In Frank Herberts space opera "Dunes" geeft een kostbare natuurlijke substantie, genaamd "kruidenmengsel", mensen de mogelijkheid om door het uitgestrekte heelal te reizen en een interstellaire beschaving te stichten. In het echte leven op aarde heeft een groep natuurlijke metalen, zeldzame aardmetalen genaamd, moderne technologie mogelijk gemaakt. De vraag naar deze belangrijke componenten van bijna alle moderne elektronische producten neemt sterk toe.
Zeldzame aardenvoldoen aan duizenden verschillende behoeften – cerium wordt bijvoorbeeld gebruikt als katalysator voor het raffineren van olie, terwijlgadoliniumVangt neutronen op in kernreactoren. Maar de meest opvallende eigenschap van deze elementen ligt in hun luminescentie en magnetisme.
We vertrouwen op zeldzame aardmetalen om het scherm van onze smartphone te kleuren, gebruiken fluorescentie om de authenticiteit van eurobiljetten aan te tonen en brengen signalen over op de zeebodem via glasvezelkabels. Ze zijn ook nodig voor de productie van enkele van de sterkste en betrouwbaarste magneten ter wereld. Ze genereren geluidsgolven in je koptelefoon, verbeteren digitale informatie in de ruimte en veranderen de baan van thermische zoekraketten. Zeldzame aardmetalen bevorderen ook de ontwikkeling van groene technologieën, zoals windenergie en elektrische voertuigen, en kunnen zelfs nieuwe componenten voor quantumcomputers produceren. Stephen Boyd, synthetisch chemicus en onafhankelijk consultant, zei: "Deze lijst is eindeloos. Ze zijn overal."
Zeldzame aarde verwijst naar Lanthanide lutetium en 14 elementen tussen lanthaan enyttrium, die vaak in dezelfde afzetting voorkomen en chemische eigenschappen hebben die vergelijkbaar zijn met die van lanthaniden. Deze grijs- tot zilverkleurige metalen zijn doorgaans plastic en hebben een hoog smelt- en kookpunt. Hun geheime kracht schuilt in hun elektronen. Alle atomen hebben een kern omringd door elektronen, die zich in een gebied bevinden dat een orbit wordt genoemd. De elektronen in de orbit die het verst van de kern verwijderd is, zijn valentie-elektronen, die deelnemen aan chemische reacties en bindingen vormen met andere atomen.
De meeste lanthaniden hebben nog een belangrijke groep elektronen, de zogenaamde "f-elektronen", die zich in de gouden zone bevinden, dicht bij het valentie-elektron maar iets dichter bij de kern. Ana de Bettencourt Dias, anorganisch chemicus aan de Universiteit van Nevada, Reno, zei: "Het zijn deze f-elektronen die de magnetische en luminescerende eigenschappen van zeldzame aardmetalen veroorzaken."
Zeldzame aarden zijn een groep van 17 elementen (aangegeven in blauw in het periodiek systeem). Een subgroep van zeldzame aarden wordt lanthanide genoemd. (lutetium, Lu, plus de regel met aan het hoofdlanthaan, La). Elk element bevat een schil, die gewoonlijk f elektronen bevat, waardoor deze elementen magnetische en lichtgevende eigenschappen hebben.
Plaatsingstijd: 5 juli 2023