ऐसा कहा जाता है कि इन्हें जोड़कर ही सामग्री के प्रदर्शन में सुधार किया जा सकता है

किसी देश में दुर्लभ मृदा की खपत का उपयोग उसके औद्योगिक स्तर को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। किसी भी उच्च, सटीक और उन्नत सामग्री, घटकों और उपकरण को दुर्लभ धातुओं से अलग नहीं किया जा सकता है। ऐसा क्यों है कि वही स्टील दूसरों को आपसे अधिक संक्षारण प्रतिरोधी बनाता है? क्या यह वही मशीन टूल स्पिंडल है जो अन्य आपसे अधिक टिकाऊ और सटीक है? क्या यह भी एक एकल क्रिस्टल है जो अन्य 1650 डिग्री सेल्सियस के उच्च तापमान तक पहुंच सकता है? किसी और के ग्लास का अपवर्तनांक इतना अधिक क्यों होता है? टोयोटा दुनिया की सबसे ऊंची कार थर्मल दक्षता 41% क्यों हासिल कर सकती है? ये सभी दुर्लभ धातुओं के अनुप्रयोग से संबंधित हैं।

दुर्लभ पृथ्वी धातुएँ, जिसे दुर्लभ पृथ्वी तत्व के रूप में भी जाना जाता है, 17 तत्वों के लिए एक सामूहिक शब्द हैस्कैंडियम, yttrium, और आवर्त सारणी IIIB समूह में लैंथेनाइड श्रृंखला, जिसे आमतौर पर R या RE द्वारा दर्शाया जाता है। स्कैंडियम और येट्रियम को दुर्लभ पृथ्वी तत्व माना जाता है क्योंकि वे अक्सर खनिज भंडार में लैंथेनाइड तत्वों के साथ सह-अस्तित्व में होते हैं और उनके रासायनिक गुण समान होते हैं।

इसके नाम के विपरीत, क्रस्ट में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों (प्रोमेथियम को छोड़कर) की प्रचुरता काफी अधिक है, क्रस्टल तत्वों की प्रचुरता में सेरियम 25वें स्थान पर है, जो 0.0068% (तांबे के करीब) है। हालाँकि, इसके भू-रासायनिक गुणों के कारण, दुर्लभ पृथ्वी तत्व शायद ही कभी आर्थिक रूप से शोषण योग्य स्तर तक समृद्ध होते हैं। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का नाम उनकी कमी के कारण पड़ा है। मनुष्यों द्वारा खोजा गया पहला दुर्लभ पृथ्वी खनिज सिलिकॉन बेरिलियम येट्रियम अयस्क था, जिसे स्वीडन के इटरबी गांव में एक खदान से निकाला गया था, जहां कई दुर्लभ पृथ्वी तत्व नामों की उत्पत्ति हुई थी।

इनके नाम एवं रासायनिक चिन्ह हैंएससी, वाई, ला, सीई, पीआर, एनडी, पीएम, एसएम, ईयू, जीडी, टीबी, डाई, हो, एर, टीएम, वाईबी, वाईबी और लू। इनके परमाणु क्रमांक 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) से 71 (Lu) हैं।

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की खोज का इतिहास

1787 में, स्वीडिश सीए अरहेनियस को स्टॉकहोम के पास येटरबी के छोटे से शहर में एक असामान्य दुर्लभ पृथ्वी धातु काला अयस्क मिला। 1794 में फिनिश जे. गैडोलिन ने इसमें से एक नया पदार्थ अलग किया। तीन साल बाद (1797), स्वीडिश एजी एकेबर्ग ने इस खोज की पुष्टि की और उस स्थान के नाम पर नए पदार्थ का नाम येट्रिया (येट्रियम अर्थ) रखा जहां इसकी खोज की गई थी। बाद में गैडोलिनाइट की स्मृति में इस प्रकार के अयस्क को गैडोलिनाइट कहा जाने लगा। 1803 में, जर्मन रसायनज्ञ एमएच क्लैप्रोथ, स्वीडिश रसायनज्ञ जे जे बर्ज़ेलियस और डब्ल्यू हिसिंगर ने एक अयस्क (सेरियम सिलिकेट अयस्क) से एक नए पदार्थ - सेरिया - की खोज की। 1839 में, स्वीडिश सीजी मोसेन्डर ने लैंथेनम की खोज की। 1843 में, मुसेंडर ने टेरबियम और एर्बियम की फिर से खोज की। 1878 में, स्विस मेरिनैक ने येटरबियम की खोज की। 1879 में, फ्रांसीसी ने समैरियम की खोज की, स्वीडिश ने होल्मियम और थ्यूलियम की खोज की, और स्वीडिश ने स्कैंडियम की खोज की। 1880 में स्विस मेरिनैक ने गैडोलीनियम की खोज की। 1885 में, ऑस्ट्रियाई ए. वॉन वेल्स बाख ने प्रेज़ियोडिमियम और नियोडिमियम की खोज की। 1886 में बाउवाबड्रैंड ने डिस्प्रोसियम की खोज की। 1901 में, फ्रांसीसी व्यक्ति ईए डेमारके ने यूरोपियम की खोज की। 1907 में फ्रांसीसी व्यक्ति जी. अर्बन ने लुटेटियम की खोज की। 1947 में, जेए मारिंस्की जैसे अमेरिकियों ने यूरेनियम विखंडन उत्पादों से प्रोमेथियम प्राप्त किया। 1794 में गैडोलिन द्वारा येट्रियम पृथ्वी को अलग करने से लेकर 1947 में प्रोमेथियम के उत्पादन तक 150 साल से अधिक का समय लगा।

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का अनुप्रयोग

दुर्लभ पृथ्वी तत्व"औद्योगिक विटामिन" के रूप में जाने जाते हैं और इनमें अपूरणीय उत्कृष्ट चुंबकीय, ऑप्टिकल और विद्युत गुण होते हैं, जो उत्पाद प्रदर्शन में सुधार, उत्पाद विविधता बढ़ाने और उत्पादन दक्षता में सुधार करने में बड़ी भूमिका निभाते हैं। अपने बड़े प्रभाव और कम खुराक के कारण, दुर्लभ पृथ्वी उत्पाद संरचना में सुधार, तकनीकी सामग्री बढ़ाने और उद्योग तकनीकी प्रगति को बढ़ावा देने में एक महत्वपूर्ण तत्व बन गई है। इनका व्यापक रूप से धातुकर्म, सैन्य, पेट्रोकेमिकल, ग्लास सिरेमिक, कृषि और नई सामग्री जैसे क्षेत्रों में उपयोग किया गया है।

धातुकर्म उद्योग

दुर्लभ पृथ्वीइसे धातुकर्म क्षेत्र में 30 से अधिक वर्षों से लागू किया गया है, और इसने अपेक्षाकृत परिपक्व प्रौद्योगिकियों और प्रक्रियाओं का निर्माण किया है। इस्पात और अलौह धातुओं में दुर्लभ पृथ्वी का अनुप्रयोग व्यापक संभावनाओं वाला एक बड़ा और व्यापक क्षेत्र है। स्टील में दुर्लभ पृथ्वी धातुओं, फ्लोराइड्स और सिलिसाइड्स को मिलाने से शोधन, डीसल्फराइजेशन, कम पिघलने बिंदु वाली हानिकारक अशुद्धियों को बेअसर करने और स्टील के प्रसंस्करण प्रदर्शन में सुधार करने में भूमिका हो सकती है; दुर्लभ पृथ्वी सिलिकॉन लौह मिश्र धातु और दुर्लभ पृथ्वी सिलिकॉन मैग्नीशियम मिश्र धातु का उपयोग दुर्लभ पृथ्वी तन्य लौह का उत्पादन करने के लिए गोलाकार एजेंट के रूप में किया जाता है। विशेष आवश्यकताओं के साथ जटिल नमनीय लौह भागों के उत्पादन के लिए उनकी विशेष उपयुक्तता के कारण, इस प्रकार के तन्य लौह का व्यापक रूप से ऑटोमोबाइल, ट्रैक्टर और डीजल इंजन जैसे यांत्रिक विनिर्माण उद्योगों में उपयोग किया जाता है; मैग्नीशियम, एल्यूमीनियम, तांबा, जस्ता और निकल जैसे अलौह मिश्र धातुओं में दुर्लभ पृथ्वी धातुओं को जोड़ने से मिश्र धातु के भौतिक और रासायनिक गुणों में सुधार हो सकता है, साथ ही इसके कमरे के तापमान और उच्च तापमान यांत्रिक गुणों में भी वृद्धि हो सकती है।
सैन्य क्षेत्र

फोटोइलेक्ट्रिसिटी और चुंबकत्व जैसे अपने उत्कृष्ट भौतिक गुणों के कारण, दुर्लभ पृथ्वी विभिन्न गुणों के साथ विभिन्न प्रकार की नई सामग्री बना सकती है और अन्य उत्पादों की गुणवत्ता और प्रदर्शन में काफी सुधार कर सकती है। इसलिए, इसे "औद्योगिक सोना" के रूप में जाना जाता है। सबसे पहले, दुर्लभ पृथ्वी को जोड़ने से टैंक, विमान और मिसाइलों के निर्माण में उपयोग किए जाने वाले स्टील, एल्यूमीनियम मिश्र धातु, मैग्नीशियम मिश्र धातु और टाइटेनियम मिश्र धातु के सामरिक प्रदर्शन में काफी सुधार हो सकता है। इसके अलावा, दुर्लभ पृथ्वी का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स, लेजर, परमाणु उद्योग और सुपरकंडक्टिविटी जैसे कई उच्च-तकनीकी अनुप्रयोगों के लिए स्नेहक के रूप में भी किया जा सकता है। एक बार जब सेना में दुर्लभ पृथ्वी प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जाता है, तो यह अनिवार्य रूप से सैन्य प्रौद्योगिकी में एक छलांग लाएगा। एक निश्चित अर्थ में, शीत युद्ध के बाद कई स्थानीय युद्धों में अमेरिकी सेना का जबरदस्त नियंत्रण, साथ ही दुश्मनों को खुले तौर पर दण्ड से मुक्त करने की इसकी क्षमता, सुपरमैन जैसी इसकी दुर्लभ पृथ्वी तकनीक से उत्पन्न होती है।

पेट्रोकेमिकल उद्योग

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का उपयोग पेट्रोकेमिकल उद्योग में आणविक चलनी उत्प्रेरक बनाने के लिए किया जा सकता है, जिसमें उच्च गतिविधि, अच्छी चयनात्मकता और भारी धातु विषाक्तता के लिए मजबूत प्रतिरोध जैसे फायदे हैं। इसलिए, उन्होंने पेट्रोलियम उत्प्रेरक क्रैकिंग प्रक्रियाओं के लिए एल्यूमीनियम सिलिकेट उत्प्रेरक को प्रतिस्थापित कर दिया है; सिंथेटिक अमोनिया की उत्पादन प्रक्रिया में, दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट की एक छोटी मात्रा का उपयोग कोकैटलिस्ट के रूप में किया जाता है, और इसकी गैस प्रसंस्करण क्षमता निकल एल्यूमीनियम उत्प्रेरक की तुलना में 1.5 गुना बड़ी है; सीआईएस-1,4-पॉलीब्यूटाडाइन रबर और आइसोप्रीन रबर को संश्लेषित करने की प्रक्रिया में, दुर्लभ पृथ्वी साइक्लोअल्केनोएट ट्राइसोब्यूटाइल एल्यूमीनियम उत्प्रेरक का उपयोग करके प्राप्त उत्पाद में उत्कृष्ट प्रदर्शन होता है, जिसमें कम उपकरण चिपकने वाला लटकाना, स्थिर संचालन और लघु उपचार के बाद की प्रक्रिया जैसे फायदे होते हैं। ; मिश्रित दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड का उपयोग आंतरिक दहन इंजनों से निकास गैस को शुद्ध करने के लिए उत्प्रेरक के रूप में भी किया जा सकता है, और सेरियम नैफ्थेनेट का उपयोग पेंट सुखाने वाले एजेंट के रूप में भी किया जा सकता है।

ग्लास सिरेमिक

चीन के ग्लास और सिरेमिक उद्योग में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का अनुप्रयोग 1988 के बाद से 25% की औसत दर से बढ़ा है, जो 1998 में लगभग 1600 टन तक पहुंच गया। दुर्लभ पृथ्वी ग्लास सिरेमिक न केवल उद्योग और दैनिक जीवन के लिए पारंपरिक बुनियादी सामग्री हैं, बल्कि एक हाई-टेक क्षेत्र का प्रमुख सदस्य। दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड या संसाधित दुर्लभ पृथ्वी सांद्रण का व्यापक रूप से ऑप्टिकल ग्लास, तमाशा लेंस, पिक्चर ट्यूब, ऑसिलोस्कोप ट्यूब, फ्लैट ग्लास, प्लास्टिक और धातु टेबलवेयर के लिए पॉलिशिंग पाउडर के रूप में उपयोग किया जा सकता है; कांच को पिघलाने की प्रक्रिया में, सेरियम डाइऑक्साइड का उपयोग लोहे पर एक मजबूत ऑक्सीकरण प्रभाव डालने, कांच में लौह सामग्री को कम करने और कांच से हरा रंग हटाने के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है; दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड को जोड़ने से विभिन्न प्रयोजनों के लिए ऑप्टिकल ग्लास और विशेष ग्लास का उत्पादन किया जा सकता है, जिसमें पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करने वाला ग्लास, एसिड और गर्मी प्रतिरोधी ग्लास, एक्स-रे प्रतिरोधी ग्लास आदि शामिल हैं; सिरेमिक और चीनी मिट्टी के ग्लेज़ में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को जोड़ने से ग्लेज़ के विखंडन को कम किया जा सकता है और उत्पादों को अलग-अलग रंग और चमक प्रदान की जा सकती है, जिससे उन्हें सिरेमिक उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है।

कृषि

शोध के नतीजे बताते हैं कि दुर्लभ पृथ्वी तत्व पौधों की क्लोरोफिल सामग्री को बढ़ा सकते हैं, प्रकाश संश्लेषण को बढ़ा सकते हैं, जड़ विकास को बढ़ावा दे सकते हैं और जड़ों द्वारा पोषक तत्वों के अवशोषण को बढ़ा सकते हैं। दुर्लभ पृथ्वी तत्व बीज अंकुरण को बढ़ावा दे सकते हैं, बीज अंकुरण दर बढ़ा सकते हैं और अंकुर विकास को बढ़ावा दे सकते हैं। ऊपर उल्लिखित मुख्य कार्यों के अलावा, इसमें कुछ फसलों की रोग प्रतिरोधक क्षमता, ठंड प्रतिरोध और सूखा प्रतिरोध को बढ़ाने की क्षमता भी है। कई अध्ययनों से यह भी पता चला है कि दुर्लभ पृथ्वी तत्वों की उचित सांद्रता का उपयोग पौधों द्वारा पोषक तत्वों के अवशोषण, परिवर्तन और उपयोग को बढ़ावा दे सकता है। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के छिड़काव से सेब और खट्टे फलों में वीसी सामग्री, कुल चीनी सामग्री और चीनी एसिड अनुपात में वृद्धि हो सकती है, जिससे फलों के रंग और जल्दी पकने को बढ़ावा मिलता है। और यह भंडारण के दौरान श्वसन तीव्रता को दबा सकता है और क्षय दर को कम कर सकता है।

नई सामग्री क्षेत्र

दुर्लभ पृथ्वी नियोडिमियम लौह बोरॉन स्थायी चुंबक सामग्री, उच्च अवशेष, उच्च बलशीलता और उच्च चुंबकीय ऊर्जा उत्पाद के साथ, इलेक्ट्रॉनिक और एयरोस्पेस उद्योगों और पवन टर्बाइनों को चलाने में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (विशेष रूप से अपतटीय बिजली संयंत्रों के लिए उपयुक्त); शुद्ध दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड और फेरिक ऑक्साइड के संयोजन से बनने वाले गार्नेट प्रकार के फेराइट एकल क्रिस्टल और पॉलीक्रिस्टल का उपयोग माइक्रोवेव और इलेक्ट्रॉनिक उद्योगों में किया जा सकता है; उच्च शुद्धता वाले नियोडिमियम ऑक्साइड से बने येट्रियम एल्यूमीनियम गार्नेट और नियोडिमियम ग्लास का उपयोग ठोस लेजर सामग्री के रूप में किया जा सकता है; दुर्लभ पृथ्वी हेक्साबोराइड्स का उपयोग इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन के लिए कैथोड सामग्री के रूप में किया जा सकता है; लैंथेनम निकल धातु 1970 के दशक में एक नव विकसित हाइड्रोजन भंडारण सामग्री है; लैंथेनम क्रोमेट एक उच्च तापमान वाला थर्मोइलेक्ट्रिक पदार्थ है; वर्तमान में, दुनिया भर के देशों ने बेरियम येट्रियम कॉपर ऑक्सीजन तत्वों के साथ संशोधित बेरियम आधारित ऑक्साइड का उपयोग करके सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों के विकास में सफलता हासिल की है, जो तरल नाइट्रोजन तापमान रेंज में सुपरकंडक्टर्स प्राप्त कर सकते हैं। इसके अलावा, फ्लोरोसेंट पाउडर, तीव्र स्क्रीन फ्लोरोसेंट पाउडर, तीन प्राथमिक रंग फ्लोरोसेंट पाउडर, और कॉपी लैंप पाउडर जैसे तरीकों के माध्यम से प्रकाश स्रोतों को रोशन करने में दुर्लभ पृथ्वी का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है (लेकिन दुर्लभ पृथ्वी की कीमतों में वृद्धि के कारण उच्च लागत के कारण, प्रकाश व्यवस्था में उनका अनुप्रयोग धीरे-धीरे कम हो रहा है), साथ ही इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद जैसे प्रोजेक्शन टेलीविजन और टैबलेट; कृषि में, खेत की फसलों में दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट की थोड़ी मात्रा लगाने से उनकी उपज 5-10% तक बढ़ सकती है; हल्के कपड़ा उद्योग में, दुर्लभ पृथ्वी क्लोराइड का उपयोग फर, फर रंगाई, ऊन रंगाई और कालीन रंगाई में भी व्यापक रूप से किया जाता है; इंजन निकास के दौरान प्रमुख प्रदूषकों को गैर विषैले यौगिकों में परिवर्तित करने के लिए दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का उपयोग ऑटोमोटिव उत्प्रेरक कन्वर्टर्स में किया जा सकता है।

अन्य अनुप्रयोग

दुर्लभ पृथ्वी तत्वों को दृश्य-श्रव्य, फोटोग्राफी और संचार उपकरणों सहित विभिन्न डिजिटल उत्पादों पर भी लागू किया जाता है, जो छोटे, तेज, हल्के, लंबे समय तक उपयोग और ऊर्जा संरक्षण जैसी कई आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। साथ ही, इसे हरित ऊर्जा, स्वास्थ्य देखभाल, जल शुद्धिकरण और परिवहन जैसे कई क्षेत्रों में भी लागू किया गया है।