Què ésterres rares?
Els éssers humans tenen una història de més de 200 anys des del descobriment de les terres rares el 1794. Com que en aquell moment es trobaven pocs minerals de terres rares, només es podia obtenir una petita quantitat d'òxids insolubles en aigua per mètodes químics. Històricament, aquests òxids s'anomenaven habitualment "terra", d'aquí el nom de terra rara.
De fet, els minerals de terres rares no són rars a la natura. Les terres rares no són terres, sinó un element metàl·lic típic. El seu tipus actiu només és superat pels metalls alcalins i alcalinoterris. Tenen més contingut a l'escorça que el coure, el zinc, l'estany, el cobalt i el níquel comuns.
Actualment, les terres rares s'han utilitzat àmpliament en diversos camps com l'electrònica, la petroquímica, la metal·lúrgia, etc. Gairebé cada 3-5 anys, els científics aconsegueixen descobrir nous usos per a les terres rares, i de cada sis invents, no es pot prescindir de les terres rares.
La Xina és rica en minerals de terres rares, ocupant el primer lloc en tres rànquings mundials: reserves, escala de producció i volum d'exportació. Alhora, la Xina també és l'únic país que pot subministrar els 17 metalls de terres rares, especialment les terres rares mitjanes i pesades amb aplicacions militars extremadament destacades.
Composició d'elements de terres rares
Els elements de terres rares estan compostos per elements lantànids a la taula periòdica dels elements químics:lantà(La),ceri(Ce),praseodimi(Pr),neodimi(Nd), prometi (Pm),samari(Sm),europi(Eu),gadolini(Déu),terbi(Tb),disprosi(Dy),holmi(Ho),erbi(Er),tuli(Tm),itterbi(Yb),luteci(Lu), i dos elements estretament relacionats amb els lantànids:escandi(Sc) iitri(Sí).
S'anomenaTerra rara, abreujat com a Terra Rara.
Classificació dels elements de terres rares
Classificació dels elements segons les seves propietats físiques i químiques:
Elements lleugers de terres rares:escandi, ittri, lantà, ceri, praseodimi, neodimi, prometi, samari, europi
Elements pesants de terres rares:gadolini, terbi, disprosi, holmi, erbi, tuli, iterbi, luteci
Classificats per les característiques minerals:
Grup del ceri:lantà, ceri, praseodimi, neodimi, prometi, samari, europi
Grup d'itri:gadolini, terbi, disprosi, holmi, erbi, tuli, iterbi, luteci, escandi, ittri
Classificació per separació per extracció:
Terres rares lleugeres (extracció d'acidesa feble P204)lantà, ceri, praseodimi, neodimi
Terres rares mitjanes (extracció de baixa acidesa P204):samari, europi, gadolini, terbi, disprosi
Terres rares pesades (extracció d'acidesa en P204):holmi, erbi, tuli, iterbi, luteci, ittri
Propietats dels elements de terres rares
Més de 50 funcions dels elements de terres rares estan relacionades amb la seva estructura electrònica 4f única, cosa que els fa àmpliament utilitzats tant en materials tradicionals com en camps de nous materials d'alta tecnologia.
Òrbita electrònica 4f
1. Propietats físiques i químiques
★ Té propietats metàl·liques òbvies; És de color gris platejat, excepte el praseodimi i el neodimi, que tenen un aspecte groc clar
★ Colors d'òxid rics
★ Formar compostos estables amb no metalls
★ Metall animat
★ Fàcil d'oxidar a l'aire
2 Propietats optoelectròniques
★ Subcapa 4f no plena, on els electrons 4f estan protegits pels electrons externs, donant lloc a diversos termes espectrals i nivells d'energia
Quan els electrons 4f fan la transició, poden absorbir o emetre radiació de diverses longituds d'ona, des de les regions ultraviolada, visible fins a l'infraroig, cosa que els fa adequats com a materials luminescents.
★ Bona conductivitat, capaç de preparar metalls de terres rares mitjançant el mètode d'electròlisi
El paper dels electrons 4f dels elements de terres rares en nous materials
1. Materials que utilitzen característiques electròniques 4f
★ Disposició d'espín electrònic 4f:manifestat com un fort magnetisme: adequat per al seu ús com a materials magnètics permanents, materials d'imatge per a ressonància magnètica, sensors magnètics, superconductors, etc.
★ Transició electrònica orbital 4f: manifestades com a propietats luminescents – adequades per al seu ús com a materials luminescents com ara fòsfors, làsers infrarojos, amplificadors de fibra, etc.
Transicions electròniques a la banda guia de nivell d'energia 4f: manifestades com a propietats colorants, adequades per a la coloració i decoloració de components de punts calents, pigments, olis ceràmics, vidre, etc.
2 està indirectament relacionat amb l'electró 4f, utilitzant el radi iònic, la càrrega i les propietats químiques
★ Característiques nuclears:
Secció transversal d'absorció de neutrons tèrmics petita: adequada per al seu ús com a materials estructurals de reactors nuclears, etc.
Gran secció transversal d'absorció de neutrons: adequada per a materials de blindatge de reactors nuclears, etc.
★ Terres rares Radi iònic, càrrega, propietats físiques i químiques:
Defectes de xarxa, radi iònic similar, propietats químiques, càrregues diferents: adequat per a calefacció, catalitzador, element sensor, etc.
Especificitat estructural: adequada per al seu ús com a materials de càtode d'aliatge d'emmagatzematge d'hidrogen, materials d'absorció de microones, etc.
Propietats electroòptiques i dielèctriques: adequades per al seu ús com a materials de modulació de llum, ceràmica transparent, etc.
Data de publicació: 06-07-2023