Hva ersjeldne jordarter?
Menneskeheten har en historie på over 200 år siden oppdagelsen av sjeldne jordarter i 1794. Siden det ble funnet få sjeldne jordartsmineraler på den tiden, kunne bare en liten mengde vannuløselige oksider utvinnes ved kjemiske metoder. Historisk sett ble slike oksider vanligvis kalt «jord», derav navnet sjeldne jordarter.
Faktisk er sjeldne jordartsmineraler ikke sjeldne i naturen. Sjeldne jordarter er ikke jordarter, men et typisk metallgrunnstoff. Den aktive typen er bare nest etter alkalimetaller og jordalkalimetaller. De har et høyere innhold i jordskorpen enn vanlig kobber, sink, tinn, kobolt og nikkel.
For tiden har sjeldne jordarter blitt mye brukt innen ulike felt som elektronikk, petrokjemi, metallurgi osv. Nesten hvert 3.–5. år klarer forskere å oppdage nye bruksområder for sjeldne jordarter, og av hver sjette oppfinnelse kan man ikke klare seg uten sjeldne jordarter.
Kina er rikt på sjeldne jordartsmetaller, og rangerer først på tre verdensranglister: reserver, produksjonsskala og eksportvolum. Samtidig er Kina også det eneste landet som kan tilby alle 17 sjeldne jordartsmetaller, spesielt de mellomtunge og tunge sjeldne jordartsmetallene med svært fremtredende militære anvendelser.
Sammensetning av sjeldne jordelementer
Sjeldne jordartsmetaller er sammensatt av lantanidelementer i det periodiske systemet med kjemiske elementer:lantan(La),cerium(Ce),praseodym(Pr.),neodym(Nd), prometium (Pm),samarium(Sm),europium(EU),gadolinium(Gud),terbium(Tb),dysprosium(Dy),holmium(Ho),erbium(Eh),tulium(Tm),ytterbium(Yb),lutetium(Lu), og to elementer som er nært beslektet med lantanid:skandium(Sc) ogyttrium(Y).
Det kallesSjeldne jordarter, forkortet som Sjelden jordart.
Klassifisering av sjeldne jordartsmetaller
Klassifisert etter de fysiske og kjemiske egenskapene til elementene:
Lette sjeldne jordartsmetaller:skandium, yttrium, lantan, cerium, praseodym, neodym, promethium, samarium, europium
Tunge sjeldne jordartsmetaller:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium
Klassifisert etter mineralegenskaper:
Cerium-gruppen:lantan, cerium, praseodym, neodym, promethium, samarium, europium
Yttriumgruppe:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, scandium, yttrium
Klassifisering ved ekstraksjonsseparasjon:
Lett sjeldne jordarter (P204 ekstraksjon med svak surhet)lantan, cerium, praseodym, neodym
Middels sjeldne jordarter (P204 lav surhetsgradsekstraksjon):samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium
Tung sjeldne jordarter (syreutvinning i P204):holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, yttrium
Egenskaper til sjeldne jordartsmetaller
Mer enn 50 funksjoner til sjeldne jordartsmetaller er relatert til deres unike 4f elektroniske struktur, noe som gjør dem mye brukt i både tradisjonelle materialer og felt for høyteknologiske nye materialer.
4f elektronbane
1. Fysiske og kjemiske egenskaper
★ Har tydelige metalliske egenskaper; Den er sølvgrå, bortsett fra praseodym og neodym, ser den lys gul ut
★ Rike oksidfarger
★ Danner stabile forbindelser med ikke-metaller
★ Livlig metall
★ Lett å oksidere i luften
2 Optoelektroniske egenskaper
★ Ufylt 4f-underlag, hvor 4f-elektroner er skjermet av ytre elektroner, noe som resulterer i forskjellige spektrale termer og energinivåer
Når 4f-elektroner overgår til andre, kan de absorbere eller avgi stråling med forskjellige bølgelengder fra ultrafiolett, synlig til infrarødt, noe som gjør dem egnet som selvlysende materialer.
★ God ledningsevne, i stand til å fremstille sjeldne jordmetaller ved elektrolysemetoden
Rollen til 4f-elektroner fra sjeldne jordartsmetaller i nye materialer
1. Materialer som bruker 4f elektroniske funksjoner
★ 4f elektronspinnarrangement:manifesterer seg som sterk magnetisme – egnet for bruk som permanentmagnetmaterialer, MR-avbildningsmaterialer, magnetiske sensorer, superledere osv.
★ 4f orbital elektronovergangmanifestert som selvlysende egenskaper – egnet for bruk som selvlysende materialer som fosfor, infrarøde lasere, fiberforsterkere osv.
Elektroniske overganger i 4f-energinivåbåndet: manifestert som fargeegenskaper – egnet for farging og avfarging av hotspot-komponenter, pigmenter, keramiske oljer, glass osv.
2 er indirekte relatert til 4f elektron, ved bruk av ionisk radius, ladning og kjemiske egenskaper
★ Kjernekjerneegenskaper:
Lite tverrsnitt for absorpsjon av termiske nøytroner – egnet for bruk som strukturmaterialer i kjernereaktorer osv.
Stort tverrsnitt for nøytronabsorpsjon – egnet for skjermingsmaterialer i kjernereaktorer osv.
★ Sjeldne jordartsmetaller Ionisk radius, ladning, fysiske og kjemiske egenskaper:
Gitterdefekter, lignende ionisk radius, kjemiske egenskaper, forskjellige ladninger – egnet for oppvarming, katalysator, sensorelement osv.
Strukturell spesifisitet – egnet for bruk som katodematerialer for hydrogenlagringslegeringer, mikrobølgeabsorpsjonsmaterialer osv.
Elektrooptiske og dielektriske egenskaper – egnet for bruk som lysmodulerende materialer, gjennomsiktig keramikk osv.
Publisert: 06.07.2023