Mi azritkaföldfém?
Az emberiség több mint 200 éves történelmére tekint vissza a ritkaföldfémek 1794-es felfedezése óta. Mivel akkoriban kevés ritkaföldfém ásványt találtak, kémiai módszerekkel csak kis mennyiségű vízben oldhatatlan oxidot lehetett előállítani. Történelmileg ezeket az oxidokat szokás „földnek” nevezni, innen ered a ritkaföldfém elnevezés.
Valójában a ritkaföldfémek nem ritkák a természetben. A ritkaföldfém nem földfém, hanem tipikus fémes elem. Aktív típusa csak a második helyen áll az alkálifémek és az alkáliföldfémek után. A kéregben nagyobb mennyiségben vannak jelen, mint a közönséges réz, cink, ón, kobalt és nikkel.
Jelenleg a ritkaföldfémeket széles körben használják különféle területeken, például az elektronikában, a petrolkémiai iparban, a kohászatban stb. Szinte 3-5 évente a tudósok új felhasználási módokat fedeznek fel a ritkaföldfémek számára, és minden hatodik találmányból az egyik nem nélkülözheti a ritkaföldfémeket.
Kína gazdag ritkaföldfém ásványokban, három világranglistán is az első helyen áll: tartalékok, termelési volumen és exportvolumen. Ugyanakkor Kína az egyetlen ország, amely mind a 17 ritkaföldfémet, különösen a közepes és nehéz ritkaföldfémeket, rendkívül kiemelkedő katonai alkalmazásokkal tudja biztosítani.
Ritkaföldfém-összetétel
A ritkaföldfémek a kémiai elemek periódusos rendszerében a lantanida elemekből állnak:lantán(La),cérium(Ce),prazeodímium(Pr.)neodímium(Nd), promécium (Pm),szamárium(Sm),európium(Eu),gadolínium(Isten),terbium(Tuberkulózis),diszprózium(Dy),holmium(Ho),erbium(Öhm),túlium(Tm),itterbium(Yb),lutécium(Lu), és két, a lantanidahoz szorosan kapcsolódó elem:szkandium(Sc) ésittrium(I).
Úgy hívjákRitkaföld, röviden Ritkaföldfém.
Ritkaföldfémek osztályozása
Az elemek fizikai és kémiai tulajdonságai alapján osztályozva:
Könnyű ritkaföldfémek:szkandium, ittrium, lantán, cérium, prazeodímium, neodímium, prométium, szamárium, európium
Nehéz ritkaföldfémek:gadolínium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, itterbium, lutécium
Ásványi anyagok jellemzői szerint osztályozva:
Cérium csoport:lantán, cérium, prazeodímium, neodímium, promécium, szamárium, európium
Ittrium csoport:gadolínium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, itterbium, lutécium, szkandium, ittrium
Osztályozás extrakciós elválasztással:
Könnyű ritkaföldfém (P204 gyenge savasságú extrakció)lantán, cérium, prazeodímium, neodímium
Közepes ritkaföldfém (P204 alacsony savasságú extrakció):szamárium, európium, gadolínium, terbium, diszprózium
Nehéz ritkaföldfém (savas extrakció P204-ben):holmium, erbium, tulium, itterbium, lutécium, ittrium
Ritkaföldfémek tulajdonságai
A ritkaföldfémek több mint 50 funkciója kapcsolódik egyedi 4f elektronszerkezetükhöz, így széles körben használják őket mind a hagyományos anyagokban, mind a high-tech új anyagok területén.
4f elektronpálya
1. Fizikai és kémiai tulajdonságok
★ Nyilvánvaló fémes tulajdonságokkal rendelkezik; Ezüstszürke, a prazeodímium és a neodímium kivételével világossárga színű
★ Gazdag oxid színek
★ Stabil vegyületeket képez nemfémekkel
★ Élénk fém
★ Könnyen oxidálódik a levegőben
2 Optoelektronikai tulajdonságok
★ Töltetlen 4f alréteg, ahol a 4f elektronokat külső elektronok árnyékolják, ami különböző spektrális tagokat és energiaszinteket eredményez
Amikor a 4f elektronok átmenetet képeznek, képesek elnyelni vagy kibocsátani különböző hullámhosszú sugárzást az ultraibolya, látható és infravörös tartományoktól kezdve, így alkalmasak lumineszcens anyagként való alkalmazásra.
★ Jó vezetőképesség, ritkaföldfémek elektrolízissel történő előállítására alkalmas
A ritkaföldfémek 4f elektronjainak szerepe új anyagokban
1. 4f elektronikus jellemzőket alkalmazó anyagok
★ 4f elektron spin elrendezés:erős mágnesességként nyilvánul meg – alkalmas permanens mágneses anyagként, MRI képalkotó anyagként, mágneses érzékelőként, szupravezetőként stb.
★ 4f orbitális elektronátmenetlumineszcens tulajdonságokban nyilvánul meg – alkalmas lumineszcens anyagként, például foszforként, infravörös lézerként, száloptikás erősítőkként stb. történő felhasználásra
Elektronikus átmenetek a 4f energiaszintű vezetősávban: színező tulajdonságokban nyilvánulnak meg – alkalmasak forró pontok komponenseinek, pigmenteknek, kerámiaolajoknak, üvegnek stb. színezésére és elszíntelenítésére
A 2 közvetett kapcsolatban áll a 4f elektronnal, az ionsugár, a töltés és a kémiai tulajdonságok felhasználásával
★ Nukleáris jellemzők:
Kis termikus neutron abszorpciós hatáskeresztmetszet – alkalmas atomreaktorok szerkezeti anyagaként stb.
Nagy neutronabszorpciós hatáskeresztmetszet – alkalmas atomreaktorok árnyékoló anyagaihoz stb.
★ Ritkaföldfém ionrádiusz, töltés, fizikai és kémiai tulajdonságok:
Rácshibák, hasonló ionrádiusz, kémiai tulajdonságok, eltérő töltések – alkalmasak fűtésre, katalizátornak, érzékelő elemnek stb.
Szerkezeti sajátosság – alkalmas hidrogéntároló ötvözet katódanyagként, mikrohullámú abszorpciós anyagként stb.
Elektrooptikai és dielektromos tulajdonságok – alkalmas fénymodulációs anyagként, átlátszó kerámiákként stb. való felhasználásra
Közzététel ideje: 2023. július 6.