இட்டெர்பியம்

தனிக்கட்டுரை: இட்டெர்பியம் ஓரிடத்தான்கள்
ஓரி	இ.கி.வ	அரை வாழ்வு	சி.மு	சி.ஆ (MeV)	சி.வி
¹⁶⁶Yb	செயற்கை	56.7 h	ε	0.304	¹⁶⁶Tm
¹⁶⁸Yb	0.13%	Yb ஆனது 98 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁶⁹Yb	செயற்கை	32.026 d	ε	0.909	¹⁶⁹Tm
¹⁷⁰Yb	3.04%	Yb ஆனது 100 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁷¹Yb	14.28%	Yb ஆனது 101 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁷²Yb	21.83%	Yb ஆனது 102 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁷³Yb	16.13%	Yb ஆனது 103 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁷⁴Yb	31.83%	Yb ஆனது 104 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁷⁵Yb	செயற்கை	4.185 d	β^-	0.470	¹⁷⁵Lu
¹⁷⁶Yb	12.76%	Yb ஆனது 106 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
¹⁷⁷Yb	செயற்கை	1.911 h	β^-	1.399	¹⁷⁷Lu

மேற்கோள்கள்

இட்டெர்பியம் (Ytterbium, /|ɪˈtɝbiəm/) , Yb என்னும் குறியீடு கொண்ட வேதியியல் தனிமம். இதன் அணுவெண் 70, இதன் அணுக்கருவில் 103 நொதுமிகள் (நியூட்ரான்கள்) உள்ளன. இது லாந்த்தனைடுகள் வரிசையைச் சேர்ந்த வெள்ளி போல் வெண்மையான, கடினமற்ற (மெதுமையான), அரிய கனிமங்கள் குழுவில் உள்ள ஒரு தனிமம். பொதுவாக கடொலினைட்டு (gadolinite), மோனாசைட்டு (monazite), செனொட்டைம் (xenotime) ஆகிய கனிமங்களில் காணப்படும் ஒரு பொருள். இட்டெர்பியம், சிலவிடங்களில் இயிற்றியம் என்னும் தனிமத்தோடும் தொடர்பு படுத்தி எண்ணப்படுகின்றது. எஃகு செய்வதில் இது சேர்க்கப்படுகின்றது. இயற்கையில் கிடைக்கும் இட்டெர்பியம், ஏழு நிலைபெற்ற ஓரிடத்தான்களுடன் கலந்தே கிடைக்கின்றது. இட்டெர்பியந்169 என்னும் ஓரிடத்தான் செயற்கையாகச் செய்யப்பட்டு காமாக்கதிர்கள் வெளிவிடும் (உமிழும்) கருவிகளில் பயன்படுத்தப் படுகின்றது.

பண்புகள்

இட்டெர்பியம், மெதுமையான, வளையக்கூடிய, தட்டிகொட்டி உருப்படுத்தக்கூடிய, வெள்ளி போல் பளபளப்பான, வெண்மை நிறம் கொண்ட தனிமம். கனிமக் காடிகளால் (mineral acids), எளிதாக தாக்க்கப்பட்டு கரையக் கூடியது. நீரில் மெள்ள இயைபு கொள்ளும் தன்மையும், காற்றில் ஆக்சைடாகும் பண்பும் கொண்டது. இட்டெர்பியம் மூன்று மாற்றுருக்கள் (allotropes) கொண்டது. அவை முதல் (ஆல்ஃவா), இரண்டாவது (பீட்டா), மூன்றாவது (காமா) வடிவம் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. நிலை மாறும் வெப்பநிலைகள் −13 °C and 795 °C. இரண்டாவது(பீட்டா) வடிவம் அறை வெப்பநிலையில் உள்ளது, அது முக-நடு படிக நிலையில் உள்ளது, ஆனால் அதிக வெப்ப்நிலையில் உருப்பெற்றிருக்கும் மூன்றாவது (காமா) வடிவம் உடல்நடு படிக அமைப்பு கொண்டது. பொதுவாக இரண்டாம் (பீட்டா) வடிவம் மாழை-போன்ற மின்கடத்துமை கொண்டது, ஆனால் உயர் அழுத்த நிலையில் (16,000 மடங்கு வளிமண்டல அழுத்தத்தில் (1.6 கிகாபாஸ்கல்)) குறைக்கடத்திப் பண்பு கொண்டுள்ளது. 39,000 வளிமண்டல அழுத்தத்தில் (3.9 GPa), அதன் தடைமை 10 மடங்காக உயர்கின்றது, ஆனால் 40,000 மடங்கு வளிமண்டல (4 GPa) அழுத்தத்தில் மின் தடைமை திடீர் என்று குறைந்து அறை வெப்பநிலையில் உள்ள தடைமையைப்போல் 10% ஆக மாறுகின்றது. . லாந்த்தனைடுகளில் ஒன்றாகிய இட்டெர்பியம் இரு இணைதிறன் கொண்ட (ஈரியைனியத் தன்மை கொண்ட, divalent) ஒரு தனிமம். ஈரிணை திறன் கொள்ளத்தக்க சமாரியம், யூரோப்பியம் போன்ற லாந்த்தனைடுகளைப் போலவே, இட்டெர்பியமும் சோடிய கலவையைப் (sodium amalgam) பயன்படுத்தி பாத்ரசத்துடன் கலக்கச் செய்து எளிதாக பிரிக்கலாம். ஆனால் இந்த ஈரிணைதிறன் (divalency, ஈரியைனியம்) தன்மை 20 ஆம் நூற்றாண்டில்தான் கண்டறியப்பட்டது. இட்டெர்பியம்-3 (Ytterbium(III)) மின்மவணு( ion) அகசிவப்புக் கதிர்களை பற்றுகின்றது ஆனால் கட்புலன் ஒளியைப் பற்றுவதில்லை. ஆகவே இட்டெர்பியா பார்ப்பதற்கு வெண்மையாக இருக்கின்றன; இட்டெர்பிய உப்புகள் நிறமற்றவையாக உள்ளன.

வரலாறு

இட்டெர்பியத்தை சுவிசு நாட்டு வேதியையலாளர் இழ்சான் சார்லசு காலிசார்டு டி மாரின்யாக் (Jean Charles Galissard de Marignac) (1817 –1894) என்பவர் 1878 இல் கண்டுபிடித்தார். மாரின்யாக் எர்பியா என்னும் கனிமத்தில் ஒரு புதுப் பொருளைக் கண்டுபிடித்தார். அதனைத் தன் சுவீடிசிய நாட்டில் உள்ள இட்டெர்பி (Ytterby) என்னும் ஊரின் பெயரை ஒட்டி இட்டெர்பியா எனப் பெயரிட்டார். அந்த இட்டெர்பியா என்பது இட்டெர்பியம் என்னும் புதுத் தனிமத்தில் இருந்து உருவான ஒரு வேதியியல் கனிமம் என்று கருதினார்.

கார்ல் வான் வெல்சுபாக் என்பவர் ஏறத்தாழ அதே நேரத்தில் இட்டெர்பியாவில் இருந்து பிரித்தெடுத்தார். ஆனால இதனை அவர் ஆல்டெபரேனியம் (aldebaranium) என்றும் காசியோப்பயம் (cassiopeium) என்றும் குறிப்பிட்டார்.

இட்டெர்பியத்தின் வேதியியல், இயற்பியல் பண்புகள் 1953 வரை துல்லியமாய் அறியப்படாமல் இருந்தன. அதன் பின் தான் தூய்மையான இட்டெர்பியத்தை மின்மப் பரிமாற்ற முறையில் (ion-exchange) பெற்றனர். 1953 முதல் 1998 வரை இட்டெர்பியத்தின் விலை சீராக ஒரு கிலோவுக்கு அமெரிக்க டாலர் 1000 என்பதாக இருந்தது.^[1]

தயாரிப்பு

ஒத்த பண்புகளுடன் காணப்படுவதால் இட்டெர்பியத்தை மற்ற லந்தானைடுகளில் இருந்து பிரித்து எடுப்பது மிகவும் கடினமாக உள்ளது. எனவே இந்தப் பிரித்தெடுக்கும் செயல்முறை மிகவும் நீண்ட செயல்முறையாக மேற்கொள்ளப்படுகிறது. முதலாவதாக, மோனசைட்டு அல்லது செனோட்டைம் போன்ற கனிமங்கள் கந்தக அமிலம் போன்ற பல்வேறு அமிலங்களால் கரைக்கப்படுகின்றன. மற்ற லந்தானைடுகளைப் பிரிப்பது போலவே இட்டெர்பியமும் அயனி பரிமாற்ற முறை மூலம் பிற லாந்தனைடுகளில் இருந்து பிரிக்கப்படுகிறது. இக்கரைசல் பின்னர் வெவ்வேறு பருப்பொருள்களில் வெவ்வேறு லாந்தனைடுகள் பிணைக்கப்பட்ட பிசினுடன் கலக்கப்படுகிறது. பின்னர் சிக்கலான முகவர்களைப் பயன்படுத்தி லாந்தனைடுகள் கரைக்கப்படுகின்றன. வெவ்வேறு லந்தானைடுகளால் வெளிப்படுத்தப்படும் பல்வேறு வகையான பிணைப்புகளின் காரணமாக சேர்மங்களை தனிமைப்படுத்த முடியும். பிற அருமண் தனிமங்களில் இருந்து இட்டெர்பியத்தைப் பிரிக்க அயனிப் பரிமாற்ற முறை அல்லது சோடியம் இரசக்கலவை சேர்த்து ஒடுக்கும் வினை மூலம் மேற்கொள்ளப்படுகிறது. இரண்டாவது முறையில் மூவிணைய அருமண் தனிமங்களின் தாங்கல் அமிலக்கரைசல் உருகிய சோடியம்-பாதரச உலோகக் கலவையுடன் சேர்த்து சூடுபடுத்தப்படுகிறது. இது Yb3+ அயனியை ஒடுக்கி கரைக்கிறது. உலோகக் கலவை ஐதரோ குளோரிக் அமிலத்துடன் சேர்த்து சூடுபடுத்தப்படுகிறது. இட்டெர்பியம் உலோகம் கரைசலில் இருந்து ஆக்சலேட்டாகத் தனித்துப் பிரிக்கப்படுகிறது. இது நன்கு சூடுபடுத்தப்பட்டு ஆக்சைடாக மாற்றப்படுகிறது. உயர் வெற்றிடத்தில் இலந்தனம், அலுமினியம், சீரியம் அல்லது சிர்க்கோனியம் சேர்த்து வெப்பப்படுத்தப்பட்டு ஒடுக்கம் செய்யப்படுகிறது. இட்டெர்பியம் தனித்துப் பிரிக்கப்பட்டு பதங்கமாதல் முறையில் தூய்மையாக்கப்பட்டு சேகரிக்கப்படுகிறது.

சேர்மங்கள்

இட்டெர்பியத்தின் வேதியியல் பண்புகள் மற்ற லந்தானைடுகளின் வேதிப் பண்புகளை ஒத்ததாக இருக்கிறது. +3 என்ற ஆக்சிசனேற்ற நிலையில் பெரும்பாலான இட்டெர்பியம் சேர்மங்கள் காணப்படுகின்றன, இந்த ஆக்சிசனேற்ற நிலையில் உள்ள அதன் உப்புகள் கிட்டத்தட்ட நிறமற்றதாக இருக்கின்றன. யூரோப்பியம், சமாரியம், மற்றும் தூலியம் போன்ற தனிமங்களைப் போல இட்டெர்பியத்தின் டிரை ஆலைடுகள் ஐதரசன், துத்தநாகத் தூசு அல்லது உலோக இட்டெர்பியம் சேர்க்கப்பட்டு டை ஆலைடுகளாக குறைக்கப்படுகின்றன. +2 என்ற ஆக்சிசனேற்ற நிலை திண்ம சேர்மங்களில் மட்டும் தோன்றுகிறது. காரமண் உலோகங்கள் போல இவை வினைபடுகின்றன. உதாரணமாக இட்டெர்பியம்(II) ஆக்சைடு கால்சியம் ஆக்சைடு (CaO) போன்ற கட்டமைப்பிலேயே காணப்படுகிறது.

ஆலைடுகள்

புளோரின், குளோரின், புரோமின், அயோடின் போன்ற ஆலசன்களுடன் சேர்ந்து இட்டெர்பியம் டை ஆலைடு மற்றும் டிரை ஆலைடு என்ற இரண்டு வகையான சேர்மங்களையும் உருவாக்குகிறது. அறை வெப்பநிலையில் டை ஆலைடுகள் ஆக்சிசனேற்றத்தால் பாதிக்கப்படுகின்றன.மற்றும் அதிக வெப்பநிலையில் டிரை ஆலைடுகளாகவும் உலோக இட்டெர்பியமாகவும் விகிதச்சமமாதலின்றி பிரிகின்றன:3 YbX₂ → 2 YbX₃ + Yb (X = F, Cl, Br, I). கரிமத் தொகுப்பு வினைகளில் சில இட்டெர்பியம் ஆலைடுகள் வினையாக்கிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உதாரணமாக இட்டெர்பியம்(III) குளோரைடு (YbCl3) ஒரு லூயிசு அமிலமாகும். இது ஒரு வினையூக்கியாக ஆல்டால் மற்றும் டையீல்சு-ஆல்டர் வினைகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது..சமாரியம்(II) அயோடைடு போல இட்டெர்பியம்(II) அயோடைடும் (YbI2) இணைப்பு வினைகளுக்காக ஒடுக்கும் முகவராகப் பயன்படுத்தலாம். (YbF3) சேர்மத்தை மந்த வினை மற்றும் நச்சுத்தன்மை அற்ற சேர்மமாக பற்குழிகளை நிரப்ப பயன்படுத்துகிறார்கள். இது தொடர்ச்சியாக புளோரினை வெளிவிடுகிறது. பல் ஆரோக்கியத்திற்கு புளோரின் நன்மை செய்கிறது.

ஆக்சைடுகள்

இட்டெர்பியம் ஆக்சிசனுடன் வினைபுரிந்து இட்டெர்பியம்(III) ஆக்சைடாக (Yb2O3) உருவாகிறது. இது ஓர் அருமண் சி வகை செசுகியுவாக்சைடு கட்டமைப்பில் படிகமாகிறது. இது நான்கில் ஒரு பகுதி எதிர்மின் அயனிகள் நீக்கப்பட்ட புளோரைட்டு கட்டமைப்பை ஒத்ததாக உள்ளது. இதனால் இட்டெர்பியம் அணுக்கள் இரண்டு வேறுபட்ட எண்முகத் தோற்றமற்ற ஆறு ஒருங்கிணைவு சூழலுக்கு உட்படுகின்றன. இட்டெர்பியம்(III) ஆக்சைடு உலோக இட்டெர்பியத்துடன் சேர்க்கப்பட்டு இட்டெர்பியம்(II) ஆக்சைடாக ஒடுக்கப்படுகிறது. இது சோடியம் குளோரைடின் கட்டமைப்பிலேயே படிகமாகிறது.

வேதிப் பண்புகள்

இட்டெர்பியம் காற்றில் மெல்ல பாதிக்கப்படுகிறது. இறுதியாக இது ஆக்சிசன் மற்றும் காற்றினால் ஆக்சிசனேற்றம் அடைகிறது. தூளாக்கப்பட்ட இட்டெர்பியம் மற்றும் பாலிடெட்ராபுளோரோயெத்திலீன் அல்லது எக்சாகுளோரோயீத்தேன் சேர்ந்த கலவை எமரால்டு பச்சை நிறச் சுவாலையுடன் எரிகிறது. ஐதரசனுடன் இட்டெர்பியம் வினைபுரிந்து பல்வேறு விகிதவியல் அளவுகள் அற்ற ஐதரைடுகளாக உருவாகிறது. அமிலங்களில் விரைவாகவும் தண்ணீரில் நெதுவாகவும் இட்டெர்பியம் கரைகிறது. கரையும்போது ஐதரசன் வாயுவை வெளியிடுகிறது. இட்டெர்பியம் மின்நேர்தன்மை கொண்டதாக இருப்பதால் குளீர் நீரில் மெதுவாகவும் சூடான நீரில் விரைவாகவும் வினைபுரிந்து இட்டெர்பியம்(III) ஐதராக்சைடாக மாறுகிறது.

2 Yb (s) + 6 H₂O (l) → 2 Yb(OH)₃ (aq) + 3 H₂ (g)

இட்டெர்பியம் அனைத்து ஆலசன்களுடனும் வினைபுரிகிறது.:^[2]

2 Yb (s) + 3 F₂ (g) → 2 YbF₃ (s) [வெண்மை]

2 Yb (s) + 3 Cl₂ (g) → 2 YbCl₃ (s) [வெண்மை]

2 Yb (s) + 3 Br₂ (g) → 2 YbBr₃ (s) [வெண்மை]

2 Yb (s) + 3 I₂ (g) → 2 YbI₃ (s) [வெண்மை]

அகச்சிவப்பு அலை நீளத்திற்கு அருகில் இட்டெர்பியம்(III) அயனி ஒளியை உறிஞ்சுகிறது. ஆனால் கட்புலனாகும் ஒளிக்கு அருகில் உறிஞ்சுவதில்லை. எனவே இட்டெர்பியா Yb2O3 வெண்மை நிறத்தில் காணப்படுகிறது. இதன் உப்புகளும் வெண்மை நிறத்தில் காணப்படுகின்றன. நீர்த்த கந்தக அமிலத்தில் இட்டெர்பியம் கரைந்து Yb(III) அயனிகள் உள்ள கரைசலை உருவாக்குகிறது. இவை நோனா நீரேற்று அணைவுச் சேர்மங்களில் காணப்படுகின்றன.