Co jestziemia rzadka?
Historia ludzkości sięga ponad 200 lat od odkrycia pierwiastków ziem rzadkich w 1794 r. Ponieważ w tamtym czasie znaleziono niewiele minerałów ziem rzadkich, metodą chemiczną można było otrzymać tylko niewielką ilość tlenków nierozpuszczalnych w wodzie. Historycznie rzecz biorąc, takie tlenki zwyczajowo nazywano „ziemią”, stąd nazwa ziem rzadkich.
W rzeczywistości minerały ziem rzadkich nie są rzadkie w przyrodzie. Ziem rzadkich nie jest ziemia, ale typowy pierwiastek metalowy. Jego aktywny typ ustępuje tylko metalom alkalicznym i metalom ziem alkalicznych. Mają większą zawartość w skorupie niż zwykła miedź, cynk, cyna, kobalt i nikiel.
Obecnie pierwiastki ziem rzadkich są szeroko stosowane w różnych dziedzinach, takich jak elektronika, petrochemia, metalurgia itp. Niemal co 3-5 lat naukowcom udaje się odkryć nowe zastosowania pierwiastków ziem rzadkich, a na sześć wynalazków nie da się tego zrobić bez pierwiastków ziem rzadkich.
Chiny są bogate w minerały ziem rzadkich i zajmują pierwsze miejsca w trzech światowych rankingach: rezerw, skali produkcji i wielkości eksportu. Jednocześnie Chiny są także jedynym krajem, który może dostarczyć wszystkie 17 metali ziem rzadkich, zwłaszcza średnie i ciężkie metale ziem rzadkich, o niezwykle istotnych zastosowaniach wojskowych.
Skład pierwiastków ziem rzadkich
Pierwiastki ziem rzadkich składają się z pierwiastków lantanowców w układzie okresowym pierwiastków chemicznych:lantan(La),cer(Ce),prazeodym(Pr),neodym(Nd), promet (Pm),samar(Sm),europ(UE),gadolin(Gd),terb(TB),dysproz(D),holm(Ho),erb(Eee),tul(Tm),iterb(Yb),lutet(Lu) i dwa pierwiastki blisko spokrewnione z lantanowcami:skand(Sc) iitr(Y).
Nazywa się toRzadka Ziemia, w skrócie Ziemia Rzadka.
Klasyfikacja pierwiastków ziem rzadkich
Klasyfikacja według właściwości fizycznych i chemicznych pierwiastków:
Lekkie pierwiastki ziem rzadkich:skand, itr, lantan, cer, prazeodym, neodym, promet, samar, europ
Ciężkie pierwiastki ziem rzadkich:gadolin, terb, dysproz, holm, erb, tul, iterb, lutet
Klasyfikacja według cech minerałów:
Grupa ceru:lantan, cer, prazeodym, neodym, promet, samar, europ
Grupa itru:gadolin, terb, dysproz, holm, erb, tul, iterb, lutet, skand, itr
Klasyfikacja według separacji ekstrakcyjnej:
Lekka ziemia rzadka (ekstrakcja słabej kwasowości P204): lantan, cer, prazeodym, neodym
Średnio rzadkie pierwiastki ziem rzadkich (ekstrakcja niskokwasowa P204):samar, europ, gadolin, terb, dysproz
Ciężka pierwiastek ziem rzadkich (ekstrakcja kwasem w P204):holm, erb, tul, iterb, lutet, itr
Właściwości pierwiastków ziem rzadkich
Ponad 50 funkcji pierwiastków ziem rzadkich jest związanych z ich unikalną strukturą elektronową 4f, co czyni je szeroko stosowanymi zarówno w tradycyjnych materiałach, jak i w nowych, zaawansowanych technologicznie dziedzinach materiałów.
Orbita elektronowa 4f
1. Właściwości fizyczne i chemiczne
★ Ma oczywiste właściwości metaliczne; Jest srebrnoszary, z wyjątkiem prazeodymu i neodymu, wydaje się jasnożółty
★ Bogate kolory tlenków
★ Tworzą stabilne związki z niemetalami
★ Metal żywy
★ Łatwo utlenia się w powietrzu
2 Właściwości optoelektroniczne
★ Niewypełniona podwarstwa 4f, w której elektrony 4f są ekranowane przez elektrony zewnętrzne, co skutkuje różnymi warunkami widmowymi i poziomami energii
Kiedy elektrony 4f przechodzą, mogą absorbować lub emitować promieniowanie o różnych długościach fal, od ultrafioletu, światła widzialnego po podczerwień, dzięki czemu nadają się jako materiały luminescencyjne
★ Dobra przewodność, możliwość przygotowania metali ziem rzadkich metodą elektrolizy
Rola elektronów 4f pierwiastków ziem rzadkich w nowych materiałach
1. Materiały wykorzystujące funkcje elektroniczne 4f
★ Układ spinów elektronów 4f:objawia się silnym magnetyzmem – nadaje się do stosowania jako materiały z magnesami trwałymi, materiały do obrazowania MRI, czujniki magnetyczne, nadprzewodniki itp.
★ 4f orbitalne przejście elektronów: przejawiające się właściwościami luminescencyjnymi – odpowiednie do stosowania jako materiały luminescencyjne, takie jak luminofory, lasery na podczerwień, wzmacniacze światłowodowe itp.
Przejścia elektroniczne w paśmie przewodnika poziomu energii 4f: objawiające się właściwościami barwiącymi – odpowiednie do barwienia i odbarwiania elementów typu hot spot, pigmentów, olejów ceramicznych, szkła itp.
2 jest pośrednio powiązany z elektronem 4f, wykorzystując promień jonowy, ładunek i właściwości chemiczne
★ Charakterystyka nuklearna:
Mały przekrój absorpcji neutronów termicznych – odpowiedni do stosowania jako materiały konstrukcyjne reaktorów jądrowych itp.
Duży przekrój absorpcji neutronów – odpowiedni do materiałów osłonowych reaktorów jądrowych itp.
★ Ziemia rzadka Promień jonowy, ładunek, właściwości fizyczne i chemiczne:
Wady sieci, podobny promień jonowy, właściwości chemiczne, różne ładunki – odpowiednie do ogrzewania, katalizatora, elementu czujnikowego itp.
Specyfika strukturalna – nadaje się do stosowania jako materiały katodowe ze stopów magazynujących wodór, materiały pochłaniające mikrofale itp
Właściwości elektrooptyczne i dielektryczne – odpowiednie do stosowania jako materiały modulujące światło, przezroczysta ceramika itp
Czas publikacji: 6 lipca 2023 r