Какво ередкоземни?
Човешките същества имат над 200-годишна история от откриването на редкоземните елементи през 1794 г. Тъй като по това време имаше малко редкоземни минерали, само малко количество водонеразтворими оксиди можеше да се получи по химичен метод. Исторически такива оксиди обикновено са били наричани „земя“, откъдето идва и името редкоземни.
Всъщност редкоземните минерали не са рядкост в природата. Редката земя не е земя, а типичен метален елемент. Неговият активен тип е само на второ място след алкалните метали и алкалоземните метали. Те имат повече съдържание в земната кора от обикновените мед, цинк, калай, кобалт и никел.
Понастоящем редкоземните елементи се използват широко в различни области като електрониката, нефтохимията, металургията и др. Почти на всеки 3-5 години учените успяват да открият нови приложения за редкоземни елементи и от всеки шест изобретения едно не може да направи без редкоземни елементи.
Китай е богат на редкоземни минерали, заемайки първо място в три световни класации: запаси, производствен мащаб и обем на износа. В същото време Китай е и единствената страна, която може да осигури всичките 17 редкоземни метала, особено средните и тежките редкоземни метали с изключително важни военни приложения.
Състав на редкоземни елементи
Редкоземните елементи са съставени от лантанидни елементи в периодичната таблица на химичните елементи:лантан(La),церий(Ce),празеодим(Pr),неодимови(Nd), прометий (Pm),самарий(Sm),европий(Eu),гадолиний(Gd),тербий(Tb),диспрозий(Dy),холмий(Хо),ербий(Ъъъ),тулий(Tm),итербий(Yb),лутеций(Lu) и два елемента, тясно свързани с лантанида:скандий(Sc) иитрий(Y).
Нарича сеРедкоземни, съкратено Редкоземни.
Класификация на редкоземни елементи
Класифицирани според физичните и химичните свойства на елементите:
Леки редкоземни елементи:скандий, итрий, лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий
Тежки редкоземни елементи:гадолиний, тербий, диспрозий, холмий, ербий, тулий, итербий, лутеций
Класифицирани по минерални характеристики:
Цериева група:лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий
Итриева група:гадолиний, тербий, диспрозий, холмий, ербий, тулий, итербий, лутеций, скандий, итрий
Класификация чрез разделяне на екстракцията:
Лека редкоземна земя (P204 екстракция със слаба киселинност): лантан, церий, празеодим, неодим
Средно редкоземни (P204 екстракция с ниска киселинност):самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий
Тежки редкоземни елементи (извличане на киселинност в P204):холмий, ербий, тулий, итербий, лутеций, итрий
Свойства на редкоземни елементи
Повече от 50 функции на редкоземни елементи са свързани с тяхната уникална 4f електронна структура, което ги прави широко използвани както в традиционните материали, така и в областта на високотехнологичните нови материали.
4f електронна орбита
1. Физични и химични свойства
★ Има очевидни метални свойства; Той е сребристосив, с изключение на празеодима и неодима, изглежда светложълт
★ Богати оксидни цветове
★ Образуват стабилни съединения с неметали
★ Метален оживен
★ Лесно се окислява във въздуха
2 Оптоелектронни свойства
★ Незапълнен 4f подслой, където 4f електроните са екранирани от външни електрони, което води до различни спектрални термини и енергийни нива
Когато 4f електроните преминават, те могат да абсорбират или излъчват радиация с различни дължини на вълната от ултравиолетови, видими до инфрачервени области, което ги прави подходящи като луминисцентни материали
★ Добра проводимост, способна да приготвя редкоземни метали чрез метод на електролиза
Ролята на 4f електрони от редкоземни елементи в нови материали
1.Материали, използващи 4f електронни функции
★ 4f подреждане на въртене на електрони:проявява се като силен магнетизъм – подходящ за използване като материали с постоянен магнит, материали за ЯМР изображения, магнитни сензори, свръхпроводници и др.
★ 4f орбитален електронен преход: проявява се като луминесцентни свойства – подходящи за използване като луминесцентни материали като фосфор, инфрачервени лазери, усилватели с влакна и др.
Електронни преходи във водещата лента на енергийното ниво 4f: проявява се като оцветяващи свойства – подходящи за оцветяване и обезцветяване на компоненти на горещи точки, пигменти, керамични масла, стъкло и др.
2 е косвено свързан с 4f електрон, използвайки йонен радиус, заряд и химични свойства
★ Ядрени характеристики:
Малко напречно сечение на поглъщане на топлинни неутрони – подходящо за използване като структурни материали на ядрени реактори и др.
Голямо напречно сечение на абсорбция на неутрони – подходящо за екраниращи материали на ядрени реактори и др.
★ Редкоземни йонни радиус, заряд, физични и химични свойства:
Дефекти на решетката, подобен йонен радиус, химични свойства, различни заряди – подходящи за нагряване, катализатор, чувствителен елемент и др.
Структурна специфичност – подходяща за използване като катодни материали от сплави за съхранение на водород, материали за микровълнова абсорбция и др.
Електрооптични и диелектрични свойства – подходящи за използване като материали за модулация на светлина, прозрачна керамика и др
Време на публикуване: 6 юли 2023 г