अकार्बनी पदार्थांविषयी – सेरियम ऑक्साईड
सेरियम ऑक्साईडCeO₂ हे रासायनिक सूत्र असलेला एक अजैविक पदार्थ आहे. ही एक फिकट पिवळी किंवा पिवळसर-तपकिरी पावडर असून तिची घनता ७.१३ ग्रॅम/सेमी³ आणि वितळणबिंदू २३९७°C आहे. ती पाण्यात आणि अल्कलीमध्ये अविद्राव्य आहे, परंतु आम्लामध्ये किंचित विद्राव्य आहे. २०००°C आणि १५ MPa दाबावर, सेरियम ऑक्साईडचे हायड्रोजनसह क्षपण करून उत्पादन करता येते.सेरियम ट्रायऑक्साइड२०००°C तापमान आणि ५ MPa पेक्षा जास्त दाब असताना, सेरियम ऑक्साईड पिवळसर-लालसर, कधीकधी गुलाबी रंग दाखवतो. याचा उपयोग पॉलिशिंग मटेरियल, उत्प्रेरक, उत्प्रेरक वाहक (ॲडिटिव्ह), UV शोषक, इंधन सेल इलेक्ट्रोलाइट, ऑटोमोबाईल एक्झॉस्ट शोषक आणि इलेक्ट्रॉनिक सिरॅमिक्स म्हणून केला जातो.
१. उपयोग
ऑक्सिडंट. सेंद्रिय अभिक्रियांसाठी उत्प्रेरक. पोलाद विश्लेषणासाठी दुर्मिळ मृदा धातूचे मानक. रेडॉक्स टायट्रेशन विश्लेषण. काचेचा रंग काढणे. ग्लास एनॅमल सनस्क्रीन. उष्णतारोधक मिश्रधातू.
काच उद्योगात एक अॅडिटिव्ह म्हणून, प्लेट ग्लाससाठी ग्राइंडिंग मटेरियल म्हणून, आणि सौंदर्यप्रसाधनांमध्ये UV इनहिबिटर म्हणून याचा वापर केला जातो. आता याचा विस्तार करून त्यात चष्म्याची काच, ऑप्टिकल लेन्स आणि कॅथोड रे ट्यूब्स पॉलिश करण्याचा समावेश करण्यात आला आहे, ज्यामुळे रंगहीनता, स्पष्टीकरण आणि अतिनील व इलेक्ट्रॉन किरणांचे शोषण होते.
Ⅱ. दुर्मिळ मूलद्रव्यांचे परिणाम
१. दुर्मिळ पृथ्वीपॉलिशिंग परिणाम
दुर्लभ मृदा पॉलिशिंग पावडर जलद पॉलिशिंग गती, उच्च दर्जाची फिनिशिंग आणि दीर्घ सेवा आयुष्य असे फायदे देतात. पारंपरिक आयर्न ऑक्साईड पॉलिशिंग पावडरच्या तुलनेत, त्या पर्यावरणपूरक आहेत आणि त्यावरील अशुद्धी सहजपणे काढता येतात.सेरियम ऑक्साईड पॉलिशिंग पावडरलेन्स एका मिनिटात पॉलिश करता येतात, तर आयर्न ऑक्साईड पॉलिशिंग पावडरला ३० ते ६० मिनिटे लागतात. त्यामुळे, रेअर अर्थ पॉलिशिंग पावडर कमी डोस, जलद पॉलिशिंग गती आणि उच्च पॉलिशिंग कार्यक्षमता हे फायदे देतात. ते पॉलिशिंगची गुणवत्ता आणि कार्याचे वातावरण देखील सुधारू शकतात. रेअर अर्थ ग्लास पॉलिशिंग पावडर सामान्यतः सेरियम-समृद्ध ऑक्साईडपासून बनवल्या जातात. सेरियम ऑक्साईड हे एक अत्यंत प्रभावी पॉलिशिंग कंपाऊंड आहे कारण ते रासायनिक विघटन आणि यांत्रिक घर्षणाद्वारे एकाच वेळी काच पॉलिश करू शकते. रेअर अर्थ सेरियम पॉलिशिंग पावडरचा वापर कॅमेरे, व्हिडिओ कॅमेरा लेन्स, टेलिव्हिजन पिक्चर ट्यूब, चष्म्याच्या लेन्स आणि इतर अनुप्रयोगांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो. माझ्या देशात डझनभर रेअर अर्थ पॉलिशिंग पावडर कारखाने आहेत, त्यापैकी दहाहून अधिक कारखान्यांची उत्पादन क्षमता १०० टनांपेक्षा जास्त आहे. बाओटौ तियानजियाओ किंगमेई रेअर अर्थ पॉलिशिंग पावडर कंपनी लिमिटेड, एक चीन-परदेशी संयुक्त उपक्रम, माझ्या देशातील सर्वात मोठ्या रेअर अर्थ पॉलिशिंग पावडर उत्पादकांपैकी एक आहे, ज्याची वार्षिक उत्पादन क्षमता १,२०० टन आहे. त्याची उत्पादने देशांतर्गत आणि आंतरराष्ट्रीय स्तरावर विकली जातात.
२. काचेचा रंग काढणे
सर्व प्रकारच्या काचेमध्ये आयर्न ऑक्साईड (लोह ऑक्साईड) असते, जे काचेच्या मिश्रणात कच्चा माल, वाळू, चुनखडी आणि काचेचे तुकडे यांमधून मिसळले जाऊ शकते. ते दोन स्वरूपात अस्तित्वात असते: द्विसंयुजी लोह, ज्यामुळे काचेला गडद निळा रंग येतो, आणि त्रिसंयुजी लोह, ज्यामुळे काचेला पिवळा रंग येतो. रंग काढण्याच्या प्रक्रियेत द्विसंयुजी लोहाच्या आयनांचे ऑक्सिडीकरण करून त्यांना त्रिसंयुजी लोहामध्ये रूपांतरित केले जाते, कारण त्रिसंयुजी लोहाची तीव्रता त्याच्या द्विसंयुजी आयनाच्या तुलनेत केवळ एक दशांश असते. त्यानंतर रंग निष्प्रभ करून त्याला फिकट हिरवा रंग देण्यासाठी कलर करेक्टर (रंग सुधारक) मिसळला जातो.
काचेचा रंग काढण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या दुर्मिळ मूलद्रव्यांमध्ये प्रामुख्याने सेरियम ऑक्साईड आणि निओडिमियम ऑक्साईड यांचा समावेश होतो. दुर्मिळ मूलद्रव्यांपासून बनवलेले काचेवरील रंग काढणारे पदार्थ पारंपरिक पांढऱ्या आर्सेनिक रंग काढणाऱ्या पदार्थांची जागा घेतात, ज्यामुळे कार्यक्षमता वाढते आणि आर्सेनिक प्रदूषण टाळले जाते. काचेचा रंग काढण्यासाठी सेरियम ऑक्साईडचे फायदे म्हणजे त्याची उच्च तापमानातील स्थिरता, कमी किंमत आणि दृश्य प्रकाशाचे शोषण न करणे.
3.काच रंगवणे
दुर्लभ मृदा आयन उच्च तापमानात स्थिर, तेजस्वी रंग प्रदर्शित करतात आणि त्यांना द्रवांमध्ये मिसळून विविध रंगांची काच तयार करण्यासाठी वापरले जाते. निओडिमियम, प्रॅसिओडिमियम, अर्बियम आणि सेरियम यांसारखे दुर्लभ मृदा ऑक्साइड उत्कृष्ट काच रंगद्रव्ये आहेत. जेव्हा ही रंगद्रव्ये असलेली पारदर्शक काच ४०० ते ७०० नॅनोमीटर दरम्यानचा दृश्य प्रकाश शोषून घेते, तेव्हा ती सुंदर रंग प्रदर्शित करते. या रंगीत काचांचा उपयोग विमानचालन, नौकानयन आणि विविध वाहतूक वाहनांसाठी सूचक दिव्यांची आवरणे, तसेच विविध उच्च-स्तरीय कलात्मक सजावट तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.
जेव्हा सोडा-लाईम आणि लेड ग्लासमध्ये निओडिमियम ऑक्साईड मिसळले जाते, तेव्हा काचेच्या रंगाची गडदपणा जाडी, निओडिमियमचे प्रमाण आणि प्रकाश स्रोताच्या तीव्रतेवर अवलंबून असतो. पातळ काच फिकट गुलाबी दिसते, तर जाड काच निळसर-जांभळी दिसते. या घटनेला निओडिमियम डायक्रोइझम म्हणून ओळखले जाते. प्रॅसिओडिमियम ऑक्साईडमुळे क्रोमियमसारखा हिरवा रंग तयार होतो. फोटोक्रोमिक ग्लास आणि क्रिस्टल ग्लासमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या अर्बियम ऑक्साईडमुळे गुलाबी छटा तयार होते. सेरियम ऑक्साईड टायटॅनियम डायऑक्साइडसोबत मिसळल्यास पिवळी छटा तयार होते. प्रॅसिओडिमियम ऑक्साईड आणि निओडिमियम ऑक्साईडचा वापर प्रॅसिओडिमियम-निओडिमियम ब्लॅक ग्लासमध्ये केला जाऊ शकतो.
४. दुर्मिळ मूलद्रव्ये स्पष्टीकरण
पारंपरिक आर्सेनिक ऑक्साईडऐवजी, बुडबुडे आणि रंगाचे अंश काढून टाकण्यासाठी काच स्वच्छ करणारे घटक म्हणून सेरियम ऑक्साईडचा वापर केला जातो. रंगहीन काचेच्या बाटल्या तयार करण्यासाठी हे विशेषतः प्रभावी आहे, ज्यामुळे उत्कृष्ट पारदर्शकता, वाढलेली मजबुती आणि सुधारित उष्णता प्रतिरोधकता असलेली स्फटिकासारखी पांढरी काच मिळते. यामुळे पर्यावरणातील आणि स्वतः काचेतील आर्सेनिक प्रदूषण देखील टाळले जाते.
याव्यतिरिक्त,सेरियम ऑक्साइडअतिनील किरणांचे पारगमन कमी करण्यासाठी, आर्किटेक्चरल आणि ऑटोमोटिव्ह ग्लास, तसेच क्रिस्टल ग्लास यांसारख्या दैनंदिन वापरातील काचेमध्ये हे मिसळले जाऊ शकते. या अनुप्रयोगाचा जपान आणि अमेरिकेत मोठ्या प्रमाणावर अवलंब केला गेला आहे. माझ्या देशातील राहणीमानाच्या सुधारणेमुळे, याला एक मोठी बाजारपेठ मिळेल अशी अपेक्षा आहे. कॅथोड रे ट्यूबच्या काचेमध्ये मिसळले जाणारे निओडिमियम ऑक्साईड, लाल प्रकाशाचे विकिरण नाहीसे करते आणि स्पष्टता वाढवते. दुर्मिळ मूलद्रव्ये असलेल्या विशेष प्रकारच्या काचांमध्ये यांचा समावेश होतो: लँथेनम ग्लास, ज्याचा उच्च अपवर्तनांक आणि कमी विकिरण आहे, तो विविध लेन्स आणि प्रगत कॅमेरा व कॅमकॉर्डर लेन्सच्या निर्मितीमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो, विशेषतः उंच ठिकाणाहून छायाचित्रण करणाऱ्या उपकरणांसाठी; सेरियम रेडिएशन-प्रूफ ग्लास, जो ऑटोमोटिव्ह ग्लास आणि टेलिव्हिजन ग्लासमध्ये वापरला जातो; आणि निओडिमियम ग्लास, जो प्रामुख्याने नियंत्रित अणु संलयन उपकरणांमध्ये मोठ्या लेझर्ससाठी एक आदर्श सामग्री आहे.