Vad ärsällsynta jordartsmetaller?
Människans historia sträcker sig över 200 år sedan upptäckten av sällsynta jordartsmetaller år 1794. Eftersom det fanns få sällsynta jordartsmetaller vid den tiden, kunde endast en liten mängd vattenolösliga oxider utvinnas genom kemiska metoder. Historiskt sett kallades sådana oxider vanligtvis för "jord", därav namnet sällsynta jordartsmetaller.
Faktum är att sällsynta jordartsmetaller inte är sällsynta i naturen. Sällsynta jordartsmetaller är inte jordarter, utan ett typiskt metallgrundämne. Dess aktiva typ är bara näst efter alkalimetaller och alkaliska jordartsmetaller. De har mer innehåll i jordskorpan än vanlig koppar, zink, tenn, kobolt och nickel.
För närvarande har sällsynta jordartsmetaller använts i stor utsträckning inom olika områden som elektronik, petrokemi, metallurgi etc. Nästan vart 3-5 år kan forskare upptäcka nya användningsområden för sällsynta jordartsmetaller, och av var sjätte uppfinning kan man inte klara sig utan sällsynta jordartsmetaller.
Kina är rikt på sällsynta jordartsmetaller och rankas först i tre världsrankningar: reserver, produktionsskala och exportvolym. Samtidigt är Kina också det enda landet som kan tillhandahålla alla 17 sällsynta jordartsmetaller, särskilt de medeltunga och tunga sällsynta jordartsmetallerna med extremt framträdande militära tillämpningar.
Sammansättning av sällsynta jordartsmetaller
Sällsynta jordartsmetaller består av lantanidelement i det periodiska systemet för kemiska element: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), och två element som är nära besläktade med lantanid:skandium(Sc) ochyttrium(Y).
Det kallasSällsynta jordartsmetaller, förkortat som Rare Earth.
Klassificering av sällsynta jordartsmetaller
Klassificeras efter elementens fysikaliska och kemiska egenskaper:
Lätta sällsynta jordartsmetaller:skandium, yttrium, lantan, cerium, praseodym, neodym, prometium, samarium, europium
Tunga sällsynta jordartsmetaller:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium
Klassificerad efter mineralegenskaper:
Ceriumgrupp:lantan, cerium, praseodym, neodym, promethium, samarium, europium
Yttriumgrupp:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, skandium, yttrium
Klassificering genom extraktionsseparation:
Lätt sällsynt jordartsmetall (P204 extraktion med svag syrahalt)lantan, cerium, praseodym, neodym
Medelsällsynta jordartsmetaller (P204 extraktion med låg surhetsgrad):samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium
Tunga sällsynta jordartsmetaller (surhetsutvinning i P204):holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, yttrium
Egenskaper hos sällsynta jordartsmetaller
Mer än 50 funktioner hos sällsynta jordartsmetaller är relaterade till deras unika 4f-elektronstruktur, vilket gör dem flitigt använda inom både traditionella material och högteknologiska nya material.
4f elektronbana
1. Fysikaliska och kemiska egenskaper
★ Har tydliga metalliska egenskaper; Den är silvergrå, förutom praseodym och neodym ser den ljusgul ut
★ Rika oxidfärger
★ Bildar stabila föreningar med icke-metaller
★ Livlig metall
★ Lätt att oxidera i luften
2 Optoelektroniska egenskaper
★ Ofyllt 4f-underlager, där 4f-elektroner är avskärmade av yttre elektroner, vilket resulterar i olika spektraltermer och energinivåer
När 4f-elektroner övergår i omvandling kan de absorbera eller avge strålning med olika våglängder från ultraviolett, synligt till infrarött, vilket gör dem lämpliga som luminescerande material.
★ God ledningsförmåga, kan framställa sällsynta jordartsmetaller med elektrolysmetod
Rollen av 4f-elektroner från sällsynta jordartsmetaller i nya material
1. Material som använder 4f elektroniska funktioner
★ 4f elektronspinnarrangemang:manifesteras som stark magnetism – lämplig för användning som permanentmagnetmaterial, MR-avbildningsmaterial, magnetiska sensorer, supraledare etc.
★ 4f orbital elektronövergångmanifesteras som luminescerande egenskaper – lämpliga för användning som luminescerande material såsom fosforer, infraröda lasrar, fiberförstärkare etc.
Elektroniska övergångar i 4f-energinivåstyrbandet: manifesterade som färgningsegenskaper – lämpliga för färgning och avfärgning av heta fläckkomponenter, pigment, keramiska oljor, glas etc.
2 är indirekt relaterad till 4f-elektron, med hjälp av jonradie, laddning och kemiska egenskaper
★ Kärnegenskaper:
Litet tvärsnitt för absorption av termiska neutroner – lämpligt för användning som strukturmaterial i kärnreaktorer etc.
Stort neutronabsorptionstvärsnitt – lämpligt för skärmningsmaterial i kärnreaktorer etc.
★ Sällsynta jordartsmetaller Jonradie, laddning, fysikaliska och kemiska egenskaper:
Gitterdefekter, liknande jonradie, kemiska egenskaper, olika laddningar – lämpliga för uppvärmning, katalysator, sensorelement etc.
Strukturell specificitet – lämplig för användning som katodmaterial för vätelagringslegeringar, mikrovågsabsorptionsmaterial etc.
Elektrooptiska och dielektriska egenskaper – lämpliga för användning som ljusmodulerande material, transparenta keramiker etc.
Publiceringstid: 6 juli 2023