Mi aritkaföldfém?
Az emberi lények története több mint 200 éves a ritkaföldfémek 1794-es felfedezése óta. Mivel akkoriban kevés ritkaföldfém ásványt találtak, a vízben oldhatatlan oxidok kis mennyiségét sikerült kémiai módszerrel előállítani.A történelem során az ilyen oxidokat általában „földnek” nevezték, innen ered a ritkaföldfém elnevezés.
Valójában a ritkaföldfém ásványok nem ritkák a természetben.A ritkaföldfém nem föld, hanem tipikus fémelem.Aktív típusa csak a második az alkálifémek és alkáliföldfémek után.Több tartalom van a kéregben, mint a közönséges rézben, cinkben, ónban, kobaltban és nikkelben.
Jelenleg a ritkaföldfémeket széles körben használják különféle területeken, mint például az elektronika, a petrolkémia, a kohászat stb. Szinte 3-5 évente a tudósok képesek felfedezni a ritkaföldfémek új felhasználási lehetőségeit, és minden hatodik találmány közül egy nem ritkaföldfémek nélkül.
Kína gazdag ritkaföldfém ásványokban, és három világranglistán az első helyen áll: a készletek, a termelési méretek és az exportvolumen.Ugyanakkor Kína az egyetlen ország, amely mind a 17 ritkaföldfémet, különösen a közepes és nehéz ritkaföldfémeket rendkívül kiemelkedő katonai alkalmazásokkal tudja ellátni.
Ritkaföldfém elemek összetétele
A ritkaföldfémek a lantanid elemekből állnak a kémiai elemek periódusos rendszerében:lantán(La),cérium(Ce),prazeodímium(Pr),neodímium(Nd), prométium (Pm),szamárium(Sm),európium(Eu),gadolínium(Gd),terbium(Tuberkulózis),diszprózium(Dy),holmium(Ho),erbium(Er),túlium(Tm),itterbium(Yb),lutécium(Lu), és két, a lantanidhoz szorosan kapcsolódó elem:skandium(Sc) ésittrium(Y).
Ez az úgynevezettRitka Föld, rövidítve Rare Earth.
A ritkaföldfémek osztályozása
Az elemek fizikai és kémiai tulajdonságai szerint osztályozva:
Könnyű ritkaföldfém elemek:szkandium, ittrium, lantán, cérium, prazeodímium, neodímium, prométium, szamárium, európium
Nehéz ritkaföldfém elemek:gadolínium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, itterbium, lutécium
Ásványi jellemzők szerint osztályozva:
Cérium csoport:lantán, cérium, prazeodímium, neodímium, prométium, szamárium, európium
Ittrium csoport:gadolínium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, itterbium, lutécium, szkandium, ittrium
Osztályozás extrakciós elválasztással:
Könnyű ritkaföldfém (P204 gyenge savas extrakció): lantán, cérium, prazeodímium, neodímium
Közepes ritkaföldfém (P204 alacsony savasságú extrakció):szamárium, európium, gadolínium, terbium, diszprózium
Nehéz ritkaföldfém (savas kivonás a P204-ben):holmium, erbium, tulium, itterbium, lutécium, ittrium
A ritkaföldfémek tulajdonságai
A ritkaföldfém elemek több mint 50 funkciója kapcsolódik egyedi 4f elektronikus szerkezetükhöz, így széles körben alkalmazzák mind a hagyományos anyagok, 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 világossárgának tűnik
★ Gazdag oxid színek
★ Stabil vegyületeket képez a nem fémekkel
★ Fém élénk
★ Könnyen oxidálódik a levegőben
2 Optoelektronikai tulajdonságok
★ Töltetlen 4f alréteg, ahol a 4f elektront külső elektronok árnyékolják, ami különböző spektrális kifejezéseket és energiaszinteket eredményez
Amikor a 4f elektronok átalakulnak, különféle hullámhosszú sugárzást tudnak elnyelni vagy kibocsátani az ultraibolya, látható infravörös tartományok felé, így alkalmasak lumineszcens anyagként.
★ Jó vezetőképesség, alkalmas ritkaföldfémek elektrolízissel történő előállítására
A ritkaföldfémek 4f elektronjainak szerepe új anyagokban
1. 4f elektronikus jellemzőket használó anyagok
★ 4f elektron spin elrendezés:erős mágnesességként nyilvánul meg – alkalmas állandó mágneses anyagként, MRI képalkotó anyagként, mágneses érzékelőként, szupravezetőként stb.
★ 4f orbitális elektronátmenet: lumineszcens tulajdonságokban nyilvánul meg – alkalmas lumineszcens anyagokként való használatra, mint például foszforok, infravörös lézerek, szálerősítők stb.
Elektronikus átmenetek a 4f energiaszint vezető sávban: színező tulajdonságként nyilvánul meg – alkalmas hot spot komponensek, pigmentek, kerámiaolajok, üveg stb. színezésére és elszíntelenítésére
A 2 közvetetten kapcsolódik a 4f elektronhoz, ionsugár, töltés és kémiai tulajdonságok felhasználásával
★ Nukleáris jellemzők:
Kis termikus neutron abszorpciós keresztmetszet – alkalmas atomreaktorok szerkezeti anyagaként, stb.
Nagy neutronabszorpciós keresztmetszet – alkalmas nukleáris reaktorok árnyékoló anyagaira stb.
★ Ritkaföldfém ionos sugara, töltése, fizikai és kémiai tulajdonságai:
Rácshibák, hasonló ionsugár, kémiai tulajdonságok, különböző töltések – alkalmas fűtésre, katalizátorra, érzékelő elemre stb.
Szerkezeti specifikusság – alkalmas hidrogéntároló ötvözet katódanyagként, mikrohullámú abszorpciós anyagként stb.
Elektrooptikai és dielektromos tulajdonságok – alkalmas fénymoduláló anyagként, átlátszó kerámiaként stb
Feladás időpontja: 2023.06.06