Hvad ersjældne jordarter?
Menneskeheden har en historie på over 200 år siden opdagelsen af sjældne jordarter i 1794. Da der blev fundet få sjældne jordarters mineraler på det tidspunkt, kunne kun en lille mængde vanduopløselige oxider udvindes ved kemiske metoder. Historisk set blev sådanne oxider sædvanligvis kaldt "jord", deraf navnet på sjældne jordarter.
Faktisk er sjældne jordarter ikke sjældne i naturen. Sjældne jordarter er ikke jordarter, men et typisk metalgrundstof. Deres aktive type er kun overgået af alkalimetaller og jordalkalimetaller. De har et højere indhold i jordskorpen end almindeligt kobber, zink, tin, kobolt og nikkel.
I øjeblikket er sjældne jordarter blevet udbredt anvendt inden for forskellige områder såsom elektronik, petrokemikalier, metallurgi osv. Næsten hvert 3.-5. år er forskere i stand til at opdage nye anvendelser af sjældne jordarter, og ud af hver sjette opfindelse kan man ikke undvære sjældne jordarter.
Kina er rigt på sjældne jordarters mineraler og rangerer som nummer et på tre verdensranglister: reserver, produktionsskala og eksportvolumen. Samtidig er Kina også det eneste land, der kan levere alle 17 sjældne jordarters metaller, især de mellemtunge og tunge sjældne jordarter med ekstremt fremtrædende militære anvendelser.
Sammensætning af sjældne jordarter
Sjældne jordarter er sammensat af lanthanidelementer i det periodiske system af kemiske elementer:lanthan(La),cerium(Ce),praseodym(Pr.),neodym(Nd), promethium (Pm),samarium(Sm),europium(Eu),gadolinium(Gud),terbium(Tb),dysprosium(Dy),holmium(Ho),erbium(Øh),thulium(Tm),ytterbium(Yb),lutetium(Lu) og to elementer, der er tæt beslægtet med lanthanid:scandium(Sc) ogyttrium(Y).
Det kaldesSjælden jordart, forkortet som sjældne jordarter.
Klassificering af sjældne jordarter
Klassificeret efter grundstoffernes fysiske og kemiske egenskaber:
Lette sjældne jordarter:scandium, yttrium, lanthan, cerium, praseodym, neodym, promethium, samarium, europium
Tunge sjældne jordarter:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium
Klassificeret efter mineralegenskaber:
Cerium-gruppen:lanthan, cerium, praseodym, neodym, promethium, samarium, europium
Yttrium-gruppe:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, scandium, yttrium
Klassificering ved ekstraktionsseparation:
Let sjælden jordart (P204 ekstraktion med svag syre)lantan, cerium, praseodym, neodym
Mellem sjælden jordart (P204 ekstraktion med lav surhedsgrad):samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium
Tunge sjældne jordarter (syreudvinding i P204):holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, yttrium
Egenskaber af sjældne jordarter
Mere end 50 funktioner af sjældne jordarter er relateret til deres unikke 4f elektroniske struktur, hvilket gør dem meget udbredte i både traditionelle materialer og inden for højteknologiske nye materialer.
4f elektronbane
1. Fysiske og kemiske egenskaber
★ Har tydelige metalliske egenskaber; Den er sølvgrå, bortset fra praseodym og neodym, fremstår den lysegul
★ Rige oxidfarver
★ Danner stabile forbindelser med ikke-metaller
★ Livlig metal
★ Let at oxidere i luften
2 Optoelektroniske egenskaber
★ Ufyldt 4f-underlag, hvor 4f-elektroner er afskærmet af ydre elektroner, hvilket resulterer i forskellige spektrale termer og energiniveauer
Når 4f-elektroner overgår til stråling, kan de absorbere eller udsende stråling med forskellige bølgelængder fra ultraviolet, synligt til infrarødt, hvilket gør dem egnede som luminescerende materialer.
★ God ledningsevne, i stand til at fremstille sjældne jordmetaller ved elektrolysemetoden
Rollen af 4f-elektroner fra sjældne jordarter i nye materialer
1. Materialer, der anvender 4f elektroniske funktioner
★ 4f elektronspin-arrangement:manifesterer sig som stærk magnetisme – egnet til brug som permanente magnetmaterialer, MR-billeddannelsesmaterialer, magnetiske sensorer, superledere osv.
★ 4f orbital elektronovergangmanifesterer sig som selvlysende egenskaber – egnede til brug som selvlysende materialer såsom fosfor, infrarøde lasere, fiberforstærkere osv.
Elektroniske overgange i 4f energiniveau-guidebåndet: manifesteret som farveegenskaber – egnet til farvning og affarvning af hotspot-komponenter, pigmenter, keramiske olier, glas osv.
2 er indirekte relateret til 4f elektron, ved hjælp af ionradius, ladning og kemiske egenskaber
★ Nukleare egenskaber:
Lille tværsnit af termisk neutronabsorption – egnet til brug som strukturmaterialer i atomreaktorer osv.
Stort neutronabsorptionstværsnit – egnet til afskærmningsmaterialer i atomreaktorer osv.
★ Sjældne jordarters ioniske radius, ladning, fysiske og kemiske egenskaber:
Gitterdefekter, lignende ionradius, kemiske egenskaber, forskellige ladninger – egnet til opvarmning, katalysator, sensorelement osv.
Strukturel specificitet – egnet til brug som katodematerialer til hydrogenlagringslegeringer, mikrobølgeabsorptionsmaterialer osv.
Elektrooptiske og dielektriske egenskaber – egnet til brug som lysmodulationsmaterialer, transparent keramik osv.
Opslagstidspunkt: 6. juli 2023