Što jerijetka zemlja?
Ljudska bića imaju povijest dužu od 200 godina od otkrića rijetkih zemalja 1794. godine. Budući da je u to vrijeme bilo malo minerala rijetkih zemalja, samo se mala količina oksida netopivih u vodi mogla dobiti kemijskom metodom.Povijesno su se takvi oksidi obično nazivali "zemlja", otuda i naziv rijetke zemlje.
Zapravo, minerali rijetkih zemalja nisu rijetki u prirodi.Rijetka zemlja nije zemlja, već tipičan metalni element.Njegov aktivni tip je tek drugi nakon alkalnih metala i zemnoalkalijskih metala.Imaju više sadržaja u kori od uobičajenog bakra, cinka, kositra, kobalta i nikla.
Trenutno se rijetke zemlje naširoko koriste u raznim područjima kao što su elektronika, petrokemija, metalurgija itd. Gotovo svakih 3-5 godina znanstvenici mogu otkriti nove upotrebe rijetkih zemalja, a od svakih šest izuma jedan ne može bez rijetkih zemalja.
Kina je bogata mineralima rijetkih zemalja, zauzimajući prvo mjesto u tri svjetske ljestvice: rezerve, opseg proizvodnje i obujam izvoza.U isto vrijeme, Kina je također jedina zemlja koja može osigurati svih 17 metala rijetke zemlje, posebno srednje i teške metale rijetke zemlje s izrazito istaknutom vojnom primjenom.
Sastav elemenata rijetke zemlje
Elementi rijetkih zemalja sastoje se od lantanoidnih elemenata u periodnom sustavu kemijskih elemenata:lantan(La),cerij(Ce),praseodim(Pr),neodimijski(Nd), prometij (Pm),samarij(Sm),europij(Eu),gadolinij(Bg),terbij(Tb),disprozij(Dy),holmij(Ho),erbij(er),tulij(Tm),iterbij(Yb),lutecij(Lu) i dva elementa blisko povezana s lantanidom:skandij(Sc) iitrij(Y).
To se zoveRijetke zemlje, skraćeno Rare Earth.
Klasifikacija elemenata rijetkih zemalja
Klasificirani prema fizičkim i kemijskim svojstvima elemenata:
Lagani elementi rijetke zemlje:skandij, itrij, lantan, cerij, prazeodim, neodim, prometij, samarij, europij
Teški elementi rijetke zemlje:gadolinij, terbij, disprozij, holmij, erbij, tulij, iterbij, lutecij
Klasificirano prema svojstvima minerala:
Skupina cerija:lantan, cerij, prazeodim, neodim, prometij, samarij, europij
Itrijeva skupina:gadolinij, terbij, disprozij, holmij, erbij, tulij, iterbij, lutecij, skandij, itrij
Klasifikacija odvajanjem ekstrakcije:
Laka rijetka zemlja (P204 ekstrakcija slabe kiselosti): lantan, cerij, praseodim, neodim
Srednje rijetka zemlja (P204 ekstrakcija niske kiselosti):samarij, europij, gadolinij, terbij, disprozij
Teška rijetka zemlja (ekstrakcija kiselosti u P204):holmij, erbij, tulij, iterbij, lutecij, itrij
Svojstva elemenata rijetkih zemalja
Više od 50 funkcija elemenata rijetke zemlje povezano je s njihovom jedinstvenom 4f elektroničkom strukturom, što ih čini naširoko korištenim u tradicionalnim materijalima i visokotehnološkim poljima novih materijala.
4f elektronska orbita
1. Fizička i kemijska svojstva
★ Ima očita metalna svojstva;Srebrno je siva, osim prazeodimija i neodimija, izgleda svijetložuto
★ Bogate oksidne boje
★ Tvore stabilne spojeve s nemetalima
★ Metalno živo
★ Lako oksidira na zraku
2 Optoelektronička svojstva
★ Neispunjeni 4f podsloj, gdje su 4f elektroni zaštićeni vanjskim elektronima, što rezultira različitim spektralnim terminima i razinama energije
Kada 4f elektroni prelaze, oni mogu apsorbirati ili emitirati zračenje različitih valnih duljina od ultraljubičastog, vidljivog do infracrvenog područja, što ih čini prikladnim kao luminiscentni materijali
★ Dobra vodljivost, sposoban za pripremu rijetkih zemnih metala metodom elektrolize
Uloga 4f elektrona elemenata rijetkih zemalja u novim materijalima
1. Materijali koji koriste 4f elektroničke značajke
★ 4f raspored spina elektrona:očituje se kao jaki magnetizam – pogodan za upotrebu kao materijali s trajnim magnetima, materijali za MRI slike, magnetski senzori, supravodiči itd.
★ 4f orbitalni prijelaz elektrona: očituje se kao luminiscentna svojstva – prikladno za upotrebu kao luminiscentni materijali kao što su fosfori, infracrveni laseri, vlaknasta pojačala itd.
Elektronski prijelazi u pojasu vodiča razine energije 4f: očituju se kao svojstva bojanja – prikladno za bojanje i obezbojenje 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 termalnih neutrona – pogodan za upotrebu kao strukturni materijali nuklearnih reaktora itd.
Veliki presjek apsorpcije neutrona – pogodan za materijale za zaštitu nuklearnih reaktora itd.
★ Ionski radijus, naboj, fizikalna i kemijska svojstva rijetke zemlje:
Defekti rešetke, sličan ionski radijus, kemijska svojstva, različiti naboji – pogodni za grijanje, katalizator, senzorni element itd.
Strukturna specifičnost – pogodna za upotrebu kao katodni materijali legure za pohranu vodika, materijali za mikrovalnu apsorpciju itd.
Elektrooptička i dielektrična svojstva – pogodna za upotrebu kao materijali za modulaciju svjetlosti, prozirna keramika itd
Vrijeme objave: 6. srpnja 2023