Frank Herbertin avaruusoopperassa ”Dyynit” arvokas luonnonaine nimeltä ”mausteseos” antaa ihmisille kyvyn navigoida valtavassa maailmankaikkeudessa ja perustaa tähtienvälinen sivilisaatio. Maapallolla tosielämässä luonnonmetallien ryhmä, jota kutsutaan harvinaisiksi maametalleiksi, on mahdollistanut modernin teknologian. Näiden lähes kaikkien nykyaikaisten elektronisten tuotteiden keskeisten komponenttien kysyntä kasvaa jyrkästi.
Harvinaiset maametallittäyttävät tuhansia erilaisia tarpeita – esimerkiksi ceriumia käytetään katalyyttinä öljynjalostuksessa, kun taasgadoliniumvangitsee neutroneja ydinreaktoreissa. Mutta näiden alkuaineiden merkittävin kyky on niiden luminesenssi ja magnetismi.
Luotamme harvinaisiin maametalleihin älypuhelimemme näytön värjäämisessä, fluoresenssin käyttämisessä eurosetelien aitouden osoittamisessa ja signaalien siirtämisessä merenpohjassa optisten kuitukaapeleiden kautta. Niitä tarvitaan myös joidenkin maailman vahvimpien ja luotettavimpien magneettien valmistuksessa. Ne tuottavat ääniaaltoja kuulokkeissasi, parantavat digitaalista tietoa avaruudessa ja muuttavat lämpöhakuohjusten lentorataa. Harvinaiset maametallit edistävät myös vihreiden teknologioiden, kuten tuulivoiman ja sähköajoneuvojen, kehitystä ja saattavat jopa tuottaa uusia kvanttitietokoneiden komponentteja. Stephen Boyd, synteettinen kemisti ja riippumaton konsultti, sanoi: "Tämä lista on loputon. Niitä on kaikkialla."
Harvinaisilla maametalleilla tarkoitetaan lantanidi-lutetiumia ja 14 alkuainetta lantaanin jayttrium, joita esiintyy usein samassa esiintymässä ja joiden kemialliset ominaisuudet ovat samanlaisia kuin lantanidien. Näillä harmaan tai hopean värisillä metalleilla on tyypillisesti plastisuus ja korkeat sulamis- ja kiehumispisteet. Niiden salainen vahvuus piilee niiden elektroneissa. Kaikilla atomeilla on ydin, jota ympäröivät elektronit, jotka sijaitsevat kiertoradaksi kutsutulla alueella. Kiertoradan elektronit, jotka ovat kauimpana ytimestä, ovat valenssielektroneja, jotka osallistuvat kemiallisiin reaktioihin ja muodostavat sidoksia muiden atomien kanssa.
Useimmilla lantanideilla on toinen tärkeä elektroniryhmä, joita kutsutaan "f-elektroneiksi". Ne sijaitsevat kultaisella vyöhykkeellä lähellä valenssielektronia, mutta hieman lähellä ydintä. Ana de Bettencourt Dias, epäorgaaninen kemisti Nevadan yliopistosta Renosta, sanoi: "Juuri nämä f-elektronit aiheuttavat harvinaisten maametallien magneettiset ja luminoivat ominaisuudet."
Harvinaiset maametallit ovat 17 alkuaineen ryhmä (merkitty sinisellä jaksollisessa taulukossa). Harvinaisten maametallien alaryhmää kutsutaan lantanidi- tai lantanidi-alkuaineiksi. (lutetium, Lu, sekä rivi, jonka johdossa onlantaani, La). Jokaisella alkuaineella on kuori, joka yleensä sisältää f elektronia, minkä ansiosta näillä alkuaineilla on magneettisia ja valoa antavia ominaisuuksia.
Julkaisun aika: 05.07.2023