čo jevzácnych zemín?
Ľudské bytosti majú za sebou viac ako 200-ročnú históriu od objavenia vzácnych zemín v roku 1794. Keďže sa v tom čase našlo len málo minerálov vzácnych zemín, len malé množstvo vo vode nerozpustných oxidov bolo možné získať chemickou metódou. Historicky sa takéto oxidy zvyčajne nazývali „zem“, odtiaľ názov vzácnych zemín.
V skutočnosti minerály vzácnych zemín nie sú v prírode zriedkavé. Vzácna zemina nie je zem, ale typický kovový prvok. Jeho aktívny typ je len druhý za alkalickými kovmi a kovmi alkalických zemín. Majú viac obsahu v kôre ako bežná meď, zinok, cín, kobalt a nikel.
V súčasnosti sa vzácne zeminy široko používajú v rôznych oblastiach, ako je elektronika, petrochémia, metalurgia atď. Takmer každých 3-5 rokov sa vedcom podarí objaviť nové možnosti využitia vzácnych zemín a z každých šiestich vynálezov sa nedá urobiť bez vzácnych zemín.
Čína je bohatá na nerasty vzácnych zemín a je na prvom mieste v troch svetových rebríčkoch: zásoby, rozsah produkcie a objem exportu. Čína je zároveň jedinou krajinou, ktorá môže poskytnúť všetkým 17 kovom vzácnych zemín, najmä stredne ťažkým a ťažkým vzácnym zeminám mimoriadne významné vojenské využitie.
Zloženie prvkov vzácnych zemín
Prvky vzácnych zemín sa skladajú z prvkov lantanoidov v periodickej tabuľke chemických prvkov:lantánu(La),céru(ce),prazeodým(Pr),neodým(Nd), promethium (Pm),samárium(Sm),európium(Eu),gadolínium(Gd),terbium(Tb),dysprózia(Dy),holmium(Hoj),erbium(Ehm),thulium(Tm),ytterbium(Yb),lutécium(Lu) a dva prvky úzko súvisiace s lantanoidmi:skandium(Sc) aytrium(Y).
Hovorí sa tomuVzácna zem, skrátene ako Rare Earth.
Klasifikácia prvkov vzácnych zemín
Klasifikované podľa fyzikálnych a chemických vlastností prvkov:
Ľahké prvky vzácnych zemín:skandium, ytrium, lantán, cér, prazeodým, neodým, promethium, samárium, európium
Prvky ťažkých vzácnych zemín:gadolínium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium
Klasifikované podľa minerálnych vlastností:
Cerová skupina:lantán, cér, prazeodým, neodým, promethium, samárium, európium
Skupina ytria:gadolínium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, skandium, ytrium
Klasifikácia extrakčnou separáciou:
Ľahké vzácne zeminy (P204 extrakcia slabou kyslosťou): lantán, cér, prazeodým, neodým
Stredne vzácne zeminy (extrakcia P204 s nízkou kyslosťou):samárium, európium, gadolínium, terbium, dysprózium
Ťažké vzácne zeminy (extrakcia kyslosti v P204):holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, ytrium
Vlastnosti prvkov vzácnych zemín
Viac ako 50 funkcií prvkov vzácnych zemín súvisí s ich jedinečnou elektronickou štruktúrou 4f, vďaka čomu sú široko používané v tradičných materiáloch aj v oblasti nových špičkových materiálov.
Elektrónová dráha 4f
1. Fyzikálne a chemické vlastnosti
★ Má zjavné kovové vlastnosti; Je strieborno sivý, okrem prazeodýmu a neodýmu sa javí ako svetložltý
★ Bohaté oxidové farby
★ Vytvárajte stabilné zlúčeniny s nekovmi
★ Kovovo živé
★ Ľahko oxiduje na vzduchu
2 Optoelektronické vlastnosti
★ Nevyplnená podvrstva 4f, kde sú elektróny 4f tienené vonkajšími elektrónmi, čo vedie k rôznym spektrálnym pojmom a energetickým hladinám
Pri prechode 4f elektrónov môžu absorbovať alebo emitovať žiarenie rôznych vlnových dĺžok od ultrafialových, viditeľných až po infračervené oblasti, vďaka čomu sú vhodné ako luminiscenčné materiály
★ Dobrá vodivosť, schopná pripraviť kovy vzácnych zemín metódou elektrolýzy
Úloha 4f elektrónov prvkov vzácnych zemín v nových materiáloch
1.Materiály využívajúce elektronické funkcie 4f
★ 4f usporiadanie elektrónového spinu:prejavuje sa ako silný magnetizmus – vhodné na použitie ako materiály s permanentnými magnetmi, zobrazovacie materiály MRI, magnetické senzory, supravodiče atď.
★ 4f orbitálny elektrónový prechod: prejavuje sa ako luminiscenčné vlastnosti – vhodné na použitie ako luminiscenčné materiály ako fosfor, infračervené lasery, vláknové zosilňovače atď.
Elektronické prechody vo vodiacom pásme úrovne energie 4f: prejavujú sa ako farbiace vlastnosti – vhodné na farbenie a odfarbovanie komponentov horúcich miest, pigmentov, keramických olejov, skla atď.
2 nepriamo súvisí s 4f elektrónom pomocou iónového polomeru, náboja a chemických vlastností
★ Jadrové vlastnosti:
Malý absorpčný prierez tepelných neutrónov – vhodný na použitie ako konštrukčné materiály jadrových reaktorov a pod.
Veľký prierez absorpcie neutrónov – vhodný na tienenie materiálov jadrových reaktorov a pod
★ Iónový polomer vzácnych zemín, náboj, fyzikálne a chemické vlastnosti:
Poruchy mriežky, podobný iónový polomer, chemické vlastnosti, rôzne náboje – vhodné na ohrev, katalyzátor, snímací prvok atď.
Štrukturálna špecifickosť – vhodné na použitie ako katódové materiály zo zliatiny na skladovanie vodíka, materiály na absorpciu mikrovlniek atď
Elektrooptické a dielektrické vlastnosti – vhodné na použitie ako materiály modulujúce svetlo, transparentná keramika atď
Čas odoslania: júl-06-2023