Là gìđất hiếm?
Con người có lịch sử hơn 200 năm kể từ khi phát hiện ra đất hiếm vào năm 1794. Vì có rất ít khoáng chất đất hiếm được tìm thấy vào thời điểm đó, nên chỉ có một lượng nhỏ oxit không tan trong nước có thể thu được bằng phương pháp hóa học. Theo truyền thống, các oxit như vậy thường được gọi là "đất", do đó có tên là đất hiếm.
Trên thực tế, khoáng vật đất hiếm không phải là hiếm trong tự nhiên. Đất hiếm không phải là đất, mà là một nguyên tố kim loại điển hình. Loại hoạt động của nó chỉ đứng sau kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ. Chúng có hàm lượng trong lớp vỏ nhiều hơn đồng, kẽm, thiếc, coban và niken thông thường.
Hiện nay, đất hiếm đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như điện tử, hóa dầu, luyện kim, v.v. Cứ khoảng 3-5 năm, các nhà khoa học lại có thể khám phá ra những công dụng mới của đất hiếm và trong số sáu phát minh thì không thể thiếu đất hiếm.
Trung Quốc giàu khoáng sản đất hiếm, đứng đầu thế giới về ba mặt: trữ lượng, quy mô sản xuất và khối lượng xuất khẩu. Đồng thời, Trung Quốc cũng là quốc gia duy nhất có thể cung cấp tất cả 17 loại kim loại đất hiếm, đặc biệt là các loại đất hiếm trung bình và nặng có ứng dụng quân sự cực kỳ nổi bật.
Thành phần nguyên tố đất hiếm
Các nguyên tố đất hiếm bao gồm các nguyên tố Lanthanide trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học:lanthanum(La),xeri(C),praseodymium(Tiếng Việt),neodymium(Nd), promethi (Pm),samari(Sm.),europium(Châu Âu),gadolini(Chúa),terbi(Tb),loạn dưỡng(Ngày),holmium(Hồ),erbi(Ờ),chất thuli(Tm),ytterbi(Yb),lutetium(Lu), và hai nguyên tố có liên quan chặt chẽ với lanthanide:scandi(Sc) vàytri(Có).
Nó được gọi làĐất hiếm, viết tắt là Đất hiếm.
Phân loại các nguyên tố đất hiếm
Phân loại theo tính chất vật lý và hóa học của các nguyên tố:
Các nguyên tố đất hiếm nhẹ:scandium, yttrium, lanthanum, xeri, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium
Các nguyên tố đất hiếm nặng:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, luteti
Phân loại theo đặc điểm khoáng sản:
Nhóm xeri:lanthanum, xeri, praseodymium, neodymium, promethium, samari, europium
Nhóm Ytri:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, luteti, scandium, yttrium
Phân loại theo phương pháp tách chiết:
Đất hiếm nhẹ (chiết xuất axit yếu P204): lanthanum, xeri, praseodymium, neodymium
Đất hiếm trung bình (chiết xuất có độ axit thấp P204):samari, europi, gadolinium, terbi, dysprosi
Đất hiếm nặng (chiết xuất axit trong P204):holmium, erbium, thulium, ytterbium, luteti, yttrium
Tính chất của các nguyên tố đất hiếm
Hơn 50 chức năng của các nguyên tố đất hiếm liên quan đến cấu trúc điện tử 4f độc đáo của chúng, khiến chúng được sử dụng rộng rãi trong cả lĩnh vực vật liệu truyền thống và vật liệu mới công nghệ cao.
Quỹ đạo electron 4f
1. Tính chất vật lý và hóa học
★ Có tính chất kim loại rõ ràng; Nó có màu xám bạc, ngoại trừ praseodymium và neodymium, nó có màu vàng nhạt
★ Màu oxit phong phú
★ Tạo thành hợp chất bền vững với phi kim loại
★ Kim loại sống động
★ Dễ bị oxy hóa trong không khí
2 Tính chất quang điện tử
★ Lớp phụ 4f không được lấp đầy, trong đó các electron 4f được che chắn bởi các electron bên ngoài, tạo ra nhiều thuật ngữ phổ và mức năng lượng khác nhau
Khi các electron 4f chuyển tiếp, chúng có thể hấp thụ hoặc phát ra bức xạ có nhiều bước sóng khác nhau từ vùng cực tím, vùng khả kiến đến vùng hồng ngoại, khiến chúng thích hợp làm vật liệu phát quang.
★ Độ dẫn điện tốt, có khả năng điều chế kim loại đất hiếm bằng phương pháp điện phân
Vai trò của các electron 4f của các nguyên tố đất hiếm trong vật liệu mới
1.Vật liệu sử dụng tính năng điện tử 4f
★ Sự sắp xếp spin electron 4f:biểu hiện dưới dạng từ tính mạnh – thích hợp để sử dụng làm vật liệu nam châm vĩnh cửu, vật liệu chụp MRI, cảm biến từ, siêu dẫn, v.v.
★ Chuyển đổi electron quỹ đạo 4f: thể hiện dưới dạng tính chất phát quang – thích hợp để sử dụng làm vật liệu phát quang như phốt pho, tia laser hồng ngoại, bộ khuếch đại sợi quang, v.v.
Chuyển đổi điện tử trong dải hướng dẫn mức năng lượng 4f: thể hiện dưới dạng tính chất tạo màu – thích hợp để tạo màu và khử màu các thành phần điểm nóng, chất màu, dầu gốm, thủy tinh, v.v.
2 có liên quan gián tiếp đến electron 4f, sử dụng bán kính ion, điện tích và tính chất hóa học
★ Đặc điểm hạt nhân:
Tiết diện hấp thụ neutron nhiệt nhỏ – thích hợp để sử dụng làm vật liệu kết cấu của lò phản ứng hạt nhân, v.v.
Tiết diện hấp thụ neutron lớn – thích hợp cho vật liệu che chắn của lò phản ứng hạt nhân, v.v.
★ Bán kính ion đất hiếm, điện tích, tính chất vật lý và hóa học:
Các khuyết tật mạng, bán kính ion tương tự, tính chất hóa học, điện tích khác nhau – thích hợp để gia nhiệt, chất xúc tác, phần tử cảm biến, v.v.
Đặc điểm cấu trúc – thích hợp để sử dụng làm vật liệu catốt hợp kim lưu trữ hydro, vật liệu hấp thụ vi sóng, v.v.
Tính chất quang điện và điện môi – thích hợp để sử dụng làm vật liệu điều chế ánh sáng, gốm trong suốt, v.v.
Thời gian đăng: 06-07-2023