ჯადოსნური იშვიათი დედამიწა | საიდუმლოების გამჟღავნება, რომლებიც არ იცით

რა არისიშვიათი დედამიწა?
ადამიანებს 1794 წელს იშვიათი მიწების აღმოჩენიდან 200 წელზე მეტი ხნის ისტორია აქვთ. ვინაიდან იმ დროს იშვიათი დედამიწის მინერალი იყო ნაპოვნი, წყალში უხსნადი ოქსიდების მხოლოდ მცირე რაოდენობა შეიძლება მიღებულ იქნეს ქიმიური მეთოდით. ისტორიულად, ასეთ ოქსიდებს ჩვეულებრივ "დედამიწას" უწოდებდნენ, აქედან გამომდინარე, იშვიათი დედამიწის სახელი.

სინამდვილეში, იშვიათი დედამიწის მინერალი ბუნებაში იშვიათი არ არის. იშვიათი დედამიწა არ არის დედამიწა, არამედ ტიპიური ლითონის ელემენტია. მისი აქტიური ტიპი მხოლოდ მეორეა ტუტე ლითონებისა და ტუტე მიწის ლითონების შემდეგ. მათ უფრო მეტი შემცველობა აქვთ ქერქში, ვიდრე ჩვეულებრივი სპილენძი, თუთია, კალა, კობალტი და ნიკელი.

ამჟამად იშვიათი მიწები ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა დარგში, როგორიცაა ელექტრონიკა, ნავთობქიმიკა, მეტალურგია და ა.შ. თითქმის ყოველ 3-5 წელიწადში მეცნიერებს შეუძლიათ აღმოაჩინონ იშვიათი მიწების ახალი გამოყენება და ყოველი ექვსი გამოგონებიდან ერთის გაკეთება შეუძლებელია. იშვიათი მიწების გარეშე.

ჩინეთი მდიდარია იშვიათი დედამიწის მინერალებით, პირველი ადგილი უკავია სამ მსოფლიო რეიტინგში: რეზერვები, წარმოების მასშტაბი და ექსპორტის მოცულობა. ამავდროულად, ჩინეთი ასევე ერთადერთი ქვეყანაა, რომელსაც შეუძლია მიაწოდოს 17-ვე იშვიათი დედამიწის ლითონი, განსაკუთრებით საშუალო და მძიმე იშვიათი მიწები უკიდურესად გამორჩეული სამხედრო აპლიკაციებით.

იშვიათი დედამიწის ელემენტის შემადგენლობა

იშვიათი დედამიწის ელემენტები შედგება ლანთანიდის ელემენტებისაგან ქიმიური ელემენტების პერიოდულ სისტემაში:ლანთანი(ლა),ცერიუმი(CE),პრასეოდიმი(პრ),ნეოდიმი(Nd), პრომეთიუმი (Pm),სამარიუმი(სმ),ევროპიუმი(ევროკავშირი),გადოლინიუმი(Gd),ტერბიუმი(Tb),დისპროზიუმი(Dy),ჰოლმიუმი(ჰო),ერბიუმი(აჰა),თულიუმი(Tm),იტერბიუმი(Yb),ლუტეტიუმი(Lu) და ლანთანიდთან მჭიდროდ დაკავშირებული ორი ელემენტი:სკანდიუმი(Sc) დაიტრიუმი(Y).

მას ეძახიანიშვიათი დედამიწა, შემოკლებით იშვიათი დედამიწა.

იშვიათი დედამიწის ელემენტების კლასიფიკაცია

კლასიფიცირდება ელემენტების ფიზიკური და ქიმიური თვისებებით:

მსუბუქი იშვიათი დედამიწის ელემენტები:სკანდიუმი, იტრიუმი, ლანთანი, ცერიუმი, პრაზეოდიმი, ნეოდიმი, პრომეთიუმი, სამარიუმი, ევროპიუმი

მძიმე იშვიათი დედამიწის ელემენტები:გადოლინიუმი, ტერბიუმი, დისპროსიუმი, ჰოლმიუმი, ერბიუმი, თულიუმი, იტერბიუმი, ლუტეტიუმი

კლასიფიცირდება მინერალური მახასიათებლების მიხედვით:

ცერიუმის ჯგუფი:ლანთანი, ცერიუმი, პრასეოდიმი, ნეოდიმი, პრომეთიუმი, სამარიუმი, ევროპიუმი

იტრიუმის ჯგუფი:გადოლინიუმი, ტერბიუმი, დისპროსიუმი, ჰოლმიუმი, ერბიუმი, თულიუმი, იტერბიუმი, ლუტეტიუმი, სკანდიუმი, იტრიუმი

კლასიფიკაცია მოპოვების გამოყოფის მიხედვით:

მსუბუქი იშვიათი დედამიწა (P204 სუსტი მჟავიანობის ექსტრაქცია): ლანთანი, ცერიუმი, პრაზეოდიმი, ნეოდიმი

საშუალო იშვიათი დედამიწა (P204 დაბალი მჟავიანობის მოპოვება):სამარიუმი, ევროპიუმი, გადოლინიუმი, ტერბიუმი, დისპროსიუმი

მძიმე იშვიათი დედამიწა (მჟავიანობის მოპოვება P204-ში):ჰოლმიუმი, ერბიუმი, თულიუმი, იტერბიუმი, ლუტეტიუმი, იტრიუმი

იშვიათი დედამიწის ელემენტების თვისებები

იშვიათი დედამიწის ელემენტების 50-ზე მეტი ფუნქცია დაკავშირებულია მათ უნიკალურ 4f ელექტრონულ სტრუქტურასთან, რაც მათ ფართო გამოყენებას ხდის როგორც ტრადიციული მასალების, ასევე მაღალტექნოლოგიური ახალი მასალების სფეროებში.

4f ელექტრონული ორბიტა

1. ფიზიკური და ქიმიური თვისებები

★ აქვს აშკარა მეტალის თვისებები; იგი ვერცხლისფერი ნაცრისფერია, გარდა პრასეოდიმიისა და ნეოდიმიისა, ის ღია ყვითელი ჩანს

★ მდიდარი ოქსიდის ფერები

★ არალითონებთან სტაბილური ნაერთების ფორმირება

★ მეტალი ცოცხალი

★ ადვილად იჟანგება ჰაერში

2 ოპტოელექტრონული თვისებები

★ შეუვსებელი 4f ქვეფენა, სადაც 4f ელექტრონები დაცულია გარე ელექტრონებით, რაც იწვევს სხვადასხვა სპექტრულ ტერმინებს და ენერგეტიკულ დონეებს

4f ელექტრონების გადასვლისას, მათ შეუძლიათ შთანთქას ან გამოუშვან სხვადასხვა ტალღის სიგრძის გამოსხივება ულტრაიისფერი, ხილული ინფრაწითელი რეგიონებიდან, რაც მათ შესაფერისს ხდის ლუმინესცენტურ მასალებს.

★ კარგი გამტარობა, რომელსაც შეუძლია ელექტროლიზის მეთოდით მოამზადოს იშვიათი მიწიერი ლითონები

დედამიწის იშვიათი ელემენტების 4f ელექტრონების როლი ახალ მასალებში

1. მასალები 4f ელექტრონული ფუნქციების გამოყენებით

★ 4f ელექტრონის სპინის განლაგება:გამოიხატება ძლიერი მაგნეტიზმის სახით - შესაფერისია მუდმივი მაგნიტის მასალების, MRI გამოსახულების მასალების, მაგნიტური სენსორების, ზეგამტარების და ა.შ.

★ 4f ორბიტალური ელექტრონის გადასვლა: გამოიხატება როგორც ლუმინესცენტური თვისებები - შესაფერისია როგორც მანათობელი მასალების გამოყენება, როგორიცაა ფოსფორები, ინფრაწითელი ლაზერები, ბოჭკოვანი გამაძლიერებლები და ა.შ.

ელექტრონული გადასვლები 4f ენერგიის დონის სახელმძღვანელო ზოლში: გამოიხატება შეღებვის თვისებებით - შესაფერისია ცხელი წერტილების კომპონენტების, პიგმენტების, კერამიკული ზეთების, მინის და ა.შ.

2 ირიბად არის დაკავშირებული 4f ელექტრონთან, იონური რადიუსის, მუხტის და ქიმიური თვისებების გამოყენებით

★ ბირთვული მახასიათებლები:

 მცირე თერმული ნეიტრონის შთანთქმის ჯვარი - შესაფერისია ბირთვული რეაქტორების სტრუქტურულ მასალად გამოსაყენებლად და ა.შ.

 დიდი ნეიტრონის შთანთქმის ჯვარი - შესაფერისია ბირთვული რეაქტორების დამცავი მასალებისთვის და ა.შ.

★ იშვიათი დედამიწის იონური რადიუსი, მუხტი, ფიზიკური და ქიმიური თვისებები:

 გისოსების დეფექტები, მსგავსი იონური რადიუსი, ქიმიური თვისებები, სხვადასხვა მუხტი - შესაფერისია გათბობისთვის, კატალიზატორისთვის, სენსორული ელემენტისთვის და ა.შ.

სტრუქტურის სპეციფიკა - შესაფერისია წყალბადის შესანახი შენადნობის კათოდური მასალების, მიკროტალღური შთანთქმის მასალებისთვის და ა.შ.

ელექტრო ოპტიკური და დიელექტრიკული თვისებები - შესაფერისია მსუბუქი მოდულაციის მასალების, გამჭვირვალე კერამიკის და ა.შ.