Wat iszeldzame aarde?
De mens heeft een geschiedenis van meer dan 200 jaar sinds de ontdekking van zeldzame aardmetalen in 1794. Omdat er destijds weinig zeldzame aardmetalen werden gevonden, kon slechts een kleine hoeveelheid in water onoplosbare oxiden via een chemische methode worden verkregen. Historisch gezien werden dergelijke oxiden gewoonlijk ‘aarde’ genoemd, vandaar de naam zeldzame aarde.
In feite zijn zeldzame aardmetalen niet zeldzaam van aard. Zeldzame aarde is geen aarde, maar een typisch metalen element. Het actieve type komt slechts op de tweede plaats na alkalimetalen en aardalkalimetalen. Ze bevatten meer inhoud in de korst dan gewoon koper, zink, tin, kobalt en nikkel.
Momenteel worden zeldzame aardmetalen op grote schaal gebruikt op diverse gebieden, zoals de elektronica, de petrochemie, de metallurgie, enz. Bijna elke drie tot vijf jaar kunnen wetenschappers nieuwe toepassingen voor zeldzame aardmetalen ontdekken, en van elke zes uitvindingen kan er geen enkele worden uitgevoerd. zonder zeldzame aardmetalen.
China is rijk aan zeldzame aardmineralen en staat op de eerste plaats op drie wereldranglijsten: reserves, productieschaal en exportvolume. Tegelijkertijd is China ook het enige land dat alle 17 zeldzame aardmetalen kan leveren, vooral de middelzware en zware zeldzame aardmetalen met uiterst prominente militaire toepassingen.
Samenstelling van zeldzame aardelementen
Zeldzame aardelementen zijn samengesteld uit lanthanide-elementen in het periodiek systeem van chemische elementen:lanthaan(La),cerium(Ce),praseodymium(pr),neodymium(Nd), promethium (Pm),Samarium(Sm),europium(EU),gadolinium(Gd),terbium(Tb),dysprosium(Dy),holmium(Ho),erbium(Eh),thulium(Tm),ytterbium(Jb),lutetium(Lu), en twee elementen die nauw verwant zijn aan lanthanide:scandium(Sc) enyttrium(J).
Het wordt genoemdZeldzame aarde, afgekort als Rare Earth.
Classificatie van zeldzame aardelementen
Ingedeeld op basis van de fysische en chemische eigenschappen van elementen:
Lichte zeldzame aardelementen:scandium, yttrium, lanthaan, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium
Zware zeldzame aardelementen:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium
Ingedeeld op minerale kenmerken:
Ceriumgroep:lanthaan, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium
Yttrium-groep:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, scandium, yttrium
Classificatie door extractiescheiding:
Lichte zeldzame aardmetalen (P204-extractie met zwakke zuurgraad): lanthaan, cerium, praseodymium, neodymium
Middelmatige zeldzame aardmetalen (P204-extractie met lage zuurgraad):samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium
Zware zeldzame aardmetalen (zuurgraadextractie in P204):holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, yttrium
Eigenschappen van zeldzame aardelementen
Meer dan 50 functies van zeldzame aardmetalen zijn gerelateerd aan hun unieke 4f-elektronische structuur, waardoor ze op grote schaal worden gebruikt in zowel traditionele materialen als hightech nieuwe materialen.
4f elektronenbaan
1. Fysische en chemische eigenschappen
★ Heeft duidelijke metaalachtige eigenschappen; Het is zilvergrijs, behalve praseodymium en neodymium, het lijkt lichtgeel
★ Rijke oxidekleuren
★ Vorm stabiele verbindingen met niet-metalen
★ Metaal levendig
★ Gemakkelijk te oxideren in de lucht
2 Opto-elektronische eigenschappen
★ Ongevulde 4f-sublaag, waarbij 4f-elektronen worden afgeschermd door buitenste elektronen, wat resulteert in verschillende spectrale termen en energieniveaus
Wanneer 4f-elektronen overgaan, kunnen ze straling van verschillende golflengten absorberen of uitzenden, van ultraviolet, zichtbaar tot infrarode gebieden, waardoor ze geschikt zijn als luminescerende materialen
★ Goede geleidbaarheid, geschikt voor het bereiden van zeldzame aardmetalen via elektrolysemethode
De rol van 4f-elektronen van zeldzame aardelementen in nieuwe materialen
1.Materialen die gebruik maken van 4f elektronische functies
★ 4f elektronenspinopstelling:gemanifesteerd als sterk magnetisme – geschikt voor gebruik als permanente magneetmaterialen, MRI-beeldvormingsmaterialen, magnetische sensoren, supergeleiders, enz.
★ 4f orbitale elektronenovergang: gemanifesteerd als luminescerende eigenschappen – geschikt voor gebruik als luminescerende materialen zoals fosforen, infraroodlasers, vezelversterkers, enz.
Elektronische overgangen in de 4f-energieniveaugeleidingsband: gemanifesteerd als kleureigenschappen – geschikt voor het kleuren en ontkleuren van hotspotcomponenten, pigmenten, keramische oliën, glas, enz.
2 is indirect gerelateerd aan het 4f-elektron, waarbij gebruik wordt gemaakt van de ionische straal, lading en chemische eigenschappen
★ Nucleaire kenmerken:
Kleine thermische neutronenabsorptiedoorsnede – geschikt voor gebruik als structurele materialen van kernreactoren, enz
Grote neutronenabsorptiedoorsnede – geschikt voor afschermingsmaterialen van kernreactoren, enz
★ Zeldzame aarde Ionische straal, lading, fysische en chemische eigenschappen:
Roosterdefecten, vergelijkbare ionenstraal, chemische eigenschappen, verschillende ladingen – geschikt voor verwarming, katalysator, sensorelement, enz.
Structurele specificiteit – geschikt voor gebruik als kathodematerialen met waterstofopslaglegering, microgolfabsorptiematerialen, enz
Elektro-optische en diëlektrische eigenschappen – geschikt voor gebruik als lichtmodulatiematerialen, transparant keramiek, enz
Posttijd: 06-jul-2023