Што ёсцьрэдказямельны?
Чалавек мае больш чым 200-гадовую гісторыю з моманту адкрыцця рэдказямельных элементаў у 1794 г. Паколькі рэдказямельных мінералаў у той час было знойдзена мала, хімічным метадам можна было атрымаць толькі невялікую колькасць нерастваральных у вадзе аксідаў. Гістарычна такія аксіды звыкла называлі «зямля», адсюль і назва рэдказямельных.
На самай справе рэдказямельныя мінералы не з'яўляюцца рэдкасцю ў прыродзе. Рэдказямельны элемент - гэта не зямля, а тыповы металічны элемент. Яго актыўны тып саступае толькі шчолачным і шчолачназямельным металам. Іх у кары больш, чым звычайных медзі, цынку, волава, кобальту і нікеля.
У цяперашні час рэдказямельныя элементы шырока выкарыстоўваюцца ў розных галінах, такіх як электроніка, нафтахімія, металургія і г. д. Амаль кожныя 3-5 гадоў навукоўцы могуць адкрываць для сябе новыя спосабы выкарыстання рэдказямельных элементаў, і з кожных шасці вынаходніцтваў адно не можа зрабіць без рэдказямельных элементаў.
Кітай багаты на рэдказямельныя мінералы, займаючы першае месца ў трох сусветных рэйтынгах: па запасах, маштабе вытворчасці і аб'ёме экспарту. У той жа час Кітай таксама з'яўляецца адзінай краінай, якая можа пастаўляць усе 17 рэдказямельных металаў, асабліва сярэднія і цяжкія рэдказямельныя металы з надзвычай важным ваенным прымяненнем.
Склад рэдказямельных элементаў
Рэдказямельныя элементы складаюцца з элементаў лантанідаў у перыядычнай сістэме хімічных элементаў:лантан(La),цэрый(CE),празеадым(Пр),неадымавы(Nd), праметый (Pm),самарый(Sm),еўрапій(ЕС),гадоліній(Б-жы),тэрбій(Тб),дыспрозій(Ды),гольмій(Хо),эрбій(Эээ),тулія(Тм),ітэрбій(Yb),лютэцыя(Lu) і два элемента, цесна звязаныя з лантанідам:скандый(Sc) іітрый(Y).
Гэта называеццаРэдказямельны, скарочана Рэдказямельныя.
Класіфікацыя рэдказямельных элементаў
Па фізічных і хімічных уласцівасцях элементы класіфікуюцца:
Лёгкія рэдказямельныя элементы:скандый, ітрый, лантан, цэрый, празеадым, неадым, праметый, самарый, еўрапій
Цяжкія рэдказямельныя элементы:гадоліній, тэрбій, дыспрозій, гольмій, эрбій, тулій, ітэрбій, лютэцый
Класіфікуюць мінеральныя характарыстыкі:
Група цэрыя:лантан, цэрый, празеадым, неадым, праметый, самарый, еўрапій
Група ітрыю:гадоліній, тэрбій, дыспрозій, гольмій, эрбій, тулій, ітэрбій, лютэцый, скандый, ітрый
Класіфікацыя па падзелу экстракцыі:
Лёгкія рэдказямельныя (P204 экстракцыя са слабой кіслотнасцю): лантан, цэрый, празеадым, неадым
Сярэднерэдказямельны (P204 экстракцыя з нізкай кіслотнасцю):самарый, еўрапій, гадаліній, тэрбій, дыспрозій
Цяжкія рэдказямельныя рэчывы (экстракцыя кіслотнасці ў P204):гольмій, эрбій, тулій, ітэрбій, лютэцый, ітрый
Уласцівасці рэдказямельных элементаў
Больш за 50 функцый рэдказямельных элементаў звязаны з іх унікальнай электроннай структурай 4f, дзякуючы чаму яны шырока выкарыстоўваюцца як у галіне традыцыйных матэрыялаў, так і ў галіне новых высокатэхналагічных матэрыялаў.
4f электронная арбіта
1. Фізічныя і хімічныя ўласцівасці
★ Мае відавочныя металічныя ўласцівасці; Ён серабрыста-шэры, за выключэннем празеадыму і неадыму, здаецца светла-жоўтым
★ Насычаныя колеры аксіду
★ Утвараюць з неметаламі ўстойлівыя злучэнні
★ Метал жывы
★ Лёгка акісляецца на паветры
2 Оптаэлектронныя ўласцівасці
★ Незапоўнены падслой 4f, дзе электроны 4f экранаваны знешнімі электронамі, што прыводзіць да розных спектральных членаў і энергетычных узроўняў
Калі 4f-электроны пераходзяць, яны могуць паглынаць або выпраменьваць выпраменьванне розных даўжынь хваль ад ультрафіялетавых, бачных да інфрачырвоных абласцей, што робіць іх прыдатнымі ў якасці люмінесцэнтных матэрыялаў
★ Добрая праводнасць, магчымасць атрымання рэдказямельных металаў метадам электролізу
Роля 4f-электронаў рэдказямельных элементаў у новых матэрыялах
1.Матэрыялы з выкарыстаннем электронных функцый 4f
★ размяшчэнне спіна электрона 4f:выяўляецца як моцны магнетызм - прыдатны для выкарыстання ў якасці матэрыялаў з пастаяннымі магнітамі, матэрыялаў для МРТ, магнітных датчыкаў, звышправаднікоў і г.д.
★ арбітальны электронны пераход 4f: праяўляецца як люмінесцэнтныя ўласцівасці - прыдатныя для выкарыстання ў якасці люмінесцэнтных матэрыялаў, такіх як люмінафор, інфрачырвоныя лазеры, валаконныя ўзмацняльнікі і г.д.
Электронныя пераходы ў кіруючай паласе ўзроўню энергіі 4f: выяўляюцца ў якасці фарбавальных уласцівасцей - падыходзяць для афарбоўвання і абескаляроўвання кампанентаў гарачых кропак, пігментаў, керамічных алеяў, шкла і г.д.
2 ускосна звязаны з 4f электронам, выкарыстоўваючы іённы радыус, зарад і хімічныя ўласцівасці
★ Ядзерныя характарыстыкі:
Малое сячэнне паглынання цеплавых нейтронаў - падыходзіць для выкарыстання ў якасці канструкцыйных матэрыялаў ядзерных рэактараў і г.д.
Вялікае сячэнне паглынання нейтронаў - падыходзіць для экранавання матэрыялаў ядзерных рэактараў і г.д.
★ Рэдказямельныя іённы радыус, зарад, фізічныя і хімічныя ўласцівасці:
Дэфекты рашоткі, аднолькавы іённы радыус, хімічныя ўласцівасці, розныя зарады - падыходзяць для нагрэву, каталізатара, адчувальнага элемента і г.д.
Структурная спецыфіка - падыходзіць для выкарыстання ў якасці катодных матэрыялаў са сплаваў для захоўвання вадароду, матэрыялаў для паглынання мікрахваляў і г.д.
Электрааптычныя і дыэлектрычныя ўласцівасці - прыдатныя для выкарыстання ў якасці матэрыялаў для мадуляцыі святла, празрыстай керамікі і г.д
Час публікацыі: 6 ліпеня 2023 г