹۴ در معدن Gadolinite درYetterby کشف شد. در سال۱۸۴۳Carl Mosander ثابت کرد که Yttria میتواند به اکسید سه عنصر متفاوت تقسیم شودYttria نامی بود که برای مهمترین عنصر استفاده میشد و نام بقیه عناصر Erbia و Terbia بود. معدن سنگی که در نزدیکی دهکده Ytterby واقع شده معادن غیر معمولی زیادی در بردارد که سنگ های کمیاب زمین و دیگر عناصر در آن یافت می شود. عناصر Erbium وTerbium ,Ytterbium وYttriumهمه از روی نام این معدن نامگذاری شده اند.


پیدایش
این عنصر در بیشتر معادن کمیاب زمین و سنگ معدن اورانیوم یافت می شود،اما هرگز به صورت طبیعی به عنوان عنصر آزاد وجود ندارد. ایتریوم به صورت اقتصادی ازخاک Monazite به مقدار ۳% Ce, Po, la و همچنین از Bastnasite به مقدار ۰.۲% Ce, La بازیافت می شود. این عنصر توسط عمل تقلیل فلوروئید ایتریوم توسط فلز کلسیم بدست می آید، اما با روش های دیگر نیز تولید می شود. جدا کردن این فلز از دیگر عناصرکمیاب بسیار سخت است، زیرا هنگام استخراج به صورت پودر طوسی تیره رنگ می باشد. نمونه های صخره های قمری از Apollo program حاوی مقادیر زیادی از این عنصر می باشند.


ایزوتوپ ها
ایزوتوپ طبیعی تنها از یک ایزوتوپ Y39 تشکیل شده است. پایدارترین رادیو ایزوتوپ اکتیو Y-88 با نیمه عمر ۱۰۶.۶۵ روز و Y-91 با نیمه عمر۵۸.۵۱ روز می باشند. تمام ایزوتوپ های دیگر آن نیمه عمری کمتر از یک روز دارند، بجز Y-87 که نیمه عمر آن ۷۹.۸ ساعت است. حالت زوال ایزوتوپی در ایزوتوپ هایزیرY-89الکترون گیری و حالت بعد از آن حذف بتا می باشد. برای این عنصر ۲۶ ایزوتوپ ناپایدار شناخته شده است Y-90 در موازنه با ایزوتوپ هم خانواده استرونیوم ۹۰ که محصول انفجار اتمی می باشد، وجود دارد.


منابع عناصر کمیاب در روی زمین :
کربناتیت ها بیشتر با سنگ های آذرین آلکالندر ریفت های داخل قاره ای وبه ندرت جزایر اقیانوسی و نقاط داغ داخل قاره گزارش شده اند . کربناتیت ها از دوره پر کامبرین تا عهد حاضر گزارش شده اند.مواد معدنی مهمی از کربناتیت ها بدست می آیند عبارت اند از نیوبیوم، آهن، آپاتیت، عناصر کمیاب،ورمیکولیت، استرانسیوم، باریم، زیرکون، اورانیوم، فلوریت وتیتان

کربناتیت های حاوی عناصر کمیاب از نوع آهن دار هستند.این کربناتیت ها به ندرت یافت می شوند. کربناتیت های آپاتیت-مگنتیت اکثرا دارای مقدار کمی عناصر کمیاب هستند. دوکمپلکس کربناتیت کولا(Kola)در روسیه و مانت پاس(Mountain pass)در کالیفرنیا(آمریکا)ذخایر قابل توجهی از عناصر کمیاب دارند.کانی های مهمی که در اینذخایر یافت می شوند عبارتند:

پیروکلر(Ca.Na)2(Nb.Ta)2O6(O.OH.F)،بادالیتZrO2،باستانسیت(F.OH)(Ce.La)2CO3,و مونازیت CePO4 و پاریزیت (Ca.La)2(CO3)3F2 حدود ۱۳۰کانی مختلف تاکنون در کربناتیت ها تشخیص داده شده است.

عناصرکمیاب می تواند از سنگ های آذرین آلکالن حاصل شود(سمینوف وهمکاران ۱۹۷۲).عناصر کمیاب اکثرا در سنگ های آلکالن غنی از سدیم-پتاسیماسیدی یافت می شود. نفلین سیانیت ها حاوی عناصر کمیاب می باشند.

پگماتیت هایی که در عمق ۵/ ۳ تا ۷ کیلومتری (عمق متوسط) از سطح زمین تشکیل شده اند به پگماتیت های حاوی عناصر کمیاب معروفند. بیشتر کانی های حاوی عناصر کمیاب به صورت پلاسر یافت می شوند.


کانی های زیر حاوی عناصر کمیاب می باشند:

• مونازیت(Ce,La,Nd,Th)PO4
• زینوتیم YPO4
• آلانیت(Ce,Ca,Y)2(Al+3,Fe+3)3O(SiO4)(Si2O7)(OH)
• سریوپیروکلر(Ce,Ca,Y)2(Nb,Ta)2O6(OH,F)
• ایتروپیرو کلر(Y,Na,Ca,Y)1-2(Nb,Ta,Ti)2(O.OH)7
• لوپاریت(Ca,Na,Ce)(Ti,Nb)O8
• گادولینیت(Gadolinite)2BeO.FeO.Y2O3.2SiO2
• بستنا سیت(Bastanasite)CeFCO3
• سامارسکیت(Samarskite)(Ca,Fe,UO2)3O.Y2O3.3(Nb,Ta)2O5
• فرگوزنیت(fergusonite)Y2O3.3(Nb.Ta)2O5
• اگزنیت(Euxenite)Y2(NbO3)3.Y2(TiO3)3.1 1/2H2O
• ایتروفلوئوریت(Yttrofluorite)2YF33CaF3

 

[P O U R I A]

زینوتیم ( YPO4)
زینوتیم یکی از کانی های کمیاب ایتریوم می باشد. Wakefielditeو chernovite-(Y)دیگر کانی های ایتریوم هستند هرچند به ترتیب واناداتوارسنات می باشند. اغلب اوقات اورانیوم وبرخی از عناصر کمیاب مانند ایربیوم، تریوم،ایتریوم، زیرکونیوم در این کانی یافت می شود. زینوتیم به مقدار کم رادیواکتیویته می باشد

---

گادولینیت (Gadolinite)
فرمول شیمیایی ۲BeO.FeO.Y2O3.2SiO2

نام دیگر آن Yttrium Iron Beryllium Silicateاست. این کانی تاحدی کانی کمیاب است . شکل آن منشوری، مقطع عرضی بلورها به شکل الماس، و معمولا به رنگ سبز و با درخشندگی زیبا می باشد. این کانی حاوی دو عنصر ایتریوم (yttrium) و بریلیوم (beryllium) می باشد.اتریوم(yttrium)یک فلز کمیاب زمیناست ودر صنعت مورد استفاده قرار می گیرد

---

سامارسکیت (Samarskite)
نام دقیق آن smarskite-y است این کانی در گرانیت پگماتیت ها در سنگ های آذرین درونی که آرام سردشده اند یافت می شود.سامارسکیت همراه کوارتز،فلدسپات، کلومبیت، تانتالیت، وبرخی ازعناصر کمیاب می باشد. رنگ آن مشکی مخملی تا قهوه ای تیره است.وکریستال های آن مات و رادیواکتیویته می باشد و اغلب با لیمونیت(Limonit) پوشیده شده است.درکوه های آرال در روسیه، نروژ،سوئد، برزیل، امریکا یافت می شود

---

ایتروفلوئوریت(Yttrofluorite)
این کانی حاوی فلرورید و مقدار قابل محسوس ایتریوم (Ytrium) می باشد و یون های (Ca) در ساختار های فلورید جایگزین شده اند. این کانی در روسیه، امریکا، نروژ، ژاپن، مغولستان یافت می شود

 

[P O U R I A]

لانتانیوم(Lanthanum )

لانتانیوم(Lanthanum )

لانتانیوم(Lanthanum )
لانتانیم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان La و عدد اتمی ۵۷ قرار دارد.


تاریخچه: G. Mosanderدر سال ۱۸۳۹، هنگامی که نمونه ای از نیترات سریوم را بصورت جزئی تجزیه کرد، بوسیله گرم کردن و افزودن نمک حاصله به اسید نیتریک رقیق، لانتانیم را کشف نمود. او موفق به جداسازی عنصر خاکی کمیابی از محلول حاصله شد که آنرا lantana نامید. لانتانیم به شکل نسبتاخالص در سال ۱۹۲۳ تهیه شد.واژه لانتانیم از کلمه یونانی lanthanein به معنی پنهان شده گرفته شده است.


پیدایش مونازیت( Ce,La,Th,Nd,y,PO4)و بستنازیت،(Ce,La,Y,CO3F)کانی های اصلی هستند که حاوی به ترتیب ۲۵ و ۳۸ درصدلانتانیم می باشند.


خصوصیات قابل توجه لانتانیوم، عنصر فلزیسیمین رنگی است که به گروه سوم جدول تناوبی تعلق دارد و اغلب به عنوان جزوی ازلانتانید ها به حساب می آید. این عنصر در بعضی از کانی های عناصر کمیاب و بیشتر بصورت ترکیب با سدیم وعناصر کمیاب دیگر یافت می شود. لانتانیم انعطاف پذیر و چکش خوار بوده وبه قدری نرم است که با چاقو بریده می شود.این عنصر یکی از واکنش پذیرترین فلزات کمیاب است. لانتانیم با کربن، نیتروژن، بورن، سلنیوم،سیلیکون، فسفر، گوگرد عنصری و هلوژن ها کاملا واکنش نشان می دهد. در معرض هوا به سرعت اکسید می شود. آب سرد به آرامی و آب داغ به سرعت لانتانیم را مورد حمله قرار میدهد.



کاربردها

» La-Baتعیین کننده قدمت سنگ ها و کانی ها است.​

» ترکیب جلا دهنده شیشه و سنگ های قیمتی​

» فلز آمیخته که یک آلیاژ آذرفشان است و در سنگ فندک بکار میرود، حاوی ۴۵% تا ۲۵% لانتانیم است.​

» افزودن مقدار کم لانتانیم به مولیبدن، موجب کاهش سختی این فلز و حساسیت آن نسبت به دماهای مختلف می شود.​

» افزودن مقدار کمی لانتانیم به فولاد، باعث افزایش انعطاف پذیری، چکش خواری و مقاوت آن در برابر ضربه می شود.​

» پراکندگی کم، ازشیشه های دارای فلز خاکی کمیاب استفاده می شود.​

» کاربردهای نورپردازی کربنی بخصوص در صنعت سینما برای روشنایی و پیشتابی استودیو​

» La2O3 مقاوت قلیایی شیشه را افزایش داده و در ساخت عینک های خاص، مانند نمونه های زیر بکار میرود​

» جذب کننده اشعه مادون قرمز​

» لنزهای دوربین و تلسکوپ به علت ضریب شکست بالا و پراکندگی کم، از شیشه های دارای فلز خاکی کمیاب استفاده می شود.​

» افزودن مقدار کم لانتانیم به آهن، به تولید ذرات گرد چدن کمک می کند.​

» کسید و بوریدآن در لامپ های الکترونی مورد استفاده قرار می گیرند.​

ایزوتوپ ها
لانتانیم، بطور طبیعی دارای یک ایزوتوپ پایدار و یک ایزوتوپ رادیواکتیو است La-139 و La-138 که ایزوتوپ ۱۳۹ فراوانترین (فراوانی طبیعی ۹۹,۹۱درصد) آنها است.۳۱ رادیوایزوتوپ هم برای آن مشخص شده که پایدارترین آنها La-138 با نیمه عمر حدود ۱۱ سال و La-137 با نیمه عمر ۶۰۰۰۰ سال می باشد. مابقی ایزوتوپ های رادیواکتیو آن، نیمه عمری کمتر از ۲۴ ساعت دارند که نیمه عمر اکثر آنها کمتر از یکدقیقه است. همچنین این عنصر دارای ۳ meta state می باشد. وزن اتمی ایزوتوپ های لانتانیم، بین amu120( La-120)تا amu152(La-152)است.

 

[P O U R I A]

سریوم (Cerium)
سریوم عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Ce و عدداتمی ۵۸ می باشد.

تاریخچه: Wilhelm von Hisingerو Jacob Berzelius در سال ۱۸۰۳ در سوئد و Martin Heinrich Klaproth مستقلا در آلمان در همانسال موفق به کشف این عنصر شدند. Berzelius آن را از روی نام خرده سیاره سیریز که ۲سال قبل از آن در سال ۱۸۰۱ کشف شده بود، به این نام نامید.

پیدایش : سریوم، فراوانترین عنصر خاکی کمیاب است که ۰۰۴۶/۰ درصد پوسته زمین راتشکیل می دهد. سریوم در تعدادی کانی از جمله آلانیت(Ca,Ce,La,Y)2(Al,Fe)3(SiO4)3(OH)مونازیت و باستناسیت در حال حاضر مهمترین منابع سریوم می باشند. این عنصر اغلب توسط یک فرآیند جابجایی یونی بدست میآید که در آن ازدانه های مونازیت بعنوان منبع سریوم استفاده می گردد. ذخایر بزرگ مونازیت، آلانتیت وباستناسیت، تامین کننده سریوم، توریم و سایر فلزات خاکی کمیاب برای سال های طولانی خواهند بود.

سریوم، عنصر فلزی خاکستری رنگیاست که به گروه لانتانیدها تعلق دارد. این عنصر در برخی از آلیاژهای غیر متداول درطبیعت بکار میرود و شکل اکسید شده آن در صنعت شیشه مورد استفاده قرار می گیرد. ازنظر رنگ و درخشش شبیه آهن است، اما هم نرم بوده و هم چکش خوار و انعطاف پذیراست.
در بین عناصر خاکی کمیاب، تنها اروپیوم واکنش پذیرتر از سریوم می باشد. محلول های قلیایی رقیق و اسیدهای غلیظ به سرعت به این فلزحمله میکنند. در صورت خراش نوع خالص این فلز با چاقو احتمال سوختن آن وجود دارد. سریوم در آب سرد به آرامی و در آب گرم به سرعت تجزیه می شود.
نمک های سریوم (IV) نارنجی، قرمز یا زرد هستند، درحالی که نمک های سریوم (III) معمولا سفیدند.



کاربردها

» سریوم در ساخت آلومینیوم، آلیاژهای آلومینیوم و برخی از فولادها و آهن ها بکار میرود.
» افزودن سریوم به چدن مانع گرافیتی شدن آن شده، تولید آهن چکش خوار (مالیبل)می کند.
» در فولادها، سریوم به کاهش سولفیدها و اکسیدها کمک کرده،مانع گازی شدن می شود.
» سریوم در فولاد ضد زنگ بعنوان عامل سخت کننده سریعکاربرد دارد. ۳ تا ۴ درصد سریوم که به همراه ۰,۲ تا ۰,۶درصد زیرکونیم به آلیاژهایمنیزیم اضافه شده است، به پالایش غلات کمک نموده، موجب قالب گیری بینقص اشکال پیچیده می شود. بعلاوه موجب مقاومت منیزیم قالب گیری شده در برابر حرارت می شود.
» سریوم در آلیاژهایی که برای ساخت آهن رباهای دائمی بکار میرود، مورد استفاده قرارمی گیرد.
» سریوم در روشنایی با قوس کربن، بخصوص در صنعت سینما کاربرد دارد.
» سولفات سریک بعنوان یک عامل اکسید کننده حجمی در آزمایش های کمی کاربرد گسترده ای دارد.
» ترکیبات سریوم(III)و سریوم(IV)در سنتزهای آلی بعنوان کاتالیزور مورد استفاده هستند.
» اکسید سریوم در پالایش نفت خام بعنوان سرعت دهنده جداسازی کاربرد دارد.
» اکسید سریوم در شیشه امکان جذب انتخابی اشعه فرا بنفش را بوجود می آورد.​

ایزوتوپ ها
سریوم بصورت طبیعی متشکل از ۳ ایزوتوپ پایدار و ۱ ایزوتوپ رادیواکتیو است. Ce-136, Ce-138 Ce-140 و Ce-142که فراوانترین آنها Ce-140 است.(۴۸/۸۸ % وفور طبیعی). ۲۷ رادیوایزوتوپ مشخص شده که فراوان ترین و پایدارترین آنها Ce-142 بانیمه عمر بزرگتر از ۵E16 سال Ce-144 با نیمه عمر ۸۹۳/۲۸۴ روزCe-139 با نیمه عمر۶۴۰/۱۳۷ و Ce-141 با نیمه عمر ۵۰۱/۳۲ روز می باشد. مابقی ایزوتوپ های رادیواکتیودارای نیمه عمری کمتری از ۴ روز هستند که اکثر آنها از نیمه عمری کمتر از۱۰ دقیقه برخوردارند. همچنین این عنصر دارای ۲ حالت برانگیخته می باشد. ایزوتوپ های سریوم ازنظر وزن اتمی بین amu123 سریوم ۱۲۳ و amu152 سریوم ۱۵۲ وجوددارند.

 

[P O U R I A]

پراسئودیمیوم( Praseodymium )

پراسئودیمیوم( Praseodymium )

پراسئودیمیوم( Praseodymium )
پراسئودیمیوم یکی از عناصر شمیایی جدول تناوبی است وعدد اتمی آن ۵۹ می باشد.

تاریخچه : نام پراسئودیمیوم از واژه یونانی prasios به معنی سبز و didymos به معنی دوقلو یا جفت گرفته شده است. در سال۱۸۴۱ شخصی به نام Mosander فلز کمیاب Didymium را از Lanthana استخراج کرد. در سال۱۸۶۴ Per Teodor Cleve نتیجه گرفت که Didymium در واقع دو عنصر است و در سال ۱۸۷۹، Lecoq De Boisbaudran یک خاک جدید به نام Samarium را از آن جدا کرد.

در سال۱۸۸۵ یک شیمیدان استرالیایی به نامC. F. Auervon Welsbach didymium دیدیمیوم را به دو عنصر تجزیه کرد پراسئودیمیوم و Neodymium که نمک هایی با رنگ های گوناگون بوجود می آورد.

پیدایش :پراسئودیمیوم درعناصر معدنی کمیاب Monazite و Bastnasite یافت می شود و میتواند توسط فرایند تبادل یونی از Bastnasite یا Monazite بازیافت شود. پراسئودیمیوم همچنین %۵ Misch Metal را به خود اختصاص می دهد.

خصوصیات قابل توجه : پراسئودیمیوم یک عنصر فلزی نرم و نقرهای رنگ است کهاز گروه لانتانیدها می باشد. از نظر خوردگی در مقابل هوا مقاوم بوده ، اما در صورت مجاورت با هوا یک اکسید سبز رنگ از خود به جا می گذارد و به همین دلیل باید در زیریک روغن معدنی سبک نگهداری شده ، یا توسط پلاستیک یا شیشه پوشیده شود.


کاربرد ها
» استفاده به عنوان یک عامل آلیاژی با منیزیم برای ساخت فلزات مستحکم که در موتور هواپیما استفاده می شود.
» پراسئودیمیوم هسته لامپ های قوس کربن را که در صنعت تصاویر متحرک برای نورپردازی استودیوها و لامپ های پروژکتور استفاده می شوند، شکل می دهد.
» ترکیبات پراسئودیمیوم در ساخت شیشه و لعاب های زرد رنگ کاربرد دارد.
» ترکیبات پراسئودیمیوم در ساخت شیشه و لعاب های زرد رنگ کاربرد دارد.
» پراسئودیمیوم یکی از اجزای شیشه های Didymium که برای ساخت عینک های محافظ مخصوص جوشکارها و شیشه دم ها بکار میرود، می باشد.


ترکیبات
ترکیبات پراسئودیمیوم شامل موارد زیر می شود:

• فلوریدهاPrF3- PrF2
• کرلریدهاPrCl3
• برومیدهاPrBr3- Pr2Br5
• یدیدها PrI2- PrI3- Pr2I5
• اکسیدها PrO2 – Pr2O3
• سولفیدها PrS – Pr2S3
• سلنیدها PrSe
• تلوریدها PrTe – Pr2Te3
• نیتریدها PrN

ایزوتوپ ها
پراسئودیمیوم که به صورت طبیعی بوجود می آید، از یک ایزوتوپپایدار(۱۳۱)تشکیل شده، ۳۸ رادیو ایزوتوپ برای آن شناخته شده است که پایدارترین آنها Pr 143 با نیمه عمر ۵۷/۱۳ روز و Pr142 با نیم عمر ۲/۱۹ می باشد. تمام ایزوتوپ های رادیو اکتیو دیگر آن نیمه عمرهایی کمتر از ۵۹۸۵ ساعت دارند که نیمه عمراکثر آنها کمتر از ۳۳ ثانیه است. این عنصر همچنین ۶ حالت برانگیختگی دارد.

حالت فروپاشی اصلی قبل از ایزوتوپ فعال Pr141 الکترون گیری حالت اصلی بعد از آن کاهش بتا می باشد. محصول فروپاشی اولیه قبل از Pr141 ایزوتوپ های عنصر Cerium 58 و محصول اصلی بعد از آن ایزوتوپ های عنصر Neodymium 60 می باشد.

 

[P O U R I A]

پرومتیوم (Promethium )

پرومتیوم (Promethium )

پرومتیوم (Promethium )
پرومتیوم، یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی می باشد کهنماد آن Pm و عدد اتمی آن ۶۱ است.ریشه لغوی نام پرومتیوم ازکلمه Prometheus گرفته شده است. Prometheus یکی از اساطیر یونانی بود که آتش را ازآسمان دزدید وآن را به انسان داد.

تاریخچه : وجود پرومتیوم برای اولین بار توسط Branner در سال ۱۹۰۲ پیش بینی شد و این پیش بینی در سال ۱۹۱۴توسط Moseley تائید شد. البته چند گروه دیگر نیز ادعا می کردند که این عنصر را تولیدکرده اند، اما هرگز نتوانستند کشفیات خود را به اثبات برسانند، چرا که جدا کردنپرومتیوم از عناصر دیگر بسیار دشوار می باشد اولین مدرک وجود پرومتیوم در سال ۱۹۴۴توسط Jacob A.Marinsky Lawrence E. Glendenin و Charles D. Coryell در طی عمل شکافتن هسته اتم اورانیوم و به عنوان محصولات جنبی بدست آمد، اما به دلیل وجود مشکلات زیاد تحقیقاتی که ازجنگ جهانی دوم ناشی میشد، آنها نتوانستند ادعای خود راتا سال ۱۹۴۶ به اثبات برسانند در سال ۱۹۶۳ از شیوه های تبادل یونی برای بدست آوردن حدودا ۱۰ گرم پرومتیوم از ضایعات فرایند سوختی راکتورهای اتمی استفاده میشد. امروزه نیز پرومتیوم به صورت یکی از محصولات جنبی که با عمل شکافت هسته اتم اورانیوم بدست می آید، بازیافت می شود. این عمل همچنین با عمل بمباران نوترونی Nd-146 و تبدیل آن به Nd-147 تولید می شود که در آن Nd-147 توسط عمل Beta Decay به Pm147 با نیمه عمر۱۱روز تبدیل می شود.

پیدایش : پرومتیوم به صورت طبیعی در زمین بوجود نمیآید، اما در طیف ستاره HR465 در Andromeda شناخته شده است.

خصوصیات قابل توجه : پرومتیوم یک ساطع کننده بتا بوده، اشعه گاما از خود ساطع نمی کند. با این حال ذره بتا که به عناصری با عدد اتمی بالا برخورد می کند، میتواند اشعه ایکستولید کند. امروزه اطلاعات زیادی در خصوص ویژگی های فلز پرومتیوم در دست نیست. تنهامیدانیم که دو حالت چند شکل ی از آن وجود دارد و نمک های پرومتیوم در تاریکی یک نورآبی کمرنگ یا سبز از خود ساطع می کنند که این به دلیل خاصیت رادیواکتیوی بالای آن می باشد.


کاربردها

» منبع تششعی بتا برای اندازه گیری ضخامت.
» منبع نور برای علائمی که نیاز به عملکرد دقیق دارند (با استفاده ازفسفر برای جذب تششعات بتا و تولید نور).
» استفاده در باتری های هسته ای که در آنها سلول های نوری نور را به الکتریسیته تبدیل می کنند.
» استفاده احتمالی آن در آینده به عنوان یک منبع اشعه ایکس برای بوجود آوردن منابع تولید نیرو یا گرمای کمکی برای کاوشگرهای فضایی و سفینه ها و ایجاد لیزرهایی که برای ایجاد ارتباط بین زیردریایی ها استفاده می شود.​

ترکیبات
ترکیبات پرومتیوم شامل موارد زیر می شود:

• کلریدها PmCl3
• برمیدها PmBr3
• اکسیدها Pm2O3

ایزوتوپ ها
۳۶رادیوایزوتوپ برای پرومتیوم شناسایی شده اندکه در میان آنها Pm-145 با نیمه عمر ۷/۱۷ سال PM146با نیمه عمر ۵۳/۵ سال و Pm-147 با نیمه عمر۲۶۲۳۴ سال پایدارترین آنها می باشند. تمامی ایزوتوپهای رادیواکتیو آن،نیمه عمرهایی کمتر از ۳۰۰ تا ۳۶۴ روز دارند که نیمه عمر بیشتر آنها کمتر از ۲۷ثانیه است. این عنصر همچنین ۱۱ حالت برانگیختگی دارد. محصولات فروپاشی اصلی قبل از Pm145 عنصر Nd ایزوتوپ های نئودیمیوم و محصول اصلی بعد از آن ایزوتوپ های عنصر samarium می باشد.

 

[P O U R I A]

نئودیوم ( Neodymium)

نئودیوم ( Neodymium)

نئودیوم ( Neodymium)
نئودیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Nd وعدد اتمی ۶۰ وجود دارد.

ریشه لغوی : کلمه نئودیوم از واژه هاییونانی neos جدید و didymos دوگانه گرفته شده است.


تاریخچه : نئودیوم را در سال ۱۸۸۵، یک شیمیدان اتریشی به نام Carl F. Auer von Welsbach دروین کشف کرد. او نئودیوم را به همراه عنصر پرازئودیمیم از ماده ای به نام دیدیمیم جدا نمود، اما تا سال ۱۹۲۵ حالت نسبتا خالص این عنصر تهیه نشد.

امروزه بیشترنئودیوم از طریق فرآیند جابجایی یونی شن مونازیت Ce,La,Th,Nd,Y(PO4)که ماده ای که سرشار از عناصر خاکی کمیاب است و نیز با روش الکترولیز نمک های هالید آن تهیه می شود.


خصوصیات قابل توجه
نئودیوم که یک فلز کمیاب است، به مقدار ۱۸% در فلز خاکی کمیاب قابل اشتعال وجود دارد. این فلز، دارای درخشش فلزی و رنگ آن نقرهای روشن بوده، یکی از واکنش پذیرترین فلزات خاکی کمیاب به حساب میآید،نئودیوم در معرض هوا به سرعت کدر شده، تولید اکسیدی می کند که باعث پوسته پوسته شدن این فلز میگردد و سبب اکسیداسیون بیشتر این فلز می شود.


کاربردها

» نئودیوم در آهنرباهای دائمی بسیار قوی Nd2Fe14B بکار میرود. این نوع آهنرباها ازانواع آهنرباهای کبالت – سامریم ارزانتر هستند.
» نمک های نئودیوم بعنوان رنگ افزای لعاب ها کاربرد دارند.
» از نئودیوم در رنگآمیزی شیشه یک طیف ملایم کهبین بنفش خالص تا قرمز و خاکستری می باشند، استفاده می شود. نوری که از این شیشه هاساطع میگردد، نوار جذبی درخشانی را پدیدار میکنند. از این نوع شیشه در فعالیتهاینجومی برای تولید نوارهای درخشانی که بوسیله آنها احتمال درجه بندی خطوط طیفی وجوددارد استفاده می شود. شیشه حاوی نئودیوم، یک ماده لیزری است که به جای یاقوت برایتولید نور همنوسان بکار میرود. از نئودیوم همچنین برای زدودن رنگ سبز شیشه ها کهناشی از آلاینده های آهن است، مورد استفاده قرار می گیرد.
» نئودیوم، بخشی ازدیدیمیوم است که در رنگآمیزی شیشه های عینک های جوشکاری بکار میرود.​

پیدایش
» نئودیوم هرگز در طبیعت بصورت عنصر آزاد یافت نمی شود، بلکه بیشتردرکانیهایی از قبیل شن مونازیـــت Ce,La,Th,Nd,Y(PO4)و باستنوسیت(Ce,La,Th,Nd,Y(CO3)F)که حاوی مقادیر کمی از تمامی فلزات خاکی کمیاب هستند، وجوددارد. نئودیوم در فلزخاکی کمیاب قابل اشتعال نیز دیده می شود، اما جدا نمودن آن ازسایر عناصر قلیایی خاکی دشوار است.


ترکیبات
ترکیبات نئودیومعبارتند از:

• فلوریدها NdF3
• کلریدها NdCl2 – NdCl3
• برمیدها NdBr2 – NdBr3
• یدیدها NdI2 – NdI3
• اکسیدها Nd2O3
• سولفیدها NdS – Nd2S3
• سلنیدها NdSe
• تلوریدها NdTe2 – Nd2Te3
• نیتریدها NdN

ایزوتوپ ها
نئودیمیم بطور طبیعی دارای ۵ ایزوتوپNd-142 , Nd-143 , Nd-145 , Nd-146 , Nd-148 که فراوان ترین آنها نئودیمیم ۱۴۲ فراوانی طبیعی۲/۲۷% و ۲ ایزوتوپ پرتوزای Nd144 وNd150 می باشد. ۳۱ رادیوایزوتوپ هم برای این عنصرشناسایی شده که که پایدارترین آنها نئودیمیم ۱۵۰ با نیمه عمر ۱۹سال(E1.1)،نئودیوم۱۴۴ با نیمه عمر ۱۵سال(E29.2)ونئودیوم۱۴۷ با نیمه عمر ۹۸/۱۰ روز می باشد. مابقی ایزوتوپ های رادیواکتیو این عنصر، دارای نیمه عمرهایی کمتر از ۳۸/۳ روز هستندکه بیشتر آنها نیمه عمری کمتر از ۷۱ ثانیه دارند. نئودیمیم همچنین دارای ۴ حالت متااست. حالت فروپاشی اولیه قبل از فراوانترین ایزوتوپ(نئودیمیم۱۴۲)جذب الکترون و حالت فروپاشی پس از آن، فروپاشی منفی بتا می باشد. محصول فروپاشی اولیه قبل ازنئودیمیم ۱۴۲ ایزوتوپ های)Pr پرازئودیمیم)و محصولات اولیه پس از آن ایزوتوپ های سرب می باشد

 

[P O U R I A]

ساماریوم( Samarium)

ساماریوم( Samarium)

ساماریوم( Samarium)
یکی از عناصر شیمایی جدول تناوبی است که نماد آن Sm و عدد اتمی آن، ۶۲ می باشد.


تاریخچه
ساماریوم برای اولین باردر سال ۱۸۵۳ توسط شیمیدان سوئیسی، Jean Charles Galissard با عمل جذب خطوط دیدیمیوم کشف شد. در سال ۱۸۷۹ توسط شیمیدان فرانسوی، Paul Emile Lecoq De Boisbaudran در پاریس جدا شده و کانی Samarskite را بوجود آورد.


پیدایش
ساماریوم هرگز به صورت آزاد در طبیعت یافت نمی شود، اما همانند دیگر عناصر کمیاب خاک شامل کانی های گوناگونی می شود که Monazit Bastnasite و Samarskite از آن جمله اند Monazite و باستانسیت به صورت منابع تجاری کاربرد دارند Misch Metal حاوی حدودا یکدر صد ساماریوم بود، اما در سال های اخیر ساماریوم از طریق فرایندهای تبادل یونی و تکنیک های عصاره گیری مایعات و الکتروشیمی بدست می آید. ساماریوم همچنین از طریق احیااز لانتانوم نیز بدست می آید.


خصوصیات قابل توجه
ساماریوم از خاک های فلزی نادر است که درخشش نقرهای براقی دارد. در هوا به مقدار قابل توجهی پایدار است. همچنین این عنصر در هوا در ۱۵۰ درجه آتش می گیرد و سه کریستال فلزی آننیز وجود دارد که در دمای ۷۳۴ و ۹۲۲ درجه تغییر می کند.


کاربردها

» نوردهی کربن آرکی در صنعت تصاویر متحرک.
» تغلیظ کریستال های CaF2 برای استفاده در لیزرهای چشمی
» استفاده به صورت جذب کننده نوترونی درراکتورهای هسته ای
» استفاده در آلیاژها و هدفونها
» مگنت های Samarium-Cobalt در ساخت مگنت های دائمی با مقاومت بالا و نیروی درونی به بزرگی ۲۲۰۰ kA/m کاربرد دارند.
» اکسید ساماریوم در شیشه های اپتیکی برای جذب اشعه مادونقرمز موثر است.
» ترکیبات ساماریوم بهصورت حساس کننده های فسفری در اشعه مادون قرمز عمل می کنند.
» اکسید ساماریوم، کاتالیزوری برای کم کردن آب وهیدروژنزدایی از اتانول می باشد.​

ترکیبات

• فلوریدها SmF2 – SmF3
• کلریدها SmCl2 – SmCl3
• برمیدها SmBr2 – SmBr3
• یدیدها SmI2- SmI3
• اکسیدها Sm2O3
• سولفیدها Sm2S3
• سلنیدها Sm2Se3
• تلوریدها Sm2Te3

ایزوتوپ ها
ساماریومی که به صورت طبیعی بوجود میآید، از ۴ ایزوتوپ پایدار تشکیل می شود که عبارتند از sm144 ,Sm150 ,Sm154و سه ایزوتوپ رادیواکتیوی دارندکه شامل Sm147,Sm148 ,Sm149 می شود. بیشترین ایزوتوپ آن از نظر فراوانیSm152 %26.75 می باشد. در میان ایزوتوپ های رادیواکتیوی Sm148 با نیمه عمر ۷E+15 سال Sm194 با نیمه عمر ۲E+15 سال و Sm147 با نیمه عمر ۱.۰۶+۱۱ سال پایدارترین آنها می باشند. همچنی ناین عنصر ۵ Meta State دارد که پایدارترین آنها tSm141m 22.6minutes), 141m-Sm(t 22.6 minutes), 143m1-Sm(t 66 seconds)and 139m-Sm(t10.7seconds. حالت Decay اولیه قبل از ایزوتوپ پایدان Sm152 الکترون گیری و حالت اولیه بعد از آن Beta Minus Decay می باشد. محصول Decay اولیه قبل از sm152 ایزوتوپ های عنصر Promethiumو محصول اولیه بعد از آن ، ایزوتوپ های عنصرEuropium می باشد.

 

[P O U R I A]

اروپیوم( Europium)
اروپیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی با نشان Eu وعدد اتمی ۶۳ قرار دارد.


تاریخچه
اروپیوم برای اولین بار در سال۱۸۹۰ بوسیله Paul Emile Lecoq de Boisbaudran کشف شد. او جزء اصلی را از گادولینیوم – سامریم غلیظ بدست آورد. آنها خطوط طیفی داشتند که بوسیله سامریوم یا گادولینیوم ساخته نشده بودند، اما عموما کشف اروپیوم را به شیمیدان فرانســوی Antole Demarçay نسبت می دهند که در سال ۱۸۹۶ به وجود عنصری ناشناس در نمونه های عنصر تازه کشف شده سامریوم شک کرد و در سال ۱۹۰۱ موفق به جداسازی اروپیوم شد. فلز اروپیوم خالص تا قبل از سال های اخیر بدست نیامده بود.


پیدایش
اروپیوم هرگز در طبیعت بصورت یک عنصر آزاد یافت نشده است، اما کانی های زیادی که حاوی این عنصر هستند، وجود دارند که مهمترین منابع آن bastnastite و monazite می باشند. اروپیوم در طیف های خورشید و ستارگان خاصی کشف شده است.


خصوصیات قابل توجه
اروپیومواکنش گر ترین عنصر خاکی کمیاب است، در هوا به سرعت اکسید شده، از نظر واکنش با آبمانند کلسیم است. اروپیوم مثل سایر عناصر خاکی کمیاب( بجز لانتانیم)در هواتقریبا بین °۱۵۰تا °۱۸۰ محترق می شود. این عنصر به سختی سرب بوده و تا اندازه زیادیچکش خوار است.


کاربردها
اگرچه اروپیوم برای ساخت لیزرها به برخیاز پلاستیک ها افزوده می شود، هیچ کاربرد تجاری برای فلز اروپیوم وجود ندارد. همچنین به علت توانایی آن در جذب نوترون، استفاده از آن در رآکتورهای اتمی در دست بررسیاست. اکسید اروپیوم(Eu2O3)در تلویزیون بعنوان فسفر قرمز(ماده فروزنده قرمز)و فسفرهای با پایه ایتیریم کاربرد وسیعی دارد.


ترکیبات
ترکیباتاروپیوم عبارتند از:

• فلوریدها EuF2 – EuF3
• کلریدهـا EuCl2 – EuCl3
• برمیدهـا EuBr2 – EuBr
• یدیدها EuI3 – EuI2
• اکسیدها Eu2O3 – Eu3O4
• سولفیدها EuS
• سلنیدها EuSe
• تلوریدها EuTe

ایزوتوپ ها
اروپیوم بطور طبیعی دارای دو ایزوتوپ پایدار Eu-151 و Eu-153 است که ایزوتوپ ۱۵۳ فراوانتر است،(فراوانی طبیعی ۵۲,۲%)این عنصر۳۵ رادیوایزوتوپ دارد که پایدارترین آنها Eu-150 با نیم عمر ۳۶,۹ سال Eu-152با نیمهعمر۵۱۶/۱۳ سال و Eu-154 با نیمه عمر۵۹۳/۸ سال هستند.کلیه ایزوتوپ های رادیواکتیو باقی مانده نیمـه عمری کمتر از۷۶۱۲/۴ سال دارند که نیمه عمر اکثر آنها کمتر از۲/۱۲ثانیه می باشد. همچنین اروپیوم دارای ۸ حالت برانگیختگی است. محصول فرو پاشی اصلی قبلاز Eu-153 ایزوتوپ های عنصرSm سامریم و محصول اصلی بعد ایزوتوپ های عنصر Gd گادولینیوم می باشد.

 

[P O U R I A]

گادولینیوم( Gadolinium)

گادولینیوم( Gadolinium)

گادولینیوم( Gadolinium)
گادولینیوم، عنصر شیمیایی است که در جدول تناوبی دارای نشان Gd و عدد اتمی ۶۴ می باشد.


تاریخچه
Jean Charles Galissard de Marignacشیمیدان سوئیسی در سال ۱۸۸۰ برای مشاهده گادولینیوم در نمونه های دیدیمیم و گادولینیت به بررسی خطوط طیف سنجی پرداختند، سال ۱۸۸۶ Paul Emile Lecoq de Boisbaudran دانشمند فرانسوی گادولینیا را( اکسید گادولینیوم)ازایتریای Mosanderجدا نمود. خود این عنصر برای اولین بار اخیراً تهیه شده است. نامگادولینیوم مانند کانی گادولینیت از نام Johan Gadolin شیمیدان و زمین شناس فنلاندی گرفته شده است.


پیدایـش
گادولینیوم هرگز در طبیعت بصورت آزاد وجود ندارد، اما در بسیاری از کانی ها از قبیل گادولینیت، مونازیت و باستنازیت یافتمی شود. این عنصر را امروزه با روش جابجایی یونی و جداسازی از حلال یا با کاهش فلورید بیآب آن توسط کلسیم فلزی تهیه می کنند.


خصوصیات قابل توجه
گادولینیوم، فلز خاکی کمیاب نقرهای رنگ، چکش خوار و قابل انعطافی است که دارای درخششی فلزی می باشد. این عنصر در دمای اتاق به صورت ذرات آلفای نزدیک به هم بلورینمی شود، وقتی آنرا تا ۱۵۰۸ درجه کلوین حرارت دهند، به شکل ذرات آلفای خود که دارای ساختار مکعبی body-centered است.

گادولینیوم بر خلاف سایرعناصر خاکی کمیاب نسبتاً در هوای خشک پایدار است، با این حال به سرعت در هوای مرطوب کدر شده، تولیداکسید چسبنده ناپایداری می کند که منتشر شده و در معرض سطح بیشتری برای اکسیداسیون قرار می گیرد. گادولینیوم به آرامی با آب واکنش داده، در اسیدهای رقیق محلول می باشد.

بعلاوه این عنصر در بین تمامی عناصر شناخته شده، بالاترین واکنش سنجی جذب حرارتی نوترون را دارا می باشد، اما سوخت سریع آن، استفاده از این عنصر را درمیله کنترل هسته ای محدود نموده است. گادولینیوم زیر دمای بحرانی ۰۸۳/۱ کلوین به یکابررسانا تبدیل می شود، دردمای اتاق شدیداً مغناطیسی است، در واقع بجز فلزات واسطهدوره چهارم، تنها فلزی است که خصوصیات فرومغناطیسی را بروز می دهد.


کاربردها
از گادولینیوم در ساخت سنگ های ایتریم – گادولینیوم که کاربردهایمایکروویو دارند، استفاده می شود، ترکیبات گادولینیوم نیز در ساخت مواد فروزنده لامپ تصویر تلویزیون های رنگی بکار میرود و محلول ترکیبات این عنصر بعنوان پادنمای داخل وریدی جهت ارتقاء تصاویر از بیماران تحت MRI مورد استفاده قرار می گیرد.

همچنین گادولینیوم دارای خصوصیات ابررسانایی غیر عادی است، مقدار ۱% گادولینیوم ،کارآمدی و مقاومت آهن، کروم و آلیاژهای مربوطه را در دماهای بالا و اکسیداسیونافزایش می دهد. در آینده احتمال استفاده از اتیل سولفات گادولینیوم که مشخصاتپارازیت بسیار کمی دارد، در مایزرها وجود دارد، علاوه براین جنبش مغناطیسی زیادگادولینیوم و دمای کوری آن که تنها درحرارت اتاق وجود دارد، استفاده از آنرا بعنوان جزء مغناطیسی به منظور حس کردن گرما و سرما مطرح می کند. گادولینیوم درتولیدCDها (لوح های فشرده)و حافظه کامپیوتر نیز کاربرد دارد.


ترکیبات

• فلوریدهاGdF3
• کلریدها GdCl3 6H2O- GdCl3
• برمیدها GdBr3
• یدیدها GdI2 – GdI3
• اکسیدها Gd2O3
• سولفیدها Gd2S3
• سلنیدها GdSe
• تلوریدها Gd2Te3
• نیتریدها GdN

ایزوتوپ ها
گادولینیوم بطور طبیعی دارای ۵ ایزوتوپ پایدارگادولینیوم ۱۵۴، گادولینیوم ۱۵۵ ، گادولینیوم ۱۵۶ گادولینیوم ۱۵۷ وگادولینیوم ۱۵۸ و دورادیوایزوتوپ گادولینیوم ۱۵۲ و گادولینیوم ۱۶۰ می باشد که گادولینیوم ۱۵۸فراوانترین آنها است. ۳۰ رادیوایزوتوپ که پایدارترین آنها گادولینیوم ۱۶۰ با نیمعمر E3/1+21سال، گادولینیوم ۱۵۲ با نیمه عمرE08/1+14 سال و گادولینیوم ۱۵۰ با نیمهعمرE79/1+6 سال هستند، شناسایی شده است.

مابقی ایزوتوپ های آن دارای نیمه عمری کمتر از ۷/۷۴ سال هستند که اکثرآنها نیز دارای نیمه عمرهایی کمتر از ۲۴,۶ثانیه می باشند. همچنین این عنصر دارای ۴ meta states است. حالت فروپاشی اولیه قبلاز فراوانترین ایزوتوپ پایدارگادولینیوم ۱۵۸ جذب الکترون است و حالت اولیه پس از آنفروپاشی منفی بتا است. محصولات فروپاشی اولیه قبل از گادولینیوم ۱۵۸ ایزوتوپ هایعنصر Eu اروپیوم است و محصولات اولیه پس از آن ایزوتوپ های عنصر Tb تربیوم هستند.