Kas irretzemju zeme?
Kopš retzemju metālu atklāšanas 1794. gadā cilvēkiem ir vairāk nekā 200 gadu vēsture. Tā kā tajā laikā tika atrasts maz retzemju minerālu, ar ķīmisku metodi varēja iegūt tikai nelielu daudzumu ūdenī nešķīstošu oksīdu. Vēsturiski šādus oksīdus parasti sauca par "zemi", tāpēc arī retzemju nosaukums.
Faktiski retzemju minerāli dabā nav reti sastopami. Retzeme nav zeme, bet gan tipisks metāla elements. Tā aktīvais veids ir tikai otrais pēc sārmu metāliem un sārmzemju metāliem. To garozā ir vairāk satura nekā parastajam varš, cinks, alva, kobalts un niķelis.
Pašlaik retzemju metāli ir plaši izmantoti dažādās jomās, piemēram, elektronikā, naftas ķīmijā, metalurģijā utt. Gandrīz ik pēc 3-5 gadiem zinātnieki spēj atklāt jaunus retzemju metālu lietojumus, un no katriem sešiem izgudrojumiem neviens nevar. bez retzemju metāliem.
Ķīna ir bagāta ar retzemju minerāliem, ieņemot pirmo vietu trīs pasaules reitingos: rezerves, ražošanas apjoms un eksporta apjoms. Tajā pašā laikā Ķīna ir arī vienīgā valsts, kas var nodrošināt visus 17 retzemju metālus, jo īpaši vidējos un smagos retzemju metālus, ar ārkārtīgi ievērojamu militāro pielietojumu.
Retzemju elementu sastāvs
Retzemju elementi sastāv no lantanīda elementiem ķīmisko elementu periodiskajā tabulā:lantāns(La),cērijs(Ce),prazeodīms(Pr),neodīms(Nd), prometijs (Pm),samārijs(Sm),eiropijs(ES),gadolīnijs(Gd),terbijs(Tb),disprozijs(Dy),holmijs(Ho),erbijs(Er),tūlijs(Tm),iterbijs(Yb),lutēcijs(Lu) un divi elementi, kas ir cieši saistīti ar lantanīdu:skandijs(Sc) unitrijs(Y).
To saucRetzeme, saīsināti kā retzeme.
Retzemju elementu klasifikācija
Klasificēti pēc elementu fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām:
Viegli retzemju elementi:skandijs, itrijs, lantāns, cērijs, prazeodīms, neodīms, prometijs, samārijs, eiropijs
Smagie retzemju elementi:gadolīnijs, terbijs, disprozijs, holmijs, erbijs, tūlijs, iterbijs, lutēcijs
Klasificēts pēc minerālu īpašībām:
Cerija grupa:lantāns, cērijs, prazeodīms, neodīms, prometijs, samārijs, eiropijs
Itrija grupa:gadolīnijs, terbijs, disprozijs, holmijs, erbijs, tūlijs, iterbijs, lutēcijs, skandijs, itrijs
Klasifikācija pēc ekstrakcijas separācijas:
Vieglās retzemju zemes (P204 vājskābuma ekstrakcija): lantāns, cērijs, prazeodīms, neodīms
Vidēji retzemju zeme (P204 ekstrakcija ar zemu skābumu):samārijs, eiropijs, gadolīnijs, terbijs, disprozijs
Smagās retzemju zemes (skābes ekstrakcija P204):holmijs, erbijs, tūlijs, iterbijs, lutēcijs, itrijs
Retzemju elementu īpašības
Vairāk nekā 50 retzemju elementu funkcijas ir saistītas ar to unikālo 4f elektronisko struktūru, padarot tos plaši izmantotus gan tradicionālo materiālu, gan augsto tehnoloģiju jauno materiālu jomās.
4f elektronu orbīta
1. Fizikālās un ķīmiskās īpašības
★ Piemīt acīmredzamas metāliskas īpašības; Tas ir sudrabaini pelēks, izņemot prazeodīmu un neodīmu, šķiet gaiši dzeltens
★ Bagātīgas oksīda krāsas
★ Veidojiet stabilus savienojumus ar nemetāliem
★ Metāls dzīvīgs
★ Viegli oksidējas gaisā
2 Optoelektroniskās īpašības
★ Neaizpildīts 4f apakšslānis, kur 4f elektroni ir aizsargāti ar ārējiem elektroniem, kā rezultātā rodas dažādi spektrālie termini un enerģijas līmeņi
Kad 4f elektroni pāriet, tie var absorbēt vai izstarot dažāda viļņa garuma starojumu no ultravioletā starojuma, kas redzams uz infrasarkanajiem apgabaliem, padarot tos piemērotus kā luminiscējošus materiālus.
★ Laba vadītspēja, spēj sagatavot retzemju metālus ar elektrolīzes metodi
Retzemju elementu 4f elektronu loma jaunos materiālos
1. Materiāli, kas izmanto 4f elektroniskās funkcijas
★ 4f elektronu spin izkārtojums:izpaužas kā spēcīgs magnētisms – piemērots izmantošanai kā pastāvīgā magnēta materiāli, MRI attēlveidošanas materiāli, magnētiskie sensori, supravadītāji utt.
★ 4f orbitālo elektronu pāreja: izpaužas kā luminiscējošas īpašības – piemērots izmantošanai kā luminiscējoši materiāli, piemēram, fosfori, infrasarkanie lāzeri, šķiedru pastiprinātāji utt.
Elektroniskās pārejas 4f enerģijas līmeņa vadotnes joslā: izpaužas kā krāsojošas īpašības – piemērotas karsto punktu komponentu, pigmentu, keramikas eļļu, stikla u.c. krāsošanai un atkrāsošanai
2 ir netieši saistīts ar 4f elektronu, izmantojot jonu rādiusu, lādiņu un ķīmiskās īpašības
★ Kodolmateriāli:
Mazs termiskās neitronu absorbcijas šķērsgriezums – piemērots izmantošanai kā kodolreaktoru strukturālie materiāli utt.
Liels neitronu absorbcijas šķērsgriezums – piemērots kodolreaktoru ekranēšanas materiāliem utt.
★ Retzemju jonu rādiuss, lādiņš, fizikālās un ķīmiskās īpašības:
Režģa defekti, līdzīgs jonu rādiuss, ķīmiskās īpašības, dažādi lādiņi – piemēroti sildīšanai, katalizatoram, sensoram u.c.
Strukturālā specifika – piemērots izmantošanai kā ūdeņraža uzglabāšanas sakausējuma katoda materiāli, mikroviļņu absorbcijas materiāli utt.
Elektrooptiskās un dielektriskās īpašības – piemērotas izmantošanai kā gaismas modulācijas materiāli, caurspīdīga keramika utt
Publicēšanas laiks: 06.07.2023