زمین کمیاب جادویی | فاش کردن رازهایی که نمی دانید

چیستزمین کمیاب?
بشر از زمان کشف خاک های کمیاب در سال 1794 سابقه ای بیش از 200 سال دارد. از آنجایی که در آن زمان مواد معدنی کمیاب خاکی یافت می شد، تنها مقدار کمی از اکسیدهای نامحلول در آب را می توان با روش شیمیایی به دست آورد. از نظر تاریخی، چنین اکسیدهایی معمولاً "زمین" نامیده می شدند، از این رو نام زمین کمیاب است.

در واقع، مواد معدنی کمیاب در طبیعت کمیاب نیستند. خاکی کمیاب زمین نیست، بلکه یک عنصر فلزی معمولی است. نوع فعال آن پس از فلزات قلیایی و فلزات قلیایی خاکی دوم است. آنها نسبت به مس، روی، قلع، کبالت و نیکل معمولی، محتوای بیشتری در پوسته دارند.

در حال حاضر خاک های کمیاب به طور گسترده ای در زمینه های مختلف مانند الکترونیک، پتروشیمی، متالورژی و غیره استفاده می شود. بدون خاک های کمیاب

چین از نظر مواد معدنی خاکی کمیاب غنی است و در سه رتبه بندی جهانی: ذخایر، مقیاس تولید و حجم صادرات در رتبه اول قرار دارد. در عین حال، چین همچنین تنها کشوری است که می تواند تمام 17 فلز خاکی کمیاب، به ویژه خاک های کمیاب متوسط ​​و سنگین را با کاربردهای نظامی بسیار برجسته فراهم کند.

ترکیب عناصر خاکی کمیاب

عناصر خاکی کمیاب از عناصر لانتانید در جدول تناوبی عناصر شیمیایی تشکیل شده اند:لانتانیم(لا)سریم(CE)،پرازئودیمیم(Pr)نئودیمیم(Nd)، پرومتیم (PM)،ساماریوم(اسم)،یوروپیوم(اتحادیه اروپا)گادولینیم(Gd)تربیوم(Tb)دیسپروزیم(دی)،هولمیوم(هو)،اربیوم(ارو)،تولیوم(Tm)ایتربیوم(Yb)لوتتیوم(Lu) و دو عنصر نزدیک به لانتانید:اسکاندیم(Sc) وایتریم(Y).

نامیده می شودزمین کمیاب، به اختصار Rare Earth.

طبقه بندی عناصر کمیاب خاکی

طبقه بندی بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی عناصر:

عناصر خاکی کمیاب سبک:اسکاندیم، ایتریم، لانتانیم، سریم، پرازئودیمیم، نئودیمیم، پرومتیم، ساماریوم، یوروپیوم

عناصر خاکی کمیاب سنگین:گادولینیم، تربیوم، دیسپروزیم، هولمیوم، اربیوم، تولیوم، ایتربیوم، لوتسیم

طبقه بندی بر اساس ویژگی های معدنی:

گروه سریم:لانتانیم، سریم، پراسئودیمیم، نئودیمیم، پرومتیم، ساماریوم، یوروپیوم

گروه ایتریوم:گادولینیم، تربیوم، دیسپروزیم، هولمیوم، اربیوم، تولیوم، ایتربیوم، لوتتیوم، اسکاندیم، ایتریوم

طبقه بندی بر اساس جداسازی استخراج:

خاکی کمیاب سبک (P204 استخراج اسیدیته ضعیف): لانتانیم، سریم، پرازئودیمیم، نئودیمیم

خاک کمیاب متوسط ​​(P204 استخراج اسیدیته کم):ساماریوم، یوروپیوم، گادولینیوم، تربیوم، دیسپروزیم

خاک کمیاب سنگین (استخراج اسیدی در P204):هولمیوم، اربیوم، تولیوم، ایتربیوم، لوتتیوم، ایتریوم

خواص عناصر خاکی کمیاب

بیش از 50 عملکرد عناصر خاکی کمیاب به ساختار الکترونیکی 4f منحصر به فرد آنها مربوط می شود و باعث می شود که آنها به طور گسترده در مواد سنتی و مواد جدید با فناوری پیشرفته مورد استفاده قرار گیرند.

مدار الکترون 4f

1. خواص فیزیکی و شیمیایی

★ دارای خواص فلزی آشکار است. خاکستری نقره ای است، به جز پراسئودیمیم و نئودیمیم، زرد روشن به نظر می رسد

★ رنگ اکسید غنی

★ ترکیبات پایدار را با غیر فلزات تشکیل دهید

★ متال پر جنب و جوش

★ به راحتی در هوا اکسید می شود

2 خواص نوری الکترونیکی

★ لایه فرعی 4f پر نشده، که در آن الکترون‌های 4f توسط الکترون‌های بیرونی محافظت می‌شوند، که منجر به شرایط طیفی و سطوح انرژی مختلف می‌شود.

هنگامی که الکترون های 4f در حال انتقال هستند، می توانند تابش طول موج های مختلف از فرابنفش، قابل مشاهده به مناطق مادون قرمز را جذب یا ساطع کنند، و آنها را به عنوان مواد درخشان مناسب می کند.

★ هدایت خوب، قادر به تهیه فلزات خاکی کمیاب به روش الکترولیز

نقش 4f الکترون عناصر کمیاب زمین در مواد جدید

1.مواد با استفاده از ویژگی های الکترونیکی 4f

★ آرایش اسپین الکترون 4f:به عنوان مغناطیس قوی آشکار می شود - مناسب برای استفاده به عنوان مواد آهنربای دائمی، مواد تصویربرداری MRI، حسگرهای مغناطیسی، ابررساناها و غیره

★ 4F انتقال الکترون مداری: به صورت خواص شب تاب آشکار می شود - مناسب برای استفاده به عنوان مواد درخشان مانند فسفر، لیزر مادون قرمز، تقویت کننده های فیبر و غیره

انتقال های الکترونیکی در نوار راهنمای سطح انرژی 4f: به صورت خواص رنگ آمیزی آشکار می شود - مناسب برای رنگ آمیزی و رنگ زدایی اجزای نقطه داغ، رنگدانه ها، روغن های سرامیکی، شیشه و غیره

2 با استفاده از شعاع یونی، بار و خواص شیمیایی به طور غیرمستقیم با الکترون 4f مرتبط است

★ ویژگی های هسته ای:

 مقطع جذب نوترون حرارتی کوچک - مناسب برای استفاده به عنوان مواد ساختاری راکتورهای هسته ای و غیره

 سطح مقطع جذب نوترون بزرگ - مناسب برای محافظت از مواد راکتورهای هسته ای و غیره

★ شعاع یونی خاکی کمیاب، بار، خواص فیزیکی و شیمیایی:

 عیوب شبکه، شعاع یونی مشابه، خواص شیمیایی، بارهای مختلف - مناسب برای گرمایش، کاتالیزور، عنصر حسگر و غیره

ویژگی ساختاری - مناسب برای استفاده به عنوان مواد کاتدی آلیاژ ذخیره هیدروژن، مواد جذب مایکروویو و غیره

خواص الکترو نوری و دی الکتریک - مناسب برای استفاده به عنوان مواد مدولاسیون نور، سرامیک های شفاف و غیره