Kas yraretųjų žemių?
Žmonija gyvuoja jau daugiau nei 200 metų nuo retųjų žemių atradimo 1794 m. Kadangi tuo metu retųjų žemių mineralų buvo rasta nedaug, cheminiu būdu buvo galima gauti tik nedidelį kiekį vandenyje netirpių oksidų. Istoriškai tokie oksidai paprastai buvo vadinami „žeme“, iš čia ir kilo retųjų žemių pavadinimas.
Iš tiesų retųjų žemių mineralai gamtoje nėra reti. Retosios žemės nėra žemės, o tipiškas metalinis elementas. Jų aktyvusis tipas yra antras pagal aktyvumą po šarminių metalų ir šarminių žemių metalų. Jų yra daugiau plutoje nei įprasto vario, cinko, alavo, kobalto ir nikelio.
Šiuo metu retieji žemių elementai plačiai naudojami įvairiose srityse, tokiose kaip elektronika, naftos chemija, metalurgija ir kt. Beveik kas 3–5 metus mokslininkai sugeba atrasti naujų retųjų žemių panaudojimo būdų, ir iš šešių išradimų nė vienas neapsieina be retųjų žemių elementų.
Kinija turtinga retųjų žemių mineralų, užimanti pirmąją vietą trijuose pasaulio reitinguose: pagal atsargas, gamybos mastą ir eksporto apimtį. Tuo pačiu metu Kinija yra vienintelė šalis, galinti tiekti visus 17 retųjų žemių metalų, ypač vidutinio ir sunkaus svorio retųjų žemių, kurių karinis pritaikymas yra itin svarbus.
Retųjų žemių elementų sudėtis
Retųjų žemių elementai sudaryti iš lantanidų elementų periodinėje cheminių elementų lentelėje:lantanas(La),ceris(Ce),praseodimas(Pr.)neodimio(Nd), prometis (Pm),samaris(Sm),europiumas(Eu),gadolinis(Dieve),terbis(Tb),disprozis(Dy),holmis(Ho),erbis(Er),tulis(Tm),iterbis(Yb),liutecis(Lu) ir du elementai, glaudžiai susiję su lantanidu:skandis(Sk) iritrio(Taip).
Tai vadinamaRetųjų žemių, sutrumpintai vadinama retųjų žemių elementu.
Retųjų žemių elementų klasifikacija
Klasifikuojama pagal elementų fizikines ir chemines savybes:
Lengvieji retųjų žemių elementai:skandis, itris, lantanas, ceris, prazeodimis, neodimis, prometis, samaris, europais
Sunkieji retųjų žemių elementai:gadolinis, terbis, disprosis, holmis, erbis, tulis, iterbis, liutecis
Klasifikuojama pagal mineralines savybes:
Cerio grupė:lantanas, ceris, praseodimis, neodimis, prometis, samaris, europis
Itrio grupė:gadolinis, terbis, disprosis, holmis, erbis, tulis, iterbis, liutecis, skandis, itris
Klasifikavimas ekstrakcijos atskyrimo būdu:
Šviesieji retieji žemės metalai (silpno rūgštingumo P204 ekstrakcija)lantanas, ceris, praseodimis, neodimis
Vidutinio retųjų žemių (mažo rūgštingumo P204 ekstrakcija):samaris, europis, gadolinis, terbis, disprozis
Sunkiosios retosios žemės (rūgštingumo ekstrakcija P204):holmis, erbis, tulis, iteris, liutecis, itris
Retųjų žemių elementų savybės
Daugiau nei 50 retųjų žemių elementų funkcijų yra susijusios su jų unikalia 4f elektronine struktūra, todėl jie plačiai naudojami tiek tradicinėse medžiagose, tiek aukštųjų technologijų naujose medžiagose.
4f elektronų orbita
1. Fizikinės ir cheminės savybės
★ Turi akivaizdžių metalinių savybių; Jis yra sidabriškai pilkos spalvos, išskyrus praseodimą ir neodimą, atrodo šviesiai geltonos spalvos
★ Sodrios oksido spalvos
★ Sudaro stabilius junginius su nemetalais
★ Metalinis gyvas
★ Lengvai oksiduojasi ore
2 Optoelektroninės savybės
★ Neužpildytas 4f posluoksnis, kuriame 4f elektronai yra ekranuoti išorinių elektronų, todėl susidaro įvairūs spektriniai terminai ir energijos lygmenys
Kai 4f elektronai pereina į kitą bangos ilgį, jie gali sugerti arba skleisti įvairaus bangos ilgio spinduliuotę – nuo ultravioletinės, matomos iki infraraudonųjų spindulių, todėl jie tinka kaip liuminescencinės medžiagos.
★ Geras laidumas, leidžiantis paruošti retųjų žemių metalus elektrolizės metodu
Retųjų žemių elementų 4f elektronų vaidmuo naujose medžiagose
1. Medžiagos, kuriose naudojamos 4f elektroninės savybės
★ 4f elektronų sukinių išsidėstymas:pasireiškia kaip stiprus magnetizmas – tinkamas naudoti kaip nuolatinio magneto medžiagos, MRT vaizdavimo medžiagos, magnetiniai jutikliai, superlaidininkai ir kt.
★ 4f orbitalinis elektronų perėjimaspasireiškia liuminescencinėmis savybėmis – tinka naudoti kaip liuminescencinės medžiagos, tokios kaip fosforai, infraraudonųjų spindulių lazeriai, skaiduliniai stiprintuvai ir kt.
Elektroniniai perėjimai 4f energijos lygmens kreipiamojoje juostoje: pasireiškiantys kaip dažymo savybės – tinka karštųjų taškų komponentų, pigmentų, keraminių aliejų, stiklo ir kt. dažymui ir spalvos pašalinimui.
2 yra netiesiogiai susijęs su 4f elektronu, naudojant jonų spindulį, krūvį ir chemines savybes
★ Branduolinės charakteristikos:
Mažas šiluminių neutronų absorbcijos skerspjūvis – tinkamas naudoti kaip branduolinių reaktorių ir kt. konstrukcinės medžiagos
Didelis neutronų sugerties skerspjūvis – tinka branduolinių reaktorių ekranavimo medžiagoms ir kt.
★ Retųjų žemių joninis spindulys, krūvis, fizinės ir cheminės savybės:
Gardelės defektai, panašus joninis spindulys, cheminės savybės, skirtingi krūviai – tinka šildymui, katalizatoriui, jutikliui ir kt.
Struktūrinis specifiškumas – tinka naudoti kaip vandenilio kaupimo lydinio katodo medžiagos, mikrobangų absorbcijos medžiagos ir kt.
Elektrooptinės ir dielektrinės savybės – tinka naudoti kaip šviesos moduliacijos medžiagos, skaidri keramika ir kt.
Įrašo laikas: 2023 m. liepos 6 d.