Hvað ersjaldgæf jarðefni?
Mannkynið á sér yfir 200 ára sögu frá því að sjaldgæfar jarðmálmar voru uppgötvaðir árið 1794. Þar sem fáar sjaldgæfar jarðmálmar fundust á þeim tíma var aðeins hægt að fá lítið magn af vatnsóleysanlegum oxíðum með efnafræðilegum aðferðum. Sögulega séð voru slík oxíð venjulega kölluð „jörð“ og þaðan kemur nafnið sjaldgæfar jarðmálmar.
Reyndar eru sjaldgæfar jarðmálmar ekki sjaldgæfar í náttúrunni. Sjaldgæfar jarðmálmar eru ekki jarðmálmar, heldur dæmigert málmþáttur. Virk gerð þeirra er aðeins næst á eftir alkalímálmum og jarðalkalímálmum. Þær innihalda meira í jarðskorpunni en venjulegt kopar, sink, tin, kóbalt og nikkel.
Sem stendur hafa sjaldgæfar jarðmálmar verið mikið notaðar á ýmsum sviðum eins og rafeindatækni, jarðefnafræði, málmvinnslu o.s.frv. Næstum á 3-5 ára fresti tekst vísindamönnum að uppgötva nýja notkun fyrir sjaldgæfar jarðmálmar og af hverjum sex uppfinningum er ekki hægt að vera án þeirra.
Kína er ríkt af sjaldgæfum jarðmálmum og er í fyrsta sæti á þremur heimslistum eftir birgðum, framleiðslustærð og útflutningsmagni. Á sama tíma er Kína einnig eina landið sem getur útvegað öll 17 sjaldgæfu jarðmálmana, sérstaklega meðalþunga og þunga sjaldgæfa jarðmálma með afar áberandi hernaðarnotkun.
Samsetning sjaldgæfra jarðefna
Sjaldgæf jarðefni eru samsett úr lantaníðum í lotukerfinu:lantan(La),seríum(Ce),praseódíum(Pr.),neodymium(Nd), prómetíum (Pm),samaríum(Sm),Evrópíum(Evrópu),gadólíníum(Guð),terbíum(Tb),dysprósíum(Dá),holmíum(Hó),erbíum(Öh),túlíum(Tm),ytterbíum(Yb),lútesín(Lu) og tvö frumefni sem eru nátengd lantaníði:skandín(Sc) ogyttríum(J).
Það er kallaðSjaldgæf jarðefni, skammstafað sem Sjaldgæf jörð.
Flokkun sjaldgæfra jarðefna
Flokkað eftir eðlis- og efnafræðilegum eiginleikum frumefna:
Létt sjaldgæf jarðefni:skandíum, yttríum, lantan, cerium, praseodymium, neodymium, prómetíum, samarium, europium
Þung sjaldgæf jarðefni:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thúlium, ytterbium, lutetium
Flokkað eftir eiginleikum steinefna:
Seríum hópur:lantan, seríum, praseódíum, neodíum, prómetíum, samaríum, evrópíum
Yttríum hópur:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thúlium, ytterbium, lutetium, scandium, yttrium
Flokkun eftir útdráttaraðskilnaði:
Létt sjaldgæf jarðefni (P204 útdráttur með veikri sýru)lantan, seríum, praseódým, neodým
Miðlungs sjaldgæf jarðefni (P204 útdráttur með lágu sýrustigi):samaríum, evrópíum, gadólíníum, terbíum, dysprósíum
Þungar sjaldgæfar jarðmálmur (sýruútdráttur í P204):hólmi, erbíum, þulíum, ytterbíum, lútetíum, yttríum
Eiginleikar sjaldgæfra jarðefna
Meira en 50 virkni sjaldgæfra jarðefna tengist einstakri 4f rafeindabyggingu þeirra, sem gerir þau mikið notuð bæði í hefðbundnum efnum og á sviðum hátæknilegra nýrra efna.
4f rafeindabraut
1. Eðlis- og efnafræðilegir eiginleikar
★ Hefur augljósa málmeiginleika; Það er silfurgrátt, fyrir utan praseódým og neodým, það virðist ljósgult
★ Ríkir oxíðlitir
★ Mynda stöðug efnasambönd með ómálmum
★ Líflegur málmur
★ Auðvelt að oxast í loftinu
2 Eiginleikar ljósfræðilegra rafeinda
★ Ófyllt 4f undirlag, þar sem 4f rafeindir eru varðar af ytri rafeindum, sem leiðir til mismunandi litrófsliða og orkustiga
Þegar 4f rafeindir umbreytast geta þær tekið í sig eða gefið frá sér geislun af ýmsum bylgjulengdum frá útfjólubláu ljósi, sem er sýnilegt í innrautt ljós, sem gerir þær hentugar sem lýsandi efni.
★ Góð leiðni, fær um að framleiða sjaldgæfa jarðmálma með rafgreiningu
Hlutverk 4f rafeinda sjaldgæfra jarðefna í nýjum efnum
1. Efni sem nýta 4f rafeindaeiginleika
★ 4f rafeindaspunafyrirkomulag:birtist sem sterk segulmögnun – hentug til notkunar sem varanleg segulefni, segulómunarefni, segulskynjarar, ofurleiðarar o.s.frv.
★ 4f svigrúmsrafeindaumskiptibirtist sem lýsandi eiginleikar – hentugur til notkunar sem lýsandi efni eins og fosfór, innrauðir leysir, ljósleiðaramagnarar o.s.frv.
Rafrænar breytingar í 4f orkustigsleiðbeiningarsviðinu: birtast sem litunareiginleikar - hentugur til litunar og aflitunar á heitum blettum, litarefnum, keramikolíum, gleri o.s.frv.
2 tengist óbeint 4f rafeindinni, með því að nota jónískan radíus, hleðslu og efnafræðilega eiginleika.
★ Kjarnaeinkenni:
Lítið þversnið varma-nifteindagleypni – hentugt til notkunar sem byggingarefni í kjarnaofnum o.s.frv.
Stórt nifteindagleypniþversnið – hentugt til að verja efni í kjarnaofnum o.s.frv.
★ Jónísk radíus, hleðsla, eðlis- og efnafræðilegir eiginleikar sjaldgæfra jarðefna:
Gallar í grindargrind, svipaður jónaradíus, efnafræðilegir eiginleikar, mismunandi hleðsla – hentugur til hitunar, hvata, skynjunarþáttar o.s.frv.
Byggingarfræðileg sértækni - hentugt til notkunar sem katóðuefni fyrir vetnisgeymslu, örbylgjuofnsogsefni o.s.frv.
Raf- og rafseguleiginleikar – hentugir til notkunar sem ljósmótunarefni, gegnsætt keramik o.s.frv.
Birtingartími: 6. júlí 2023