Mikä onharvinainen maametalli?
Ihmisillä on yli 200 vuoden historia siitä lähtien, kun harvinaiset maametallit löydettiin vuonna 1794. Koska harvinaisia maametallien mineraaleja löydettiin tuolloin vähän, vain pieni määrä veteen liukenemattomia oksideja saatiin kemiallisella menetelmällä. Historiallisesti tällaisia oksideja kutsuttiin tavallisesti "maaksi", mistä johtuu harvinaisen maametallin nimi.
Itse asiassa harvinaiset maametallit eivät ole harvinaisia luonnossa. Harvinainen maa ei ole maa, vaan tyypillinen metallielementti. Sen aktiivinen tyyppi on vain toinen alkalimetallien ja maa-alkalimetallien jälkeen. Niissä on enemmän sisältöä kuoressa kuin tavallisessa kuparissa, sinkissä, tinassa, koboltissa ja nikkelissä.
Tällä hetkellä harvinaisia maametalleja on käytetty laajalti eri aloilla, kuten elektroniikassa, petrokemianteollisuudessa, metallurgiassa jne. Lähes 3-5 vuoden välein tiedemiehet löytävät uusia käyttötapoja harvinaisille maametallille, ja jokaisesta kuudesta keksinnöstä yksi ei onnistu. ilman harvinaisia maametallia.
Kiina on rikas harvinaisten maametallien mineraaleista, ja se sijoittuu ensimmäiseksi kolmessa maailmanluokissa: varastot, tuotannon laajuus ja vientimäärä. Samaan aikaan Kiina on myös ainoa maa, joka pystyy toimittamaan kaikki 17 harvinaista maametallia, erityisesti keskiraskaat ja raskaat harvinaiset maametallit, joilla on erittäin merkittäviä sotilaallisia sovelluksia.
Harvinaisten maametallien koostumus
Harvinaiset maametallit koostuvat lantanidielementeistä kemiallisten alkuaineiden jaksollisessa taulukossa:lantaani(La),cerium(Ce),praseodyymi(PR),neodyymi(Nd), prometium (Pm),samarium(Sm),europium(Eu),gadolinium(Gd),terbium(Tb),dysprosium(Dy),holmium(Ho),erbium(Er),tuliumia(Tm),ytterbium(Yb),lutetium(Lu) ja kaksi elementtiä, jotka liittyvät läheisesti lantanidiin:skandium(Sc) jayttrium(Y).
Sitä kutsutaanHarvinainen maa, lyhennetty nimellä Rare Earth.
Harvinaisten maametallien luokitus
Luokiteltu alkuaineiden fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien mukaan:
Kevyet harvinaisten maametallien alkuaineet:skandium, yttrium, lantaani, cerium, praseodyymi, neodyymi, prometium, samarium, europium
Raskaat harvinaisten maametallien alkuaineet:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, ytterbium, lutetium
Luokiteltu mineraaliominaisuuksien mukaan:
Cerium-ryhmä:lantaani, cerium, praseodyymi, neodyymi, prometium, samarium, europium
Yttrium-ryhmä:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, ytterbium, lutetium, skandium, yttrium
Luokittelu uuttoerotuksen mukaan:
Kevyt harvinainen maametalli (P204 heikko happamuusuutto): lantaani, cerium, praseodyymi, neodyymi
Keskiharvinainen maametalli (P204 matalahappouutto):samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium
Harvinaisen maametallin raskas maametalli (happouutto P204:ssä):holmium, erbium, tulium, ytterbium, lutetium, yttrium
Harvinaisten maametallien ominaisuudet
Yli 50 harvinaisten maametallien toimintoa liittyy niiden ainutlaatuiseen 4f-elektroniikkarakenteeseen, minkä ansiosta niitä käytetään laajasti sekä perinteisten materiaalien että uusien huipputeknisten materiaalien aloilla.
4f elektronin kiertorata
1. Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
★ Siinä on ilmeisiä metallisia ominaisuuksia; Se on hopeanharmaa, paitsi praseodyymi ja neodyymi, se näyttää vaaleankeltaiselta
★ Rikkaat oksidivärit
★ Muodosta stabiileja yhdisteitä ei-metallien kanssa
★ Metalli vilkas
★ Helposti hapettuva ilmassa
2 Optoelektroniset ominaisuudet
★ Täyttämätön 4f-alikerros, jossa 4f-elektronia suojataan ulkoisilla elektroneilla, mikä johtaa erilaisiin spektreihin ja energiatasoihin
Kun 4f-elektroni siirtyy, ne voivat absorboida tai lähettää eri aallonpituisia säteilyä ultraviolettisäteilystä, näkyvästä infrapuna-alueelle, mikä tekee niistä sopivia luminoivia materiaaleja
★ Hyvä johtavuus, pystyy valmistamaan harvinaisia maametalleja elektrolyysimenetelmällä
Harvinaisten maametallien 4f-elektronien rooli uusissa materiaaleissa
1. Materiaalit hyödyntävät 4f elektronisia ominaisuuksia
★ 4f elektronin spin-järjestely:ilmenee vahvana magnetismina – soveltuu käytettäväksi kestomagneettimateriaaleina, MRI-kuvausmateriaaleina, magneettisensoreina, suprajohtimina jne.
★ 4f kiertoradan elektronimuutos: ilmenee luminoivina ominaisuuksina – sopii käytettäväksi luminoivina materiaaleina, kuten fosforit, infrapunalaserit, kuituvahvistimet jne.
Elektroniset siirtymät 4f-energiatason ohjausnauhassa: ilmenevät värjäysominaisuuksina – soveltuvat hot spot -komponenttien, pigmenttien, keraamisten öljyjen, lasin jne. värjäämiseen ja värinpoistoon
2 liittyy epäsuorasti 4f-elektroniin käyttämällä ionisädettä, varausta ja kemiallisia ominaisuuksia
★ Ydinominaisuudet:
Pieni lämpöneutroniabsorptiopoikkileikkaus – soveltuu käytettäväksi ydinreaktorien rakennemateriaaleina jne.
Suuri neutroniabsorptiopoikkileikkaus – sopii ydinreaktorien suojamateriaaleihin jne.
★ Harvinaisten maametallien ionisäde, varaus, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet:
Hilaviat, samanlainen ionisäde, kemialliset ominaisuudet, erilaiset varaukset – sopii lämmitykseen, katalysaattoriin, anturielementtiin jne.
Rakenteellinen spesifisyys – sopii käytettäväksi vetyä varastoivien metalliseosten katodimateriaaleina, mikroaaltojen absorptiomateriaalina jne.
Sähköoptiset ja dielektriset ominaisuudet – soveltuvat käytettäväksi valoa moduloivana materiaalina, läpinäkyvänä keramiikkana jne
Postitusaika: 06.07.2023