როგორ ხდიან იშვიათი დედამიწის ელემენტები თანამედროვე ტექნოლოგიებს შესაძლებელს

ფრენკ ჰერბერტის კოსმოსურ ოპერაში „დიუნები“, ძვირფასი ბუნებრივი ნივთიერება, რომელსაც „სანელებლების ნარევი“ ეწოდება, ადამიანებს აძლევს უზარმაზარ სამყაროში ნავიგაციის უნარს, რათა შექმნან ვარსკვლავთშორისი ცივილიზაცია. დედამიწაზე რეალურ ცხოვრებაში, ბუნებრივი ლითონების ჯგუფმა, რომელსაც იშვიათმიწა ელემენტები ეწოდება, შესაძლებელი გახადა თანამედროვე ტექნოლოგია. თითქმის ყველა თანამედროვე ელექტრონული პროდუქტის ამ ძირითად კომპონენტებზე მოთხოვნა მკვეთრად იზრდება.

იშვიათი მიწებიათასობით სხვადასხვა მოთხოვნილების დასაკმაყოფილებლად - მაგალითად, ცერიუმი გამოიყენება ნავთობის გადამუშავების კატალიზატორად, მაშინ როდესაცგადოლინიუმიატომურ რეაქტორებში ნეიტრონებს იჭერს. თუმცა, ამ ელემენტების ყველაზე გამორჩეული უნარი მათ ლუმინესცენციასა და მაგნეტიზმშია.

ჩვენ იშვიათმიწა ლითონებს ვეყრდნობით ჩვენი სმარტფონის ეკრანის შესაღებად, ფლუორესცენციის გამოყენებით ევრო ბანკნოტების ავთენტურობის დასადასტურებლად და სიგნალების გადასაცემად ზღვის ფსკერზე ოპტიკურ-ბოჭკოვანი კაბელების მეშვეობით. ისინი ასევე აუცილებელია მსოფლიოში ყველაზე ძლიერი და საიმედო მაგნიტების წარმოებისთვის. ისინი ყურსასმენებში ხმის ტალღებს წარმოქმნიან, აძლიერებენ ციფრულ ინფორმაციას კოსმოსში და ცვლიან თერმული საძიებო რაკეტების ტრაექტორიას. იშვიათმიწა ლითონები ასევე ხელს უწყობს მწვანე ტექნოლოგიების განვითარებას, როგორიცაა ქარის ენერგია და ელექტრომობილები, და შესაძლოა კვანტური კომპიუტერის ახალი კომპონენტებიც კი წარმოქმნას. სტივენ ბოიდმა, სინთეზურმა ქიმიკოსმა და დამოუკიდებელმა კონსულტანტმა, თქვა: „ეს სია დაუსრულებელია. ისინი ყველგან არიან“.

იშვიათმიწა მინერალები გულისხმობს ლანთანიდ ლუტეციუმს და ლანთანუმსა და 14 ელემენტს შორის.იტრიუმი, რომლებიც ხშირად გვხვდება იმავე საბადოში და აქვთ ლანთანოიდების მსგავსი ქიმიური თვისებები. ამ ნაცრისფერიდან ვერცხლისფერამდე ფერის ლითონებს, როგორც წესი, აქვთ პლასტიურობა და მაღალი დნობისა და დუღილის წერტილები. მათი საიდუმლო ძალა მათ ელექტრონებშია. ყველა ატომს აქვს ბირთვი, რომელიც გარშემორტყმულია ელექტრონებით, რომლებიც განლაგებულია რეგიონში, რომელსაც ორბიტა ეწოდება. ბირთვიდან ყველაზე შორს მდებარე ორბიტაზე მდებარე ელექტრონები არის ვალენტური ელექტრონები, რომლებიც მონაწილეობენ ქიმიურ რეაქციებში და ქმნიან ბმებს სხვა ატომებთან.

ლანთანოიდების უმეტესობას აქვს ელექტრონების კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ჯგუფი, რომელსაც „f-ელექტრონები“ ეწოდება და რომლებიც ვალენტური ელექტრონის მახლობლად, მაგრამ ბირთვთან ოდნავ ახლოს, ოქროს ზონაში ცხოვრობენ. ნევადის უნივერსიტეტის (რენო) არაორგანულმა ქიმიკოსმა ანა დე ბეტანკურ დიასმა თქვა: „სწორედ ეს f ელექტრონები იწვევს იშვიათმიწა ელემენტების მაგნიტურ და ლუმინესცენტურ თვისებებს“.

იშვიათმიწა ელემენტები 17 ელემენტისგან შემდგარი ჯგუფია (პერიოდულ ცხრილში ლურჯად არის მითითებული). იშვიათმიწა ელემენტების ქვესიმრავლეს ლანთანიდები ეწოდება. (ლუტეციუმი, ლუ, პლუს ხაზი, რომელსაც სათავეში უდგასლანთანუმი, La). თითოეული ელემენტი შეიცავს გარსს, რომელიც ჩვეულებრივ f ელექტრონებს შეიცავს, რაც ამ ელემენტებს მაგნიტურ და მანათობელ თვისებებს ანიჭებს.