शुद्ध समैरियम कैस 7440-19-9

शुद्ध समैरियमरासायनिक प्रतीक एसएम और परमाणु संख्या 62 के साथ एक धातु तत्व है। यह मध्यम कठोरता की एक चांदी-सफेद धातु है, जो हवा में ऑक्सीकरण करना आसान है। लैंथेनाइड श्रृंखला के एक विशिष्ट घटक के रूप में, समैरियम आमतौर पर +3. एसएमओ, एसएमएस, एसएमएसई और एसएमटीई की ऑक्सीकरण अवस्था ग्रहण करता है, जो समैरियम (II) के सबसे आम यौगिक हैं। समैरियम का कोई महत्वपूर्ण जैविक प्रभाव नहीं है, केवल मामूली विषाक्तता है। यह मोनाज़ाइट रेत में अन्य दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के साथ सह-अस्तित्व में है। मोनाजाइट में मौजूद दुर्लभ पृथ्वी तत्व, साथ ही कैल्शियम और थोरियम, भारत और ब्राजील की नदी रेत और फ्लोरिडा की तटीय नदी रेत में वितरित किए जाते हैं। मोनाज़ाइट रेत में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का द्रव्यमान अंश आमतौर पर 50% होता है, जिसमें समैरियम 2.8% होता है। इसके अलावा, बास्टनेसाइट में समैरियम भी मौजूद है, जो ज्यादातर दक्षिणी कैलिफोर्निया में वितरित होता है। समैरियम को उसके खनिजों से अलग करने के लिए आयन एक्सचेंज तकनीक की आवश्यकता है।

शुद्ध समैरियमदुर्लभ पृथ्वी तत्व परिवार के एक महत्वपूर्ण सदस्य के रूप में, इसने अपने अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुणों के कारण कई क्षेत्रों में अपूरणीय अनुप्रयोग मूल्य का प्रदर्शन किया है।

स्थायी चुंबक सामग्री: उच्च तापमान वाले वातावरण में प्रमुख प्रदर्शन

 

समैरियम कोबाल्ट स्थायी चुंबक (एसएमसीओ) दुर्लभ पृथ्वी स्थायी चुंबक सामग्री में अग्रणी है, जिसके चुंबकीय गुण नियोडिमियम आयरन बोरॉन के बाद दूसरे स्थान पर हैं। हालाँकि, उच्च तापमान स्थिरता, विचुंबकीकरण प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध में इसके महत्वपूर्ण फायदे हैं।

Technical characteristics: Samarium cobalt magnets are divided into two categories: SmCo ₅ series and Sm ₂ Co ₁ series. The latter has become mainstream due to its higher magnetic energy product (up to 32MGOe) and coercivity (>25kOe). इसका अधिकतम कार्य तापमान 350 डिग्री तक पहुँच जाता है, और कुछ मॉडल 538 डिग्री के चरम वातावरण का सामना कर सकते हैं। चुंबकीय परिवर्तन दर 0.03%/डिग्री से कम है, जो तापमान अंतर के तहत सटीक प्रणालियों की विश्वसनीयता सुनिश्चित करती है।

 

सैन्य अनुप्रयोग:
एफ-35 फाइटर जेट: प्रत्येक विमान को रडार सर्वो सिस्टम और उच्च तापमान मोटर्स (538 डिग्री का सामना करने में सक्षम) को चलाने के लिए 23 किलोग्राम समैरियम कोबाल्ट मैग्नेट की आवश्यकता होती है, जो अत्यधिक कामकाजी परिस्थितियों में सटीक नियंत्रण सुनिश्चित करता है। उच्च तापमान चुंबकीय क्षीणन समस्याओं के कारण नियोडिमियम आयरन बोरॉन मैग्नेट को प्रतिस्थापित नहीं किया जा सकता है।
मिसाइल मार्गदर्शन प्रणाली: समैरियम कोबाल्ट चुंबक वारहेड के शंकु मोटर को चलाता है, जो सुपरसोनिक उड़ान द्वारा उत्पन्न उच्च तापमान घर्षण वातावरण में चुंबकीय स्थिरता बनाए रखता है। इसकी विद्युतचुंबकीय हस्तक्षेप विरोधी विशेषताएं लेजर/इन्फ्रारेड मार्गदर्शन संकेतों की विश्वसनीयता सुनिश्चित करती हैं।

 

परमाणु पनडुब्बी: वर्जीनिया श्रेणी की परमाणु पनडुब्बी की सोनार पहचान प्रणाली कमजोर ध्वनि तरंगों को पकड़ने के लिए समैरियम कोबाल्ट मैग्नेट पर निर्भर करती है, और प्रणोदन मोटर चुंबकीय विशेषताओं के संपर्क से बचने के लिए, मूक संचालन प्राप्त करने के लिए समैरियम मैग्नेट का उपयोग करती है।
औद्योगिक अनुप्रयोग: उपग्रह नेविगेशन, उच्च आवृत्ति ट्यूब, माइक्रोवेव उपकरण इत्यादि जैसे क्षेत्रों में, समैरियम कोबाल्ट मैग्नेट सिस्टम सटीकता सुनिश्चित करने के लिए स्थिर चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, अपोलो 11 अंतरिक्ष यान के पोजिशनिंग उपकरणों ने चंद्रमा के बेहद कम तापमान वाले वातावरण के अनुकूल होने के लिए समैरियम कोबाल्ट मैग्नेट का उपयोग किया।

परमाणु उद्योग: परमाणु विखंडन के सुरक्षित उपयोग के लिए नियंत्रण वाल्व

 

समैरियम के आइसोटोप समैरियम-149 (एसएम-149) में अत्यधिक उच्च तापीय न्यूट्रॉन कैप्चर क्रॉस सेक्शन (42000 बार) है और यह परमाणु रिएक्टरों के लिए एक प्रमुख नियंत्रण सामग्री है।

न्यूट्रॉन अवशोषण: एसएम-149 अनियंत्रित श्रृंखला प्रतिक्रियाओं को रोकते हुए, न्यूट्रॉन को अवशोषित करके परमाणु प्रतिक्रियाओं की दर को नियंत्रित करता है। इसकी अवशोषण क्षमता कैडमियम जैसी पारंपरिक सामग्रियों से कहीं अधिक है, और इसका प्रदर्शन उच्च तापमान पर स्थिर है।
संरचनात्मक सामग्री: समैरियम मिश्र धातु का उपयोग रिएक्टर ढाल परतों के निर्माण के लिए किया जा सकता है, जो गामा किरणों और न्यूट्रॉन विकिरण को प्रभावी ढंग से अवरुद्ध करता है, कर्मियों और पर्यावरण की रक्षा करता है।

सामरिक महत्व: चीन द्वारा सामारियू जैसे दुर्लभ पृथ्वी पर निर्यात नियंत्रण लगाए जाने के बाद, सामारियू कोबाल्ट मैग्नेट की कमी के कारण यूएस एफ -35 उत्पादन लाइन ठप हो गई, और परमाणु पनडुब्बियों के उन्नयन में देरी हुई, जिससे पश्चिमी सैन्य आपूर्ति श्रृंखला की कमजोरी उजागर हुई। पेंटागन का 500 टन दुर्लभ पृथ्वी भंडार केवल अल्पकालिक आपात स्थितियों के लिए पर्याप्त है, जो परमाणु ऊर्जा सुरक्षा के क्षेत्र में समैरियम के रणनीतिक मूल्य को उजागर करता है।

चिकित्सा क्षेत्र: कैंसर दर्द के इलाज के लिए 'सटीक हथियार'

 

समैरियम का रेडियोधर्मी आइसोटोप समैरियम-153 (एसएम-153) चिकित्सा इमेजिंग और कैंसर के उपचार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

लाइ ज़िजुए नैन समैरियम इंजेक्शन: ओस्टोजेनिक हड्डी मेटास्टेसिस के कारण होने वाले दर्द का इलाज करने के लिए उपयोग किया जाता है, इसके उत्सर्जित बीटा कण सामान्य ऊतकों को नुकसान कम करते हुए कैंसर कोशिकाओं को लक्षित और नष्ट कर सकते हैं। नैदानिक ​​आंकड़े बताते हैं कि स्तन कैंसर, फेफड़ों के कैंसर और प्रोस्टेट कैंसर के अस्थि मेटास्टेसिस के लिए दवा की दर्द राहत दर 80% से अधिक है।
मेडिकल इमेजिंग: एसएम-153 हड्डी स्कैनिंग के माध्यम से ट्यूमर मेटास्टेस का पता लगाने के लिए एक ट्रेसर के रूप में कार्य करता है, जिससे डॉक्टरों को सटीक उपचार योजना विकसित करने में मदद मिलती है।
तकनीकी लाभ:शुद्ध समैरियमयौगिक चुंबकत्व खोए बिना 700 डिग्री से अधिक उच्च तापमान का सामना कर सकते हैं, जिससे तैयारी और भंडारण के दौरान दवाओं की स्थिरता सुनिश्चित होती है।

प्रकाशिकी और इलेक्ट्रॉनिक सामग्री: कार्यात्मक उन्नयन के लिए "एडिटिव्स"।

 

समैरियम यौगिक भौतिक गुणों में सुधार करके प्रकाशिकी और इलेक्ट्रॉनिक्स के क्षेत्र में तकनीकी नवाचार को बढ़ावा देते हैं।

लेज़र सामग्री: सामारिउ डोप्ड येट्रियम एल्युमीनियम गार्नेट (Sm: YAG) क्रिस्टल ठोस अवस्था लेज़रों का मुख्य घटक है, और इसकी उत्सर्जित 1.06 μ मीटर लेज़र तरंग दैर्ध्य चिकित्सा, औद्योगिक प्रसंस्करण और सैन्य निर्देशित ऊर्जा हथियारों के लिए उपयुक्त है। सामारियू की डोपिंग से लेजर दक्षता में 30% से अधिक सुधार हो सकता है।
ऑप्टिकल ग्लास: समैरियम ऑक्साइड (Sm ₂ O3) मिलाने से अपवर्तक सूचकांक (1.8 से ऊपर) बढ़ सकता है और ग्लास का घिसाव प्रतिरोध हो सकता है, जबकि ग्लास में विशेष पीले प्रतिदीप्ति गुण होते हैं, जिनका उपयोग माइक्रोस्कोप और टेलीस्कोप जैसे उच्च परिशुद्धता ऑप्टिकल उपकरणों के निर्माण के लिए किया जाता है।
पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक: एक योजक के रूप में सैमरियू ऑक्साइड सिरेमिक के सिंटरिंग और घनत्व में सुधार कर सकता है, उपयुक्त पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव पैदा कर सकता है, और सेंसर और अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

कैटेलिसिस और सिरेमिक उद्योग: दक्षता में सुधार के लिए बूस्टर

 

सामारिउ यौगिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं और सिरेमिक निर्माण में कुशल उत्प्रेरक प्रदर्शन प्रदर्शित करते हैं।

पेट्रोलियम शोधन: सामारियू आधारित उत्प्रेरक भारी तेल दरार को बढ़ावा दे सकते हैं, गैसोलीन की उपज को 10% -15% तक बढ़ा सकते हैं और सल्फर ऑक्साइड उत्सर्जन को कम कर सकते हैं।
हाइड्रोजन ऊर्जा भंडारण: लैंथेनम निकल मिश्र धातु (समैरियम युक्त) धातु हाइड्राइड बनाने के लिए बड़ी मात्रा में हाइड्रोजन गैस को अवशोषित कर सकता है, जिससे हाइड्रोजन ऊर्जा के सुरक्षित भंडारण और परिवहन की समस्या का समाधान होने की उम्मीद है।
सिरेमिक कैपेसिटर: समैरियम ऑक्साइड के साथ डोपिंग से सिरेमिक के ढांकता हुआ स्थिरांक बढ़ सकता है, ढांकता हुआ नुकसान कम हो सकता है, और यह उच्च आवृत्ति सर्किट और पल्स पावर सिस्टम के लिए उपयुक्त है।

उभरते क्षेत्र: तकनीकी प्रगति में सबसे आगे

 

प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, गुप्त सामग्री, सुपरकंडक्टिंग प्रौद्योगिकी और अन्य क्षेत्रों में समैरियम के संभावित अनुप्रयोग धीरे-धीरे उभर रहे हैं।

स्टील्थ सामग्री: सामारिउ आधारित मेटामटेरियल्स रडार तरंगों और अवरक्त विकिरण को नियंत्रित कर सकते हैं, लड़ाकू जेट/जहाजों के लिए रडार इन्फ्रारेड डुअल बैंड स्टील्थ प्राप्त कर सकते हैं, पारंपरिक अवशोषित सामग्रियों की बैंडविड्थ सीमाओं को तोड़ सकते हैं।
सुपरकंडक्टिंग तकनीक: समैरियम के कुछ यौगिक कम तापमान पर सुपरकंडक्टिविटी प्रदर्शित करते हैं, जो मैग्लेव ट्रेनों और क्वांटम कंप्यूटिंग के लिए एक भौतिक आधार प्रदान करते हैं।

हाइपरसोनिक मिसाइल: सैमरियू ऑक्साइड, एक उच्च तापमान प्रतिरोधी सिरेमिक एडिटिव के रूप में, 5 मैक की उड़ान गति पर मिसाइल की थर्मल सुरक्षा परत को क्षति से बचा सकता है।

 

सामरिउ, अपने अद्वितीय भौतिक और रासायनिक गुणों के साथ, पारंपरिक उद्योग को अत्याधुनिक तकनीक से जोड़ने वाला एक "पुल" बन गया है। उच्च तापमान वाले स्थायी चुम्बकों से लेकर परमाणु रिएक्टर नियंत्रण छड़ों तक, कैंसर दर्द उपचार दवाओं से लेकर लेजर क्रिस्टल तक, समैरियम का अनुप्रयोग मानव समाज के कई आयामों में चलता है। चीन के रणनीतिक नियंत्रण और दुर्लभ पृथ्वी संसाधनों के तकनीकी उन्नयन के साथ, सामारिउ की वैश्विक आपूर्ति श्रृंखला पैटर्न विकसित होता रहेगा, और प्रमुख क्षेत्रों में इसकी प्रमुख स्थिति और मजबूत होगी। भविष्य में, स्टील्थ सामग्री और सुपरकंडक्टिंग प्रौद्योगिकी जैसे उभरते क्षेत्रों में सफलताओं के साथ, समैरियम का संभावित मूल्य पूरी तरह से सामने आएगा।

की तैयारी के लिएशुद्ध समैरियम, धातु समैरियम को बेरियम या लैंथेनम के साथ समैरियम ऑक्साइड को कम करके तैयार किया जा सकता है।

सामारियू ऑक्साइड की अपचयन आसवन विधि: अपचयन आसवन विधि का लाभ यह है कि दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड का उपयोग सीधे कच्चे माल के रूप में किया जाता है, और अपचयन और आसवन प्रक्रियाएं एक साथ की जाती हैं, जिससे प्रक्रिया सरल हो जाती है। प्राप्त धातु उत्पादों की शुद्धता अधिक होती है। इसके अलावा, अपचयन आसवन से प्राप्त अवशेष भी एक दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड है, जिसे पुनर्चक्रित किया जा सकता है।

क्योंकि समैरियम में वाष्प का दबाव अधिक होता है, जबकि रिडक्टेंट लैंथेनम का वाष्प दबाव कम होता है। ला: 1754 डिग्री पर, वाष्प दबाव 1.33 Pa है; 2217 डिग्री पर, वाष्प दबाव 133.32 PaSm है; 722 डिग्री पर, वाष्प दबाव 1.33 Pa है; 964 डिग्री पर, वाष्प दबाव 133.32 Pa है; इसलिए, ऑक्साइड की लैंथेनम कमी आसवन विधि का उपयोग धातु समैरियम तैयार करने के लिए किया जा सकता है: 2La (l)+Sm2O3 (s) 1600La2O3 (s)+2Sm (g)। प्रतिक्रिया में उत्पादित सामारियू को वाष्पीकरण द्वारा रिएक्टर से हटाया जा सकता है, जो पूर्ण प्रतिक्रिया को बढ़ावा दे सकता है।

अपचयन आसवन प्रक्रिया में, H2O और CO2 के संभावित अवशोषण को दूर करने के लिए समैरियम ऑक्साइड को हवा में 15 घंटे के लिए 800 डिग्री पर गर्म करें। पिघले हुए धातु लैंथेनम को 1800 डिग्री पर लेथ कर धातु के चिप्स बनाएं। 550 ग्राम कैलक्लाइंड एसएम2ओ3 और 540 ग्राम ला मेटल चिप्स [अतिरिक्त 15% (द्रव्यमान अंश)] को मिलाएं, और इसे पिंड दबाव (9.8-49) × 107Pa] से गुजारें, इसे 6.4 सेमी के व्यास और 25.4 सेमी की लंबाई के साथ टा क्रूसिबल में डालें, और क्रूसिबल के ऊपरी भाग पर 20 सेमी टा कंडेनसर और एक टा बाफ़ल संलग्न करें। अत्यधिक ऑक्साइड कणों को बाहर निकलने से रोकें। डिवाइस को वैक्यूम इंडक्शन फर्नेस के उच्च तापमान क्षेत्र में रखें। जब सिस्टम को 0.1Pa से कम दबाव पर खाली कर दिया जाता है, तो यह गर्म होना शुरू हो जाता है। 2 घंटे के बाद, यह 1600 डिग्री के अधिकतम तापमान तक बढ़ जाता है, और अगले 2 घंटे तक इसी तापमान पर रहता है। तापमान को धीरे-धीरे बढ़ाना महत्वपूर्ण है, क्योंकि यदि तापमान बहुत तेजी से बढ़ता है, तो ला पिघल जाएगा और क्रूसिबल के नीचे चला जाएगा, जिससे अभिकारकों का संपर्क प्रभावित होगा। कम की गई धातु को प्रतिक्रिया क्षेत्र से बाहर आसवित किया जाता है और कंडेनसर पर संघनित किया जाता है। 98% की उपज के साथ लगभग 465 ग्राम सामारिउ प्राप्त किया जा सकता है। जब कंडेनसर का तापमान 300 ~ 500 डिग्री होता है, तो संघनित धातु में बड़े क्रिस्टलीय कण होते हैं और हवा में स्थिर होते हैं। हालाँकि, जब संघनन तापमान कम होता है, तो संघनित धातु के कण हवा में महीन और ज्वलनशील होते हैं। एक कमी आसवन से उत्पाद की शुद्धता 99.5% या उससे अधिक तक पहुंच सकती है, लेकिन इसमें अभी भी 10-6 के क्रम में सैकड़ों ला, ओ और एच शामिल हैं। पुनः आसवन या उर्ध्वपातन के बाद इन अशुद्धियों को और कम किया जा सकता है। ऊर्ध्वपातन तापमान 800 डिग्री है, और संघनन तापमान ~500 डिग्री है। अपचयन आसवन के लिए प्रयुक्त क्रूसिबल का उपयोग ऊर्ध्वपातन में किया जा सकता है। हालाँकि, क्रूसिबल को पहले से एसिड के साथ अचार किया जाना चाहिए और 1800 डिग्री पर वैक्यूम के तहत डीगैस किया जाना चाहिए।

खोज प्रक्रिया:शुद्ध समैरियमलैंथेनाइड तत्वों (दुर्लभ पृथ्वी तत्वों से संबंधित) में से एक है, जिसने 19वीं शताब्दी में रसायनज्ञों को उलझा दिया और भ्रमित कर दिया। इसका इतिहास 1803 में सेरियम की खोज से शुरू हुआ।

ऐसा माना जाता है कि सेरियम में अन्य धातुएँ होती हैं। कार्ल मोसेंडर ने 1839 में इससे लैंथेनम और डिडिमियम प्राप्त करने का दावा किया था, लेकिन डिडिमियम वास्तव में प्रेजोडायमियम और नियोडिमियम का मिश्रण है। 1879 में, पॉल ¦ मील लेकोक डी बोइसबौड्रन ने फिर से नाइओबियम येट्रियम अयस्कों से डिडिमियम निकाला। बाद में, उन्होंने नाइट्रिक एसिड डिडिमियम का घोल बनाया और इसमें अमोनियम हाइड्रॉक्साइड मिलाया। यह पाया गया कि तलछट का निर्माण दो चरणों में हुआ था। उन्होंने पहले जमा पर ध्यान केंद्रित किया और उसके स्पेक्ट्रम को मापा, और निष्कर्ष निकाला कि यह एक नया तत्व समैरियम था। (वास्तव में, युरोपियम 1901 में समैरियम में पाया गया था)

खनिज वितरण: मोनाज़ाइट रेत में अन्य दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के साथ सह-अस्तित्व होता है। मोनाजाइट में मौजूद दुर्लभ पृथ्वी तत्व, साथ ही कैल्शियम और थोरियम, भारत और ब्राजील की नदी रेत और फ्लोरिडा की तटीय नदी रेत में वितरित किए जाते हैं। मोनाज़ाइट रेत में दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का द्रव्यमान अंश आमतौर पर 50% होता है, जिसमें समैरियम 2.8% होता है। इसके अलावा, बास्टनेसाइट में समैरियम भी मौजूद है, जो ज्यादातर दक्षिणी कैलिफोर्निया में वितरित होता है। समैरियम को उसके खनिजों से अलग करने के लिए आयन एक्सचेंज तकनीक की आवश्यकता है।

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