W space operze Franka Herberta „Dunes” cenna naturalna substancja zwana „mieszanką przypraw” obdarza ludzi zdolnością do nawigacji po rozległym wszechświecie, aby stworzyć międzygwiezdną cywilizację. W prawdziwym życiu na Ziemi grupa naturalnych metali zwanych pierwiastkami ziem rzadkich umożliwiła powstanie nowoczesnej technologii. Popyt na te kluczowe komponenty niemal wszystkich nowoczesnych produktów elektronicznych gwałtownie rośnie.
Ziemie rzadkiespełniają tysiące różnych potrzeb – na przykład cer jest używany jako katalizator do rafinacji ropy naftowej, podczas gdygadolinpułapki neutronów w reaktorach jądrowych. Ale najbardziej widoczna zdolność tych pierwiastków leży w ich luminescencji i magnetyzmie.
Polegamy na pierwiastkach ziem rzadkich, aby barwić ekrany naszych smartfonów, używamy fluorescencji, aby pokazać autentyczność banknotów euro i przesyłać sygnały na dnie morza za pomocą kabli światłowodowych. Są one również niezbędne do produkcji jednych z najsilniejszych i najbardziej niezawodnych magnesów na świecie. Generują fale dźwiękowe w słuchawkach, wzmacniają cyfrowe informacje w kosmosie i zmieniają trajektorię pocisków termicznych. Pierwiastki ziem rzadkich promują również rozwój zielonych technologii, takich jak energia wiatrowa i pojazdy elektryczne, a nawet mogą produkować nowe komponenty komputera kwantowego. Stephen Boyd, chemik syntetyczny i niezależny konsultant, powiedział: „Ta lista jest nieskończona. Są wszędzie
Pierwiastki ziem rzadkich to lantanowce lutetowe i 14 pierwiastków pomiędzy lantanem aitr, które często występują w tym samym złożu i mają właściwości chemiczne podobne do lantanowców. Te szare do srebrnych metale mają zazwyczaj plastyczność i wysokie temperatury topnienia i wrzenia. Ich sekretna siła tkwi w elektronach. Wszystkie atomy mają jądro otoczone elektronami, które znajdują się w regionie zwanym orbitą. Elektrony na orbicie najdalszej od jądra to elektrony walencyjne, które uczestniczą w reakcjach chemicznych i tworzą wiązania z innymi atomami.
Większość lantanowców ma inną ważną grupę elektronów, zwaną „elektronami f”, które znajdują się w złotej strefie w pobliżu elektronu walencyjnego, ale nieco bliżej jądra. Ana de Bettencourt Dias, chemik nieorganiczny z University of Nevada, Reno, powiedziała: „To właśnie te elektrony f powodują właściwości magnetyczne i luminescencyjne pierwiastków ziem rzadkich”.
Pierwiastki ziem rzadkich to grupa 17 pierwiastków (oznaczonych na niebiesko w układzie okresowym). Podzbiór pierwiastków ziem rzadkich nazywa się lantanowcami (lutet, Lu, plus linia kierowana przezlantan, La). Każdy pierwiastek zawiera powłokę, zwykle zawierającą f elektronów, co sprawia, że te pierwiastki mają właściwości magnetyczne i świetlne.
Czas publikacji: 05-07-2023