الأرض النادرة السحرية | تكشف الأسرار التي لا تعرفها

ما هوأرض نادرة?
يتمتع البشر بتاريخ أكثر من 200 عام منذ اكتشاف الأرض النادرة في عام 1794. نظرًا لوجود عدد قليل من المعادن النادرة التي تم العثور عليها في ذلك الوقت ، يمكن الحصول على كمية صغيرة فقط من أكاسيد الماء غير القابلة للذوبان بالطريقة الكيميائية. تاريخيا ، كانت هذه الأكاسيد تسمى عادة "الأرض" ، ومن هنا جاءت اسم الأرض النادرة.

في الواقع ، المعدن النادر غير النادر ليست نادرة في الطبيعة. الأرض النادرة ليست الأرض ، ولكن العنصر المعدني النموذجي. نوعه النشط هو الثاني فقط للمعادن القلوية والمعادن الأرضية القلوية. لديهم المزيد من المحتوى في القشرة من النحاس الشائع والزنك والقصدير والكوبالت والنيكل.

في الوقت الحاضر ، تم استخدام الأرض النادرة على نطاق واسع في مختلف المجالات مثل الإلكترونيات ، والبتروكيماويات ، والمعادن ، وما إلى ذلك. كل ما يقرب من 3 إلى 5 سنوات ، يمكن للعلماء اكتشاف استخدامات جديدة للأرض نادرة ، ومن بين كل ستة اختراعات ، لا يمكن للمرء أن يستغني عن الأرض النادرة.

الصين غنية بالمعادن الأرضية النادرة ، المرتبة الأولى في ثلاثة تصنيفات عالمية: الاحتياطيات ، ومقياس الإنتاج ، وحجم التصدير. في الوقت نفسه ، تعد الصين أيضًا الدولة الوحيدة التي يمكن أن توفر جميع المعادن الأرضية النادرة الـ 17 ، وخاصة الأرض المتوسطة والثقيلة النادرة مع تطبيقات عسكرية بارزة للغاية.

تكوين عنصر الأرض النادر

تتكون عناصر أرضية نادرة من عناصر اللانثانيد في الجدول الدوري للعناصر الكيميائية:لانثانوم(LA) ،السيريوم(CE) ،praseodymium(PR) ،النيوديميوم(ND) ، Promethium (PM) ،الساماريوم(SM) ،يوروبيوم(الاتحاد الأوروبي) ،الجادولينيوم(GD) ،تيربيوم(TB) ،dysprosium(داي) ،هولميوم(هو) ،إربيوم(إيه) ،ثوليوم(TM) ،ytterbium(YB) ،اللوتيتيوم(لو) ، وعنصران مرتبطان ارتباطًا وثيقًا بـ Lanthanide:Scandium(SC) وyttrium(ذ).

يسمىأرض نادرة، اختصار كأرض نادرة.

تصنيف العناصر الأرضية النادرة

تصنيفها الخصائص الفيزيائية والكيميائية للعناصر:

عناصر الأرض النادرة الخفيفة:Scandium ، Yttrium ، Lanthanum ، Cerium ، Praseodymium ، Neodymium ، Promethium ، Samarium ، Europium

عناصر الأرض النادرة الثقيلة:الجادولينيوم ، تيربيوم ، دايسبوسيوم ، هولميوم ، إربيوم ، ثوليوم ، يتربيوم ، اللوتيتيوم

تصنف حسب الخصائص المعدنية:

مجموعة سيريوم:لانثانوم ، سيريوم ، praseodymium ، neodymium ، promethium ، الساماريوم ، يوروبيوم

مجموعة Yttrium:الجادولينيوم ، تيربيوم ، دايسبوسيوم ، هولميوم ، إربيوم ، ثوليوم ، يتربيوم ، اللوتيتيوم ، سكانديوم ، يتتريوم

التصنيف عن طريق فصل الاستخراج:

الأرض النادرة الخفيفة (P204 استخراج الحموضة الضعيف): لانثانوم ، سيريوم ، praseodymium ، النيوديميوم

الأرض النادرة المتوسطة (P204 استخراج الحموضة المنخفضة):الساماريوم ، يوروبيوم ، الجادولينيوم ، تيربيوم ، دايسبوسيوم

الأرض النادرة الثقيلة (استخراج الحموضة في P204):holmium ، erbium ، thulium ، ytterbium ، lutetium ، yttrium

خصائص العناصر الأرضية النادرة

ترتبط أكثر من 50 وظيفة من العناصر الأرضية النادرة بالهيكل الإلكتروني الفريد من نوعها 4F ، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في كل من المواد التقليدية وحقول المواد الجديدة عالية التقنية.

4F مدار الإلكترون

1. الخصائص الفيزيائية والكيميائية

★ لديه خصائص معدنية واضحة. إنه رمادي فضي ، باستثناء praseodymium و neodymium ، يبدو أصفر فاتح

★ ألوان أكسيد الغنية

★ شكل مركبات مستقرة مع غير المعادن

★ المعادن الحيوية

★ من السهل التأكسد في الهواء

2 خصائص إلكترونية

★ طبقة فرعية 4F غير معبدة ، حيث يتم حماية الإلكترونات 4F بواسطة الإلكترونات الخارجية ، مما يؤدي إلى مختلف المصطلحات الطيفية ومستويات الطاقة

عند انتقال إلكترونات 4F ، يمكنهم امتصاص أو انبعاث إشعاع الأطوال الموجية المختلفة من الأشعة فوق البنفسجية ، ومرئية للمناطق بالأشعة تحت الحمراء ، مما يجعلها مناسبة كمواد رخو

★ حسن التوصيل ، قادر على إعداد المعادن الأرضية النادرة عن طريق طريقة التحليل الكهربائي

دور الإلكترونات 4F للعناصر الأرضية النادرة في مواد جديدة

1. المواد باستخدام ميزات إلكترونية 4F

★ 4F ترتيب تدور الإلكترون:يتجلى في المغناطيسية القوية - مناسبة للاستخدام كمواد مغناطيس دائمة ، ومواد تصوير التصوير بالرنين المغناطيسي ، وأجهزة الاستشعار المغناطيسية ، والموصلات الفائقة ، إلخ

★ انتقال الإلكترون المداري 4F: يتجلى كخصائص رخو - مناسبة للاستخدام كمواد خام مثل الفسفور ، وأشعة الليزر بالأشعة تحت الحمراء ، ومكبرات الصوت الألياف ، إلخ

التحولات الإلكترونية في نطاق دليل مستوى الطاقة 4F: يتجلى كخصائص تلوين - مناسبة للتلوين وإزالة اللون من مكونات النقطة الساخنة ، أصباغ ، زيوت سيراميك ، زجاج ، إلخ

يرتبط 2 بشكل غير مباشر بالإلكترون 4F ، باستخدام نصف القطر الأيوني والشحن والخصائص الكيميائية

★ الخصائص النووية:

 المقطع العرضي لامتصاص النيوترون الحراري الصغير - مناسب للاستخدام كمواد هيكلية للمفاعلات النووية ، إلخ

 مقطع عرض كبير لامتصاص النيوترون - مناسب لدرع المواد من المفاعلات النووية ، إلخ

★ دائرة نصف قطرها الأيونية الأرضية ، الشحنة ، الخواص الفيزيائية والكيميائية:

 عيوب شعرية ، دائرة نصف قطرها أيونية مماثلة ، خصائص كيميائية ، شحنات مختلفة - مناسبة للتدفئة ، المحفز ، عنصر الاستشعار ، إلخ

الخصوصية الهيكلية - مناسبة للاستخدام كمواد كاثود سبيكة تخزين الهيدروجين ، ومواد امتصاص الميكروويف ، إلخ

الخواص البصرية والعزل الكهربائي - مناسبة للاستخدام كمواد تعديل الضوء ، والسيراميك الشفاف ، إلخ