सिरियम

सिरियम : विरल मृत्तिका गटापैकी एक धातुरुप मूलद्रव्य. रासायनिक चिन्ह Ce आवर्त सारणीमधील (इलेक्ट्रॉन रचनेनुसार केलेल्या मूलद्रव्यांच्या कोष्टकरुप मांडणीमधील) ⇨ लँथॅनाइड  मालेतील (अणुक्रमांक ५७ ते ७१ असलेल्या मूलद्रव्यांच्या गटातील) लँथॅनम नंतरचे संक्रमणी मूलद्रव्य अणुक्रमांक ५८ अणुभार १४०·१२ मऊ, वर्धनीय, तंतुक्षम व करडी धातू वितळबिंदू ७९५^° से. उकळबिंदू ३,४६८^० से. घनता ६·७८ ग्रॅ./सेंमी.^३ (२०^० से.ला). सिरियमाची नैसर्गिक रीत्या आढळणारी चार समस्थानिके (अणुक्रमांक तोच परंतु द्रव्यमानांक भिन्न असलेल्या त्याच मूलद्रव्याचे प्रकार) पुढीलप्रमाणे आहेत (कंसात प्रतिशत प्रमाण) : Ce¹⁴⁰ (८८·४८), Ce¹⁴² (११·०७), Ce¹³⁸ (०·२५) आणि Ce¹³⁶ (०·१९३). सिरियमाच्या कृत्रिम किरणोत्सर्गी समस्थानिकांचे द्रव्यमानांक (अणुकेंद्रातील प्रोटॉन व न्यूट्रॉन यांची एकूण संख्या) १२३ ते १३५, १३७, १३९, १४१ व १४३ ते १५२ असे आहेत. सिरियम (१४२) या किरणोत्सर्गी समस्थानिकाचा अर्धायुकाल (किरणोत्सर्गाची मूळची क्रियाशीलता निम्मी होण्यास लागणारा काळ) ५ X१०^१५ वर्षे सिरियम (१३९) चा १३८ दिवस सिरियम (१४१) चा ३२ दिवस तर सिरियम (१४४) चा २८५ दिवस आहे. विद्युत् विन्यास (अणुकेंद्राभोवतील विविध कक्षांधील इलेक्ट्रॉनांची संख्या) २, ८, १८, १९, ९, २. संयुजा (इतर अणूंशी संयोग पावण्याची क्षमता दर्शविणारा अंक) ३ व ४. स्फटिक पृष्ठकेंद्रित घनीय.

जर्मनीमधील मार्टीन हाइन्रिख क्लापरोट आणि स्वीडनमधील यन्स याकॉप बर्झीलियस व व्हिल्हेल्म फॉन हिसिंजर या रसायनशास्त्रज्ञांनी १८०३ मध्ये स्वतंत्रपणे ऑक्साइडाच्या (सिरियाच्या) रुपात सिरियम धातूचा शोध लावला. १८०१ मध्ये शोधलेल्या ‘सेरीस’ या लघुग्रहाच्या नावावरुन या धातूस ‘सिरियम’ हे नाव देण्यात आले.

आढळ : सिरियम इतर विरल मृत्तिका धातूंबरोबर मोनॅझाइट व बॅस्टनासाइट या खनिजांमध्ये आढळते. तसेच युरेनियम, प्लुटोनियम व थोरियम यांच्या भंजन उत्पादितांमध्येही ते आढळते. भूकवचातील अग्निज खडकांमध्ये शिशाच्या तिप्पट व तांब्याच्या समप्रमाणात सिरियम सापडते.

निर्मिती : क्षारीय किंवा विरल मृत्तिका धातूंच्या सान्निध्यात निर्जल सायुज्जित हॅलाइडांचे विद्युत् विच्छेदन करुन किंवा हॅलाइडांचे ऊष्मीय अपघटन करुन सिरियम मिळते. ⇨ आयन विनिमयाच्या किंवा द्रव-द्रव निष्कर्षणाच्या [⟶ निष्कर्षण] पद्घतीने अत्यंत शुद्घ स्वरुपातील धातू मिळवितात.

रासायनिक गुणधर्म : रासायनिक दृष्ट्या सिरियम हे लँथॅनम व ॲल्युमिनियम यांच्यासारखे आहे. कोरड्या हवेत कमी तापमानाला सावकाश ऑक्सिडीकरण होते. दमट हवेत हे मळकट होते. गरम पाण्याबरोबर याची जलदपणे विक्रीया होऊन सिरियम हायड्रॉक्साइड व हायड्रोजन तयार होतात. क्षारीय विद्राव आणि विरल व संहत अम्लांत विरघळते. अम्ले तसेच कार्बन, नायट्रोजन, गंधक, हॅलोजने वगैरेंशी सिरियमाची सहज विक्रिया होते. विरल मृत्तिकांच्या मिश्रणामध्ये सिरियम पुढील गुणात्मक कसोटीने ओळखता येते : सिरियम असलेल्या लँथॅनाइडाच्या जलीय विद्रावात अमोनिया आणि हायड्रोजन पेरॉक्साइड टाकल्यास त्या विद्रावास वैशिष्ट्यपूर्ण गडद तपकिरी रंग येतो.

संयुगे : सिरियमाला + ३ व + ४ या दोन सामाईक ऑक्सिडीकरण अवस्था आहेत. सिरियम IV (सिरिक) लवणे नारिंगी-तांबडी किंवा पिवळी असतात. ही लवणे तीव्र व स्थिर ऑक्सिडीकारक आहेत. वैश्लेषिक रसायनशास्त्रात ऑक्सिकरणीय पदार्थ [उदा., लोखंड (II)] शोधण्यासाठी तसेच विरल मृत्तिका धातूंच्या मिश्रणातून सिरियम धातू अलग करण्यासाठी ही लवणे वापरतात. सिरियम III (सिरस) लवणे नेहमी पांढरी किंवा रंगहीन असतात. ही लवणे रंगहीन काचा तयार करण्यासाठी वापरतात. सिरियमाच्या काही संयुगांची माहिती पुढे दिलेली आहे.

सिरियम ऑक्साइड : (CeO₂). याला सिरियम डाय-ऑक्साइड किंवा सिरिक ऑक्साइड असेही म्हणतात. हे पांढरे वा पिवळट चूर्ण सिरियम नायट्रेटाचे ऊष्मीय अपघटन करुन मिळवितात. हे सल्फ्यूरिक अम्लात विरघळते परंतु विरल अम्ले व पाणी यांमध्ये विरघळत नाही. काचेची तावदाने, दूरचित्रवाणी संचाच्या दर्शनी काचा, आरसे, कॅमेरे व चष्मे यांची भिंगे इत्यादींना पॉलिश करण्यासाठी ⇨ अपघर्षक  म्हणून याचा वापर केला जातो. याचा वितळबिंदू (२,६००^० से.) जास्त असल्यामुळे ते उष्णतारोधी आच्छादन तयार करण्यासाठी मिश्रधातूंमध्ये सहपदार्थ म्हणून वापरतात. सजल सिरियम ऑक्साइडाचा उपयोग काच उद्योगात एक घटक व विरंजक द्रव्य म्हणून करतात.

सिरियम सल्फेट : [ Ce ( SO₄) .4 H₂O]. पिवळे सूचिकार स्फटिक. कापड उद्योगांत रंजन क्रिया व मुद्रण क्रिया यांसाठी तसेच जलरोधी द्रव्य म्हणून वापरतात. गुणात्मक विश्लेषणात मापी अनुमापनामध्ये हे ऑक्सिडीकारक म्हणून वापरतात.

सिरियम फ्ल्युओराइड : (CeF₃). पांढरे षट्फलकीय स्फटिक वितळबिंदू १,४६०^० से. कार्बन प्रज्योत दिव्यांमध्ये कार्बन प्रज्योतीला प्रखरता आणण्यासाठी वापरतात.

सिरियम क्लोराइड : (CeCl₃ ). कार्बनी रसायनशास्त्रात कार्बोनिल गटाच्या विक्रियांमध्ये उत्प्रेरक (प्रत्यक्ष विक्रियेत भाग न घेता तिची गती बदलणारा पदार्थ) म्हणून वापरतात. निर्जल क्लोराइड मिशमेटल (सिरियम गटातील धातू अलग न करता मिळणारा मिश्रधातू) तयार करण्यासाठी वापरतात.

अमोनियम हेक्झानायट्रॅटोसिरेट : सिरिक अमोनियम नायट्रेट [(NH₄)₂.Ce (NO₃)₆ ]. हे संयुग अनुमापनामध्ये व कार्बनी संयुगांच्या निर्मितीमध्ये ऑक्सिडीकारक आणि ॲझॉइडांच्या निर्मितीमध्ये अपमार्जक म्हणून वापरतात.

यांशिवाय सिरियमाची स्टिअरेट व ओलिएट लवणे कापड उद्योगांत जलरोधी द्रव्य म्हणून, सिरियम नॅप्थॅनेट रंग व शाई यांमध्ये शुष्कक म्हणून, तर सिरियम ऑक्झॅलेट वांतिकारक (मळमळ) रोधी द्रव्य म्हणून वापरतात.

उपयोग : ॲल्युमिनियमाचे मिश्रधातू तयार करण्यासाठी सिरियम वापरतात. ओतीव लोखंडात सिरियम धातू मिसळल्यास त्यापासून वर्धनशील लोखंड तयार करता येते. पोलाद उद्योगांत वायवीकरण रोखण्यास आणि सल्फाइड व ऑक्साइड यांचे प्रमाण कमी करण्यासाठी याचा उपयोग करतात. अगंज पोलादामध्ये सिरियम कठिनीकारक द्रव्य म्हणून वापरतात. मॅग्नेशियम मिश्रधातूंचे परिष्करण करण्यासाठी तसेच मॅग्नेशियमाच्या ओतकामामध्ये उष्णतारोधक द्रव्य म्हणून सिरियमाचा उपयोग केला जातो. जेट एंजिनासाठी वापरण्यात येणाऱ्या मिश्रधातूंमध्ये ३% सिरियम मॅग्नेशियमाबरोबर वापरतात. स्थिर चुंबक तयार करण्यासाठी वापरण्यात येणाऱ्या मिश्रधातूंमध्ये सिरियमाचा उपयोग केला जातो. वायू टंगस्टन-प्रज्योत वितळजोडकामामध्ये वापरण्यात येणारी टंगस्टन अग्रे तयार करण्यासाठीच्या मिश्रधातूमध्ये सिरियम वापरतात. फेरोसिरियमाचा [ सिगारेट लायटरमधील खडा (फ्लिंट) हा मिश्रधातू धातूवर घासल्यास तापमान एकदम वाढून ठिणगी पडते] सिरियम हा मुख्य घटक आहे. चलच्चित्रपट उद्योगामध्ये प्रक्षेपक व शोध दीप यांमध्ये असणाऱ्या कार्बन प्रज्योत दिव्यांमध्ये सिरियम वापरतात.

पहा : विरल मृत्तिका संक्रमणी मूलद्रव्ये.

संदर्भ : 1. Cotton, F. A. and others, Advanced Inorganic Chemistry, 1999.

    2. Hample, C. A., Ed., Rare Metals Handbook, London, 1961.

    3. Spedding, F. H. Daane, A. H., Ed., The Rare Earths, New York, 1961.

दीक्षित, रा. ज्ञा.

“