Čo jevzácna zem?
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(EÚ),gadolínium(Gd),terbium(Tb),dysprózia(D Y),holmium(Hoj),erbium(Ehm),thulium(Tm),ytterbium(Yb),lutécium(Lu) a dva prvky úzko súvisiace s lantanoidmi:skandium(Sc) aytrium(Y).
To sa nazývaVzácna 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-šedá, okrem prazeodýmu a neodýmu sa javí ako svetložltá
★ 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 elektrónov 4f môžu absorbovať alebo emitovať žiarenie rôznych vlnových dĺžok od ultrafialového, viditeľného 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
★ Usporiadanie elektrónového spinu 4f: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