Що єрідкоземельні?
Історія людства налічує понад 200 років з моменту відкриття рідкоземельних металів у 1794 році. Оскільки на той час було знайдено небагато рідкоземельних мінералів, лише невелику кількість нерозчинних у воді оксидів можна було отримати хімічним методом. Історично такі оксиди зазвичай називали «землею», звідси і назва рідкоземельних.
Насправді рідкоземельні мінерали не є рідкістю в природі. Рідкоземельний елемент - це не земля, а типовий металевий елемент. Його активний тип поступається лише лужним і лужноземельним металам. Вони містять більше вмісту в корі, ніж звичайні мідь, цинк, олово, кобальт і нікель.
В даний час рідкісноземельні елементи широко використовуються в різних галузях, таких як електроніка, нафтохімія, металургія тощо. Майже кожні 3-5 років вчені можуть відкривати нові способи використання рідкісноземельних елементів, і з кожних шести винаходів один не може зробити без рідкоземельних елементів.
Китай багатий на рідкоземельні мінерали, займаючи перше місце в трьох світових рейтингах: запаси, масштаб виробництва та обсяг експорту. У той же час Китай також є єдиною країною, яка може постачати всі 17 рідкоземельних металів, особливо середні та важкі рідкоземельні метали з надзвичайно важливим військовим застосуванням.
Склад рідкоземельних елементів
Рідкоземельні елементи складаються з елементів лантаноїдів у періодичній системі хімічних елементів:лантан(La),церій(Ce),празеодим(Pr),неодимовий(Nd), прометій (Pm),самарій(Sm),європій(ЄС),гадоліній(Gd),тербій(Tb),диспрозій(Dy),гольмій(Хо),ербій(Е),тулій(Tm),ітербій(Yb),лютецій(Lu) і два елементи, тісно пов'язані з лантаноїдом:скандій(Sc) іітрій(Y).
Це називаєтьсяРідкоземельні, скорочено Рідкоземельні.
Класифікація рідкоземельних елементів
Класифікація елементів за фізико-хімічними властивостями:
Легкі рідкоземельні елементи:скандій, ітрій, лантан, церій, празеодим, неодим, прометій, самарій, європій
Важкі рідкоземельні елементи:гадоліній, тербій, диспрозій, гольмій, ербій, тулій, ітербій, лютецій
Класифікується за корисними властивостями:
Група церію:лантан, церій, празеодим, неодим, прометій, самарій, європій
Група ітрію:гадоліній, тербій, диспрозій, гольмій, ербій, тулій, ітербій, лютецій, скандій, ітрій
Класифікація за розділенням екстракції:
Легкі рідкісноземельні (P204 екстракція слабкої кислотності): лантан, церій, празеодим, неодим
Середньорідкісноземельні (P204 екстракція низької кислотності):самарій, європій, гадоліній, тербій, диспрозій
Важкі рідкоземельні елементи (вилучення кислотності в P204):гольмій, ербій, тулій, ітербій, лютецій, ітрій
Властивості рідкоземельних елементів
Понад 50 функцій рідкоземельних елементів пов’язані з їх унікальною електронною структурою 4f, що робить їх широко використовуваними як у традиційних матеріалах, так і в галузі нових високотехнологічних матеріалів.
4f орбіта електрона
1. Фізико-хімічні властивості
★ Має очевидні металеві властивості; Він сріблясто-сірий, за винятком празеодиму та неодиму, він виглядає світло-жовтим
★ Насичені кольори оксиду
★ Утворювати з неметалами стійкі сполуки
★ Метал живий
★ Легко окислюється на повітрі
2 Оптоелектронні властивості
★ Незаповнений підрівень 4f, де електрони 4f захищені зовнішніми електронами, що призводить до різних спектральних термінів і рівнів енергії
Коли електрони 4f переходять, вони можуть поглинати або випромінювати випромінювання різних довжин хвиль від ультрафіолетового, видимого до інфрачервоного діапазонів, що робить їх придатними як люмінесцентні матеріали
★ Хороша провідність, здатна отримувати рідкоземельні метали методом електролізу
Роль 4f-електронів рідкоземельних елементів у нових матеріалах
1. Матеріали, що використовують електронні функції 4f
★ Розташування спінів електронів 4f:проявляється як сильний магнетизм – підходить для використання як матеріали постійного магніту, матеріали МРТ-зображення, магнітні датчики, надпровідники тощо
★ 4f орбітальний перехід електрона: проявляється як люмінесцентні властивості – придатні для використання як люмінесцентні матеріали, такі як люмінофор, інфрачервоні лазери, волоконні підсилювачі тощо
Електронні переходи в провідній смузі енергетичного рівня 4f: проявляються як фарбувальні властивості – придатні для фарбування та знебарвлення компонентів гарячих точок, пігментів, керамічних масел, скла тощо
2 опосередковано пов’язаний з електроном 4f, використовуючи іонний радіус, заряд і хімічні властивості
★ Ядерні характеристики:
Малий поперечний переріз поглинання теплових нейтронів – підходить для використання в якості конструкційних матеріалів ядерних реакторів тощо
Великий поперечний переріз поглинання нейтронів – підходить для екрануючих матеріалів ядерних реакторів тощо
★ Рідкоземельний іонний радіус, заряд, фізичні та хімічні властивості:
Дефекти решітки, подібний іонний радіус, хімічні властивості, різні заряди – підходить для нагрівання, каталізатора, чутливого елемента тощо
Структурна специфіка – підходить для використання в якості катодних матеріалів зі сплавів для зберігання водню, матеріалів для поглинання мікрохвиль тощо
Електрооптичні та діелектричні властивості – придатні для використання як матеріали для модуляції світла, прозора кераміка тощо
Час публікації: 06 липня 2023 р