რამდენად შესაძლებელს ხდის დედამიწის იშვიათი ელემენტები თანამედროვე ტექნოლოგიას

ფრენკ ჰერბერტის კოსმოსურ ოპერაში „დიუნები“, ძვირფასი ბუნებრივი ნივთიერება სახელწოდებით „სანელებლების ნაზავი“ ადამიანებს ანიჭებს უზარმაზარ სამყაროში ნავიგაციის უნარს ვარსკვლავთშორისი ცივილიზაციის დასამკვიდრებლად. დედამიწაზე რეალურ ცხოვრებაში, ბუნებრივი ლითონების ჯგუფმა, სახელწოდებით იშვიათი დედამიწის ელემენტები, შესაძლებელი გახადა თანამედროვე ტექნოლოგია. თითქმის ყველა თანამედროვე ელექტრონული პროდუქტის ამ ძირითად კომპონენტებზე მოთხოვნა მკვეთრად იზრდება.

იშვიათი მიწებიაკმაყოფილებს ათასობით სხვადასხვა საჭიროებას - მაგალითად, ცერიუმი გამოიყენება როგორც კატალიზატორი ნავთობის გადამუშავებისთვის, ხოლოგადოლინიუმიაკავებს ნეიტრონებს ბირთვულ რეაქტორებში. მაგრამ ამ ელემენტების ყველაზე გამორჩეული უნარი მდგომარეობს მათ ლუმინესცენციასა და მაგნეტიზმში.

ჩვენ ვეყრდნობით იშვიათ დედამიწას, რათა გავაფერადოთ ჩვენი სმარტფონის ეკრანი, ვიყენებთ ფლუორესცენციას ევრო ბანკნოტების ავთენტურობის საჩვენებლად და სიგნალების გადასაცემად ზღვის ფსკერზე ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელების მეშვეობით. ისინი ასევე აუცილებელია მსოფლიოში ყველაზე ძლიერი და საიმედო მაგნიტების წარმოებისთვის. ისინი წარმოქმნიან ხმის ტალღებს თქვენს ყურსასმენებში, აძლიერებენ ციფრულ ინფორმაციას სივრცეში და ცვლიან თერმული საძიებო რაკეტების ტრაექტორიას. იშვიათი დედამიწა ასევე ხელს უწყობს მწვანე ტექნოლოგიების განვითარებას, როგორიცაა ქარის ენერგია და ელექტრო მანქანები, და შესაძლოა კვანტური კომპიუტერის ახალი კომპონენტების წარმოებაც კი. სტივენ ბოიდმა, სინთეზურმა ქიმიკოსმა და დამოუკიდებელმა კონსულტანტმა, თქვა: „ეს სია უსასრულოა. ისინი ყველგან არიან

იშვიათი დედამიწა ეხება ლანტანიდ ლუტეტიუმს და 14 ელემენტს ლანთანუმსა დაიტრიუმი, რომლებიც ხშირად გვხვდება იმავე საბადოში და აქვთ ლანტანიდის მსგავსი ქიმიური თვისებები. ამ ნაცრისფერიდან ვერცხლისფერ ლითონებს, როგორც წესი, აქვთ პლასტიურობა და მაღალი დნობის და დუღილის წერტილები. მათი საიდუმლო ძალა ელექტრონებშია. ყველა ატომს აქვს ბირთვი, რომელიც გარშემორტყმულია ელექტრონებით, რომლებიც ბინადრობენ რეგიონში, რომელსაც ორბიტა ეწოდება. ბირთვიდან ყველაზე შორს ორბიტაზე მყოფი ელექტრონები არის ვალენტური ელექტრონები, რომლებიც მონაწილეობენ ქიმიურ რეაქციებში და ქმნიან კავშირებს სხვა ატომებთან.

ლანთანიდების უმეტესობას აქვს ელექტრონების კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ჯგუფი, სახელწოდებით "f-ელექტრონები", რომლებიც ცხოვრობენ ოქროს ზონაში Valence ელექტრონის მახლობლად, მაგრამ ოდნავ ახლოს ბირთვთან. ნევადის უნივერსიტეტის არაორგანულმა ქიმიკოსმა, ანა დე ბეტანკურ დიასმა თქვა: „ეს არის ეს f ელექტრონები, რომლებიც იწვევენ იშვიათი დედამიწის ელემენტების მაგნიტურ და ნათურ თვისებებს“.

იშვიათი დედამიწა წარმოადგენს 17 ელემენტისგან შემდგარ ჯგუფს (პერიოდიულ სისტემაზე ლურჯად მითითებული). იშვიათი დედამიწის ელემენტების ქვეჯგუფს ლანტანიდი ეწოდება (ლუტეტიუმი, ლუ, პლუს ხაზი, რომელსაც ხელმძღვანელობსლანთანი, ლა). თითოეული ელემენტი შეიცავს გარსს, რომელიც ჩვეულებრივ შეიცავს f ელექტრონებს, რაც ამ ელემენტებს აქვს მაგნიტური და მანათობელი თვისებები.