Ce estepământ rar?
Ființele umane au o istorie de peste 200 de ani de la descoperirea pământurilor rare în 1794. Deoarece la acea vreme se găseau puține minerale de pământuri rare, doar o cantitate mică de oxizi insolubili în apă putea fi obținută prin metode chimice. Din punct de vedere istoric, acești oxizi erau numiți în mod obișnuit „pământuri”, de unde și denumirea de pământuri rare.
De fapt, mineralele de pământuri rare nu sunt rare în natură. Pământurile rare nu sunt pământuri, ci un element metalic tipic. Tipul lor activ este al doilea după metalele alcaline și metalele alcalino-pământoase. Acestea au un conținut mai mare în scoarță decât cuprul, zincul, staniul, cobaltul și nichelul obișnuite.
În prezent, pământurile rare au fost utilizate pe scară largă în diverse domenii, cum ar fi electronica, petrochimia, metalurgia etc. Aproape la fiecare 3-5 ani, oamenii de știință reușesc să descopere noi utilizări pentru pământurile rare, iar din fiecare șase invenții, nu se poate lipsi de pământurile rare.
China este bogată în minerale din pământuri rare, clasându-se pe primul loc în trei clasamente mondiale: rezerve, scară de producție și volum de export. În același timp, China este și singura țară care poate furniza toate cele 17 metale din pământuri rare, în special pământuri rare medii și grele cu aplicații militare extrem de importante.
Compoziția elementelor de pământuri rare
Elementele de pământuri rare sunt compuse din elemente lantanide din tabelul periodic al elementelor chimice:lantan(La),ceriu(Ce),praseodim(Pr),neodim(Nd), prometiu (Pm),samariu(Sm),europiu(UE),gadoliniu(Dumnezeu),terbiu(Tu)disprosiu(Dy),holmiu(Ho),erbiu(Er),tuliu(Tm),yterbiu(Yb),lutețiu(Lu) și două elemente strâns înrudite cu lantanida:scandiu(Sc) șiytriu(Y).
Se numeștePământ rar, prescurtat ca Pământ Rar.
Clasificarea elementelor de pământuri rare
Clasificarea elementelor după proprietățile fizice și chimice:
Elemente ușoare de pământuri rare:scandiu, ytriu, lantan, ceriu, praseodim, neodim, prometiu, samariu, europiu
Elemente grele de pământuri rare:gadoliniu, terbiu, disproziu, holmiu, erbiu, tuliu, iterbiu, lutetiu
Clasificate după caracteristicile mineralelor:
Grupa ceriu:lantan, ceriu, praseodim, neodim, prometiu, samariu, europiu
Grupa ytriului:gadoliniu, terbiu, disproziu, holmiu, erbiu, tuliu, iterbiu, lutetiu, scandiu, ytriu
Clasificare prin separare prin extracție:
Pământ rar ușor (extracție cu aciditate slabă P204)lantan, ceriu, praseodim, neodim
Pământuri rare medii (extracție cu aciditate scăzută P204):samariu, europiu, gadoliniu, terbiu, disprosiu
Pământuri rare grele (extracție acidă în P204):holmiu, erbiu, tuliu, iterbiu, lutetiu, ytriu
Proprietățile elementelor de pământuri rare
Peste 50 de funcții ale elementelor de pământuri rare sunt legate de structura lor electronică 4f unică, ceea ce le face utilizate pe scară largă atât în materialele tradiționale, cât și în domeniile materialelor noi de înaltă tehnologie.
Orbita electronică 4f
1. Proprietăți fizice și chimice
★ Are proprietăți metalice evidente; Este gri argintiu, cu excepția praseodimului și neodimului, care au un aspect galben deschis
★ Culori bogate în oxid
★ Formează compuși stabili cu nemetale
★ Metal plin de viață
★ Ușor de oxidat în aer
2 Proprietăți optoelectronice
★ Substrat 4f neumplut, unde electronii 4f sunt protejați de electronii exteriori, rezultând diverși termeni spectrali și niveluri de energie
Când electronii 4f trec prin tranziție, aceștia pot absorbi sau emite radiații de diferite lungimi de undă, de la ultraviolet, vizibil până la infraroșu, ceea ce îi face potriviți ca materiale luminescente.
★ Conductivitate bună, capabilă să prepare metale din pământuri rare prin metoda electrolizei
Rolul electronilor 4f ai elementelor de pământuri rare în materialele noi
1. Materiale care utilizează caracteristici electronice 4f
★ Aranjament de spin electronic 4f:manifestat ca magnetism puternic – potrivit pentru utilizare ca materiale magnetice permanente, materiale pentru imagistica RMN, senzori magnetici, supraconductori etc.
★ Tranziția electronică orbitală 4f: manifestate ca proprietăți luminescente – potrivite pentru utilizare ca materiale luminescente, cum ar fi fosfor, lasere cu infraroșu, amplificatoare cu fibră etc.
Tranziții electronice în banda de ghidare a nivelului de energie 4f: manifestate ca proprietăți de colorare - potrivite pentru colorarea și decolorarea componentelor punctului fierbinte, pigmenților, uleiurilor ceramice, sticlei etc.
2 este indirect legat de electronul 4f, folosind raza ionică, sarcina și proprietățile chimice
★ Caracteristici nucleare:
Secțiune transversală mică de absorbție a neutronilor termici – potrivită pentru utilizarea ca materiale structurale ale reactoarelor nucleare etc.
Secțiune transversală mare de absorbție a neutronilor – potrivită pentru materialele de ecranare ale reactoarelor nucleare etc.
★ Pământuri rare, rază ionică, sarcină, proprietăți fizice și chimice:
Defecte de rețea, rază ionică similară, proprietăți chimice, sarcini diferite – potrivite pentru încălzire, catalizator, element senzorial etc.
Specificitate structurală - potrivită pentru utilizare ca materiale catodice din aliaje de stocare a hidrogenului, materiale de absorbție a microundelor etc.
Proprietăți electrooptice și dielectrice – potrivite pentru utilizare ca materiale de modulare a luminii, ceramică transparentă etc.
Data publicării: 06 iulie 2023