Que éterras raras?
Os seres humanos teñen unha historia de máis de 200 anos desde o descubrimento das terras raras en 1794. Dado que naquel momento se atopaban poucos minerais de terras raras, só se podía obter unha pequena cantidade de óxidos insolubles en auga por métodos químicos. Historicamente, estes óxidos chamábanse habitualmente "terra", de aí o nome de terras raras.
De feito, os minerais de terras raras non son raros na natureza. As terras raras non son terras, senón un elemento metálico típico. O seu tipo activo só é superado polos metais alcalinos e alcalinotérreos. Teñen máis contido na codia que o cobre, o zinc, o estaño, o cobalto e o níquel comúns.
Na actualidade, as terras raras empréganse amplamente en diversos campos como a electrónica, a petroquímica, a metalurxia, etc. Case cada 3-5 anos, os científicos descobren novos usos para as terras raras e, de cada seis inventos, non se pode prescindir das terras raras.
China é rica en minerais de terras raras, ocupando o primeiro posto en tres clasificacións mundiais: reservas, escala de produción e volume de exportación. Ao mesmo tempo, China é tamén o único país que pode fornecer os 17 metais de terras raras, especialmente as terras raras medias e pesadas con aplicacións militares extremadamente destacadas.
Composición de elementos de terras raras
Os elementos de terras raras están compostos por elementos lantánidos na táboa periódica dos elementos químicos:lantano(A),cerio(Ce),praseodimio(Pr),neodimio(Nd), prometio (Pm),samario(Sm),europio(Eu),gadolinio(D-os),terbio(Tuberculose),disprosio(Dy),holmio(Ho),erbio(Er),tulio(Tm),iterbio(Yb),lutecio(Lu) e dous elementos estreitamente relacionados co lantánido:escandio(Sc) eitrio(Si).
ChámaseTerras raras, abreviado como Terra Rara.
Clasificación dos elementos de terras raras
Clasificación dos elementos segundo as súas propiedades físicas e químicas:
Elementos lixeiros de terras raras:escandio, itrio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio
Elementos pesados de terras raras:gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio
Clasificación por características minerais:
Grupo do cerio:lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio
Grupo do itrio:gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio, escandio, itrio
Clasificación por extracción e separación:
Terras raras lixeiras (extracción de acidez débil P204)lantano, cerio, praseodimio, neodimio
Terras raras medias (extracción de baixa acidez P204):samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio
Terras raras pesadas (extracción de acidez en P204):holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio, itrio
Propiedades dos elementos de terras raras
Máis de 50 funcións dos elementos de terras raras están relacionadas coa súa estrutura electrónica 4f única, o que os fai amplamente utilizados tanto en materiais tradicionais como en campos de novos materiais de alta tecnoloxía.
Órbita electrónica 4f
1. Propiedades físicas e químicas
★ Ten propiedades metálicas evidentes; É gris prateado, agás o praseodimio e o neodimio, que teñen un aspecto amarelo claro
★ Cores de óxido ricas
★ Forman compostos estables con non metais
★ Metal animado
★ Fácil de oxidar no aire
2 Propiedades optoelectrónicas
★ Subcapa 4f sen recheo, onde os electróns 4f están protexidos por electróns externos, o que resulta en varios termos espectrais e niveis de enerxía
Cando os electróns 4f realizan unha transición, poden absorber ou emitir radiación de varias lonxitudes de onda, desde as rexións ultravioleta e visible ata a infravermella, o que os fai axeitados como materiais luminescentes.
★ Boa condutividade, capaz de preparar metais de terras raras mediante o método de electrólise
O papel dos electróns 4f dos elementos de terras raras en novos materiais
1. Materiais que utilizan características electrónicas 4f
★ Disposición de espín electrónico 4f:manifestado como un forte magnetismo: axeitado para o seu uso como materiais de imán permanente, materiais de imaxe por resonancia magnética, sensores magnéticos, supercondutores, etc.
★ Transición electrónica orbital 4f: manifestadas como propiedades luminescentes – axeitadas para o seu uso como materiais luminescentes como fósforos, láseres infravermellos, amplificadores de fibra, etc.
Transicións electrónicas na banda guía de nivel de enerxía 4f: manifestadas como propiedades colorantes, axeitadas para a coloración e decoloración de compoñentes de puntos quentes, pigmentos, aceites cerámicos, vidro, etc.
2 está indirectamente relacionado co electrón 4f, usando o raio iónico, a carga e as propiedades químicas
★ Características nucleares:
Sección transversal de absorción de neutróns térmicos pequena: axeitada para o seu uso como materiais estruturais de reactores nucleares, etc.
Gran sección transversal de absorción de neutróns: axeitada para materiais de blindaxe de reactores nucleares, etc.
★ Radio iónico, carga e propiedades físicas e químicas das terras raras:
Defectos de rede, radio iónico similar, propiedades químicas, cargas diferentes: axeitado para calefacción, catalizador, elemento sensor, etc.
Especificidade estrutural: axeitado para o seu uso como materiais catódicos de aliaxe de almacenamento de hidróxeno, materiais de absorción de microondas, etc.
Propiedades electroópticas e dieléctricas: axeitadas para o seu uso como materiais de modulación de luz, cerámicas transparentes, etc.
Data de publicación: 06-07-2023