Kaj jeredke zemlje?
Človeška bitja imajo več kot 200-letno zgodovino od odkritja redkih zemelj leta 1794. Ker je bilo takrat najdenih malo mineralov redkih zemelj, je bilo mogoče s kemično metodo pridobiti le majhno količino v vodi netopnih oksidov. V zgodovini so takšne okside običajno imenovali "zemlja", od tod tudi ime redke zemlje.
Pravzaprav minerali redkih zemelj v naravi niso redki. Redka zemlja ni zemlja, ampak tipičen kovinski element. Njegov aktivni tip je takoj za alkalijskimi in zemeljskoalkalijskimi kovinami. V skorji imajo večjo vsebnost kot običajni baker, cink, kositer, kobalt in nikelj.
Trenutno se redke zemlje pogosto uporabljajo na različnih področjih, kot so elektronika, petrokemikalija, metalurgija itd. Skoraj vsakih 3-5 let lahko znanstveniki odkrijejo nove uporabe redkih zemelj in od vsakih šestih izumov eden ne more narediti brez redkih zemelj.
Kitajska je bogata z redkimi zemeljskimi minerali in je na prvem mestu na treh svetovnih lestvicah: zaloge, obseg proizvodnje in obseg izvoza. Hkrati je Kitajska tudi edina država, ki lahko zagotovi vseh 17 redkih zemeljskih kovin, zlasti srednje in težke redke zemlje z izjemno vidno vojaško uporabo.
Sestava elementov redkih zemelj
Elementi redkih zemelj so sestavljeni iz lantanoidnih elementov v periodnem sistemu kemičnih elementov:lantan(La),cerij(Ce),prazeodim(Pr),neodim(Nd), prometij (Pm),samarij(Sm),evropij(Eu),gadolinij(Gd),terbij(Tb),disprozij(Dy),holmij(Ho),erbij(er),tulij(Tm),iterbij(Yb),lutecij(Lu) in dva elementa, tesno povezana z lantanidom:skandij(Sc) initrij(Y).
Imenuje seRedka zemlja, skrajšano kot Rare Earth.
Razvrstitev elementov redkih zemelj
Razvrščeni glede na fizikalne in kemijske lastnosti elementov:
Lahki redkozemeljski elementi:skandij, itrij, lantan, cerij, prazeodim, neodim, prometij, samarij, evropij
Težki redkozemeljski elementi:gadolinij, terbij, disprozij, holmij, erbij, tulij, iterbij, lutecij
Razvrščeno po lastnostih mineralov:
skupina cerija:lantan, cerij, prazeodim, neodim, prometij, samarij, evropij
Itrijeva skupina:gadolinij, terbij, disprozij, holmij, erbij, tulij, iterbij, lutecij, skandij, itrij
Razvrstitev po ekstrakcijski ločitvi:
Lahka redka zemlja (P204 ekstrakcija šibke kislosti): lantan, cerij, prazeodim, neodim
Srednje redke zemlje (P204 ekstrakcija nizke kislosti):samarij, evropij, gadolinij, terbij, disprozij
Težka redka zemlja (ekstrakcija kislosti v P204):holmij, erbij, tulij, iterbij, lutecij, itrij
Lastnosti elementov redkih zemelj
Več kot 50 funkcij elementov redkih zemelj je povezanih z njihovo edinstveno elektronsko strukturo 4f, zaradi česar se široko uporabljajo tako v tradicionalnih materialih kot na področjih novih visokotehnoloških materialov.
4f elektronska orbita
1. Fizikalne in kemijske lastnosti
★ ima očitne kovinske lastnosti; Je srebrno sive barve, razen prazeodimija in neodimija je videti svetlo rumeno
★ Bogate oksidne barve
★ Tvorijo stabilne spojine z nekovinami
★ Metal živahno
★ Enostavno oksidira na zraku
2 Optoelektronske lastnosti
★ Nezapolnjena podplast 4f, kjer so elektroni 4f zaščiteni z zunanjimi elektroni, kar ima za posledico različne spektralne izraze in energijske ravni
Ko 4f elektroni prehajajo, lahko absorbirajo ali oddajajo sevanje različnih valovnih dolžin od ultravijoličnega, vidnega do infrardečega območja, zaradi česar so primerni kot luminiscenčni materiali
★ Dobra prevodnost, zmožnost priprave redkih zemeljskih kovin z metodo elektrolize
Vloga 4f elektronov elementov redkih zemelj v novih materialih
1.Materiali, ki uporabljajo elektronske funkcije 4f
★ 4f vrtenje elektronov:kaže kot močan magnetizem – primeren za uporabo kot materiali s trajnimi magneti, materiali za slikanje MRI, magnetni senzorji, superprevodniki itd.
★ 4f orbitalni prehod elektronov: kaže se kot luminiscenčne lastnosti – primerno za uporabo kot luminiscenčni materiali, kot so fosforji, infrardeči laserji, ojačevalniki vlaken itd.
Elektronski prehodi v vodilnem pasu nivoja energije 4f: kažejo se kot barvne lastnosti – primerni za barvanje in razbarvanje komponent vročih točk, pigmentov, keramičnih olj, stekla itd.
2 je posredno povezan z elektronom 4f z uporabo ionskega polmera, naboja in kemijskih lastnosti
★ Jedrske značilnosti:
Majhen presek absorpcije toplotnih nevtronov – primeren za uporabo kot strukturni material jedrskih reaktorjev itd.
Velik presek absorpcije nevtronov – primeren za zaščitne materiale jedrskih reaktorjev itd.
★ Ionski polmer redkih zemelj, naboj, fizikalne in kemijske lastnosti:
Napake v mreži, podoben ionski polmer, kemijske lastnosti, različni naboji – primerni za ogrevanje, katalizator, zaznavni element itd.
Strukturna specifičnost – primerna za uporabo kot katodni materiali zlitin za shranjevanje vodika, materiali za absorpcijo mikrovalov itd.
Elektrooptične in dielektrične lastnosti – primerne za uporabo kot materiali za modulacijo svetlobe, prozorna keramika itd
Čas objave: 6. julij 2023