आंतरिक संक्रमण धातुओं (लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स) के गुण

आंतरिक संक्रमण धातुओं में दो श्रृंखला होती हैं: लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स। ये तत्व आवर्त सारणी के f-ब्लॉक में पाए जाते हैं और इनके क्रमशः 4f और 5f ऑर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉन भरे होते हैं। हालांकि उनके बारे में बहुत कम चर्चा की जाती है, यह आंतरिक संक्रमण धातुएं दिलचस्प गुणों और महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए जानी जाती हैं जो कई उद्योगों के लिए आवश्यक हैं।

लैंथेनाइड्स

लैंथेनाइड्स, जिन्हें लैंथेनाइड्स भी कहा जाता है, में 57 से 71 तक के परमाणु संख्या वाले तत्व शामिल होते हैं, जिनकी शुरुआत लैंथेनम (La) से होती है और लुटेटियम (Lu) पर समाप्त होती है। नीचे इन तत्वों की श्रृंखलात्मक सूची दी गई है:

लैंथेनम (La), सेरियम (Ce), प्रासेयोडाइमियम (Pr), नियोडाइमियम (Nd), प्रमेथियम (Pm), समेरियम (Sm),
यूरोपियम (Eu), गैडोलीनियम (Gd), टेरबियम (Tb), डिसप्रोस्यियम (Dy), होल्मियम (Ho), एरबियम (Er),
थुलियम (Tm), इटरबियम (Yb), लुटेटियम (Lu)
    

इन तत्वों के चमकदार रजत जैसे स्वरूप और उच्च गलनांक बिंदु के लिए प्रसिद्ध हैं। लैंथेनाइड्स अत्यधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं, विशेष रूप से उच्च तापमान पर या जब सूक्ष्म विभाजित अवस्था में होते हैं। इनकी प्रतिक्रियाशीलता कई मामलों में कैल्शियम या मैग्नीशियम के समान होती है।

इलेक्ट्रॉन विन्यास

लैंथेनाइड्स के इलेक्ट्रॉनों की जोड़ी 4f ऑर्बिटल्स में जुड़ती है। उदाहरण के लिए, सेरियम (Ce, परमाणु संख्या 58) का इलेक्ट्रॉन विन्यास इस प्रकार लिखा जा सकता है:

[Xe] 4f 1 5d 1 6s 2

4f उपकोशिका में इलेक्ट्रॉनों के जुड़ने से श्रृंखला में रासायनिक व्यवहार में कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होता है, क्योंकि 4f इलेक्ट्रॉन बंधन में शामिल नहीं होते हैं जैसे कि संयोजक इलेक्ट्रॉन।

लैंथेनाइड्स के सामान्य गुण

लैंथेनाइड्स कुछ सामान्य विशेषताएं प्रदर्शित करते हैं:

• धात्विक प्रकृति: सभी लैंथेनाइड्स धातु हैं और आइमालीय, तन्यशीलता और अच्छे विद्युत चालकता जैसी विशिष्ट धात्विक गुण दर्शाते हैं।
• उच्च घनत्व और गलनांक बिंदु: इनमें उच्च घनत्व और गलनांक बिंदु होता है।
• परिवर्तनीय ऑक्सीकरण अवस्थाएं: लैंथेनाइड्स मुख्यतः +3 ऑक्सीकरण अवस्थाएं दर्शाते हैं, हालांकि कुछ +2 और +4 अवस्थाएं भी प्रदर्शित करते हैं।
• चुंबकीय गुण: कई लैंथेनाइड्स अविवाहित इलेक्ट्रॉनों के कारण पैरा-मैग्नेटिक होते हैं।

एक्टिनाइड्स

एक्टिनाइड्स में 89 से 103 तक के परमाणु संख्या वाले तत्व शामिल होते हैं, जिनकी शुरुआत एक्टिनियम (Ac) से होती है और लॉरेंशियम (Lr) पर समाप्त होती है। एक्टिनाइड तत्वों की श्रृंखलात्मक सूची इस प्रकार है:

एक्टिनियम (Ac), थोरियम (Th), प्रोटैक्टिनियम (Pa), यूरेनियम (U), नेप्टुनियम (Np), प्लूटोनियम (Pu),
अमेरिसियम (Am), क्युरीम (Cm), बर्केलेियम (Bk), कैलिफोर्नियम (Cf), ऐनस्टाइनियम (Es), फर्मीम (Fm),
मेंडेलीवियम (Md), नोबेलियम (No), लॉरेंशियम (Lr)
    

एक्टिनाइड्स अपने जटिल आयनों के निर्माण की क्षमता और व्यापक ऑक्सीकरण अवस्थाओं के प्रदर्शन के लिए अनूठे होते हैं। उनकी मुख्य पहचान रेडियोधर्मी गुणधर्मों द्वारा होती है और वे अधिकतर परमाणु अभिक्रिया सेटिंग्स में कार्य करते हैं।

इलेक्ट्रॉन विन्यास

एक्टिनाइड्स में 5f ऑर्बिटल्स भरे होते हैं। उदाहरण के लिए, यूरेनियम (U, परमाणु संख्या 92) का इलेक्ट्रॉन विन्यास इस प्रकार है:

[Rn] 5f 3 6d 1 7s 2

5f उपकोशिका की भागीदारी के कारण, एक्टिनाइड्स अक्सर परिवर्तनशील और समृद्ध रसायन प्रदर्शित करते हैं जिनमें संभावित जटिलता होती है, उनकी लैंथेनाइड्स की तुलना में।

एक्टिनाइड्स के सामान्य गुण

एक्टिनाइड्स की कई सामान्य विशेषताएं होती हैं:

• रेडियोधर्मिता: अधिकांश एक्टिनाइड्स रेडियोधर्मी होते हैं, जिनमें से कुछ के अर्ध-आयु बहुत कम होती है।
• धात्विक प्रकृति: सभी धातु होते हैं और उनकी भौतिक विशेषताएं लैंथेनाइड्स के समान होती हैं।
• परिवर्तनीय ऑक्सीकरण अवस्थाएं: एक्टिनाइड्स +3 से लेकर +6 या इससे भी ऊँची ऑक्सीकरण अवस्थाओं का प्रदर्शन करते हैं।
• चुंबकीय गुण: कई एक्टिनाइड्स अविवाहित 5f इलेक्ट्रॉनों के कारण चुंबकीय गुण दर्शाते हैं।

आंतरिक संक्रमण धातुओं की रासायनिक प्रतिक्रिया

आंतरिक संक्रमण धातुएं उनकी प्रतिक्रियाशीलता के लिए जानी जाती हैं। लैंथेनाइड्स तेजी से ऑक्साइड्स और हाइड्रोऑक्साइड्स हवा के संपर्क में आने पर बनाते हैं। उनके ऑक्साइड्स, जैसे लैंथेनम La 2 O 3, बेसिक होते हैं। इसके विपरीत, एक्टिनाइड्स, विशेष रूप से समूह के निम्न सदस्य, जैसे यूरेनियम (U) और प्लूटोनियम (Pu), अधिक प्रतिक्रियाशील होते हैं और उच्च ऑक्सीकरण अवस्थाओं के कारण अधिक जटिल यौगिक बनाते हैं और परमाणु ऊर्जा के क्षेत्र में महत्वपूर्ण स्रोत के रूप में कार्य करते हैं।

लैंथेनाइड्स एवं एक्टिनाइड्स के अनुप्रयोग

लैंथेनाइड्स

• मिश्रधातुएं: लैंथेनाइड्स अक्सर मिश्रधातुओं में प्रयुक्त होते हैं ताकि गुणों में सुधार हो सके जैसे कि मजबूती और कार्यक्षमत। मिश्र धातु, जो कई लैंथेनाइड्स को शामिल करती है, हल्की आग बनाने वाले फिन्ट्स में प्रयुक्त होता है।
• कांच और ऑप्टिक्स: कुछ लैंथेनाइड्स का उपयोग कांच को रंगने और ऑप्टिकल उपकरणों में किया जाता है। नियोडाइमियम कांच इसके इन्फ्रारेड विकिरण फिल्टर करने की क्षमता के लिए जाना जाता है।
• इलेक्ट्रॉनिक्स: लैंथेनाइड्स जैसे यूरोपियम (Eu) को कैथोड रे ट्यूब्स और एलईडी में उनके प्रकाशित गुणों के कारण उपयोग किया जाता है।

एक्टिनाइड्स

• परमाणु ऊर्जा: यूरेनियम और प्लूटोनियम उनके विखंडन क्षमता के कारण परमाणु रिएक्टरों और परमाणु बमों में मुख्य तत्व होते हैं।
• चिकित्सा: एक्टिनाइड्स जैसे रेडियम (Ra) को ऐतिहासिक रूप से कैंसर के उपचार में उपयोग किया गया है और यह कुछ निदान तकनीकों में अभी भी प्रासंगिक हैं।
• अनुसंधान: एक्टिनाइड्स, विशेष रूप से कृत्रिम एक्टिनाइड्स जैसे क्युरीम (Cm), परमाणु रसायन और सामग्री विज्ञान में अंतर्दृष्टियों के लिए उपयोग किए जाते हैं।

निष्कर्ष

आंतरिक संक्रमण धातुएं, जिनमें लैंथेनाइड्स और एक्टिनाइड्स शामिल होते हैं, उनकी अनूठी इलेक्ट्रॉन विन्यास के कारण व्यापक और मूल्यवान गुण दर्शाती हैं। जबकि लैंथेनाइड्स उनके चुंबकीय और ऑप्टिकल गुणों के कारण इलेक्ट्रॉनिक्स से लेकर धातुकर्म तक के उद्योगों में महत्वपूर्ण होते हैं, एक्टिनाइड्स मुख्य रूप से उनके जटिल रसायन और रेडियोधर्मिता के कारण परमाणु ऊर्जा और अनुसंधान में अपनी प्रमुखता रखते हैं। इन आंतरिक संक्रमण धातुओं की समझ और अनुप्रयोग रासायनिक घटनाओं के हमारी समझ को समृद्ध करता है और तकनीकी प्रगति को बढ़ावा देता है।

टिप्पणियाँ