Cosa èterre rare?
Gli esseri umani hanno una storia di oltre 200 anni dalla scoperta delle terre rare nel 1794. Poiché a quel tempo erano stati trovati pochi minerali di terre rare, solo una piccola quantità di ossidi insolubili in acqua poteva essere ottenuta con il metodo chimico. Storicamente tali ossidi venivano abitualmente chiamati “terre”, da qui il nome di terre rare.
In effetti, i minerali delle terre rare non sono rari in natura. La terra rara non è terra, ma un tipico elemento metallico. Il suo tipo attivo è secondo solo ai metalli alcalini e ai metalli alcalino terrosi. Hanno più contenuto nella crosta rispetto ai comuni rame, zinco, stagno, cobalto e nichel.
Allo stato attuale, le terre rare sono state ampiamente utilizzate in vari campi come l'elettronica, la petrolchimica, la metallurgia, ecc. Quasi ogni 3-5 anni, gli scienziati sono in grado di scoprire nuovi usi per le terre rare e su sei invenzioni, non si può fare senza terre rare.
La Cina è ricca di minerali delle terre rare, al primo posto in tre classifiche mondiali: riserve, scala di produzione e volume delle esportazioni. Allo stesso tempo, la Cina è anche l’unico paese in grado di fornire tutti i 17 metalli delle terre rare, in particolare le terre rare medie e pesanti con applicazioni militari estremamente importanti.
Composizione degli elementi delle terre rare
Gli elementi delle terre rare sono composti da elementi lantanidi nella tavola periodica degli elementi chimici:lantanio(La),cerio(Ce),praseodimio(Pr),neodimio(Nd), promezio (Pm),samario(Sm),europio(Unione Europea),gadolinio(Dio),terbio(Tb),disprosio(Di),Olmio(Oh),erbio(Ehm),tulio(Tm),itterbio(Yb),lutezio(Lu) e due elementi strettamente correlati ai lantanidi:scandio(Sc) eittrio(Y).
Si chiamaTerra rara, abbreviato in Terre Rare.
Classificazione degli elementi delle terre rare
Classificati in base alle proprietà fisiche e chimiche degli elementi:
Elementi leggeri delle terre rare:scandio, ittrio, lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, promezio, samario, europio
Elementi pesanti delle terre rare:gadolinio, terbio, disprosio, olmio, erbio, tulio, itterbio, lutezio
Classificato in base alle caratteristiche minerali:
Gruppo cerio:lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, promezio, samario, europio
Gruppo dell'ittrio:gadolinio, terbio, disprosio, olmio, erbio, tulio, itterbio, lutezio, scandio, ittrio
Classificazione per separazione di estrazione:
Terre rare leggere (estrazione ad acidità debole P204): lantanio, cerio, praseodimio, neodimio
Terre rare medie (estrazione P204 a bassa acidità):samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio
Terre rare pesanti (estrazione dell'acidità in P204):olmio, erbio, tulio, itterbio, lutezio, ittrio
Proprietà degli elementi delle terre rare
Più di 50 funzioni degli elementi delle terre rare sono legate alla loro esclusiva struttura elettronica 4f, che li rende ampiamente utilizzati sia nei materiali tradizionali che nei nuovi materiali high-tech.
Orbita dell'elettrone 4f
1. Proprietà fisiche e chimiche
★ Ha evidenti proprietà metalliche; È grigio argento, ad eccezione del praseodimio e del neodimio, appare giallo chiaro
★ Ricchi colori di ossido
★ Forma composti stabili con non metalli
★ Metallo vivace
★ Facile da ossidare all'aria
2 Proprietà optoelettroniche
★ Sottostrato 4f non riempito, dove gli elettroni 4f sono schermati dagli elettroni esterni, risultando in vari termini spettrali e livelli energetici
Quando gli elettroni 4f passano, possono assorbire o emettere radiazioni di varie lunghezze d'onda dalle regioni ultraviolette, visibili a quelle infrarosse, rendendoli adatti come materiali luminescenti
★ Buona conduttività, in grado di preparare metalli delle terre rare mediante il metodo dell'elettrolisi
Il ruolo degli elettroni 4f degli elementi delle terre rare nei nuovi materiali
1.Materiali che utilizzano funzionalità elettroniche 4f
★ Disposizione dello spin dell'elettrone 4f:manifestato come forte magnetismo – adatto per l'uso come materiali magnetici permanenti, materiali per imaging MRI, sensori magnetici, superconduttori, ecc.
★ Transizione elettronica orbitale 4f: manifestato come proprietà luminescenti – adatto per l'uso come materiali luminescenti come fosfori, laser a infrarossi, amplificatori in fibra, ecc.
Transizioni elettroniche nella banda guida del livello energetico 4f: manifestate come proprietà coloranti – adatte per la colorazione e la decolorazione di componenti hot spot, pigmenti, oli ceramici, vetro, ecc.
2 è indirettamente correlato all'elettrone 4f, utilizzando il raggio ionico, la carica e le proprietà chimiche
★ Caratteristiche nucleari:
Piccola sezione trasversale di assorbimento di neutroni termici – adatta per l'uso come materiali strutturali di reattori nucleari, ecc
Grande sezione trasversale di assorbimento di neutroni – adatta per la schermatura di materiali di reattori nucleari, ecc
★ Raggio ionico delle terre rare, carica, proprietà fisiche e chimiche:
Difetti reticolari, raggio ionico simile, proprietà chimiche, cariche diverse – adatti per riscaldamento, catalizzatore, elemento sensibile, ecc.
Specificità strutturale: adatto per l'uso come materiali catodici in lega per l'accumulo di idrogeno, materiali per l'assorbimento di microonde, ecc
Proprietà elettro-ottiche e dielettriche: adatte all'uso come materiali per la modulazione della luce, ceramiche trasparenti, ecc
Orario di pubblicazione: 06-lug-2023