Što jerijetka zemlja?
Čovječanstvo ima povijest dugu preko 200 godina, od otkrića rijetkih zemalja 1794. godine. Budući da je u to vrijeme bilo malo rijetkih zemalja, kemijskom metodom mogla se dobiti samo mala količina oksida netopivih u vodi. Povijesno gledano, takvi su se oksidi obično nazivali "zemlja", otuda i naziv rijetka zemlja.
Zapravo, rijetki zemni minerali nisu rijetki u prirodi. Rijetki zemni elementi nisu zemlja, već tipičan metalni element. Njihov aktivni tip je odmah iza alkalijskih i zemnoalkalijskih metala. U kori imaju veći sadržaj od običnog bakra, cinka, kositra, kobalta i nikla.
Trenutno se rijetke zemlje široko koriste u raznim područjima kao što su elektronika, petrokemija, metalurgija itd. Gotovo svakih 3-5 godina znanstvenici uspijevaju otkriti nove načine korištenja rijetkih zemalja, a od svakih šest izuma ne može se bez rijetkih zemalja.
Kina je bogata rijetkim zemnim mineralima, zauzimajući prvo mjesto na tri svjetske ljestvice: rezerve, opseg proizvodnje i obujam izvoza. Istovremeno, Kina je i jedina zemlja koja može osigurati svih 17 rijetkih zemnih metala, posebno srednje i teške rijetke zemne metale s izuzetno istaknutom vojnom primjenom.
Sastav rijetkih zemnih elemenata
Rijetkozemni elementi sastavljeni su od lantanoidnih elemenata u periodnom sustavu kemijskih elemenata:lantan(La),cerij(Ce),prazeodim(Pr),neodimij(Nd), prometij (Pm),samarij(Sm),europij(Eu),gadolinij(Bog),terbij(Tb),disprozij(Dy),holmij(Ho),erbij(Er),tulij(Tm),iterbij(Yb),lutecij(Lu) i dva elementa blisko povezana s lantanidom:skandij(Zn.) iitrij(D).
Zove seRijetka zemlja, skraćeno Rijetka Zemlja.
Klasifikacija rijetkih zemnih elemenata
Klasificirani prema fizikalnim i kemijskim svojstvima elemenata:
Laki rijetki zemni elementi:skandij, itrij, lantan, cerij, prazeodim, neodim, prometij, samarij, europij
Teški rijetki zemni elementi:gadolinij, terbij, disprozij, holmij, erbij, tulij, iterbij, lutecij
Klasificirano prema mineralnim karakteristikama:
Cerijeva skupina:lantan, cerij, prazeodimij, neodimij, prometij, samarij, europij
Itrijeva skupina:gadolinij, terbij, disprozij, holmij, erbij, tulij, iterbij, lutecij, skandij, itrij
Klasifikacija ekstrakcijskom separacijom:
Lagane rijetke zemlje (ekstrakcija P204 slabe kiselosti)lantan, cerij, prazeodimij, neodimij
Srednje rijetke zemlje (ekstrakcija P204 niske kiselosti):samarij, europij, gadolinij, terbij, disprozij
Teški rijetki zemni elementi (ekstrakcija kiselosti u P204):holmij, erbij, tulij, iterbij, lutecij, itrij
Svojstva rijetkih zemnih elemenata
Više od 50 funkcija rijetkih zemnih elemenata povezano je s njihovom jedinstvenom 4f elektroničkom strukturom, što ih čini široko korištenima i u tradicionalnim materijalima i u područjima visokotehnoloških novih materijala.
4f elektronska orbita
1. Fizikalna i kemijska svojstva
★ Ima očita metalna svojstva; Srebrno je sive boje, osim prazeodima i neodima, izgleda svijetložuto
★ Bogate oksidne boje
★ Tvore stabilne spojeve s nemetalima
★ Živahni metal
★ Lako oksidira na zraku
2 Optoelektronička svojstva
★ Nepopunjeni 4f podsloj, gdje su 4f elektroni zaštićeni vanjskim elektronima, što rezultira različitim spektralnim članovima i energetskim razinama
Kada 4f elektroni prijeđu, mogu apsorbirati ili emitirati zračenje različitih valnih duljina od ultraljubičastog, vidljivog do infracrvenog područja, što ih čini pogodnim kao luminiscentni materijali.
★ Dobra vodljivost, sposobna za pripremu rijetkih zemnih metala metodom elektrolize
Uloga 4f elektrona rijetkih zemnih elemenata u novim materijalima
1. Materijali koji koriste 4f elektroničke značajke
★ 4f raspored spina elektrona:manifestira se kao jaki magnetizam – pogodan za upotrebu kao materijali za permanentne magnete, materijali za MRI snimanje, magnetski senzori, supravodiči itd.
★ 4f orbitalni elektronski prijelazmanifestiraju se kao luminiscentna svojstva – pogodno za upotrebu kao luminiscentni materijali poput fosfora, infracrvenih lasera, vlaknastih pojačala itd.
Elektronski prijelazi u vodećem pojasu energetske razine 4f: manifestiraju se kao svojstva bojenja – pogodni za bojenje i uklanjanje boje komponenti vrućih točaka, pigmenata, keramičkih ulja, stakla itd.
2 je neizravno povezan s 4f elektronom, koristeći ionski radijus, naboj i kemijska svojstva
★ Nuklearne karakteristike:
Mali presjek apsorpcije toplinskih neutrona – pogodan za upotrebu kao konstrukcijski materijali nuklearnih reaktora itd.
Veliki presjek apsorpcije neutrona – pogodan za zaštitne materijale nuklearnih reaktora itd.
★ Ionski radijus, naboj, fizikalna i kemijska svojstva rijetkih zemalja:
Defekti rešetke, sličan ionski radijus, kemijska svojstva, različiti naboji – pogodno za grijanje, katalizator, osjetilni element itd.
Strukturna specifičnost – pogodna za upotrebu kao katodni materijali od legura za pohranu vodika, materijali za mikrovalnu apsorpciju itd.
Elektrooptička i dielektrična svojstva – pogodno za upotrebu kao materijali za modulaciju svjetlosti, prozirna keramika itd.
Vrijeme objave: 06.07.2023.