Là gìTrái đất 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, chỉ có thể lấy một lượng nhỏ các oxit không hòa tan trong nước bằng phương pháp hóa học. Trong lịch sử, những oxit như vậy được gọi là theo thói quen của Trái đất, do đó tên của Trái đất quý hiếm.
Trong thực tế, khoáng chất đất hiếm không hiếm trong tự nhiên. Trái đất hiếm không phải là trái đất, mà là một yếu tố kim loại điển hình. Loại hoạt động của nó chỉ đứng thứ hai sau kim loại kiềm và kim loại kiềm. Chúng có nhiều nội dung trong lớp vỏ hơn đồng thông thường, kẽm, thiếc, coban và niken.
Hiện tại, các trái đất hiếm đã được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như thiết bị điện tử, hóa dầu, luyện kim, v.v ... Hầu như cứ sau 3-5 năm, các nhà khoa học có thể khám phá những cách sử dụng mới cho đất hiếm và trong mỗi sáu phát minh, người ta không thể làm gì nếu không có đất hiếm.
Trung Quốc rất giàu khoáng sản đất hiếm, xếp hạng đầu tiên trong ba bảng xếp hạng thế giới: dự trữ, quy mô sản xuất và khối lượng xuất khẩu. Đồng thời, Trung Quốc cũng là quốc gia duy nhất có thể cung cấp cho tất cả 17 kim loại đất hiếm, đặc biệt là trái đất hiếm và hạng nặng với các 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 của các nguyên tố hóa học:lanthanum(La),Cerium(Ce),Praseodymium(Pr),Neodymium(ND), Promethium (PM),Samarium(Sm),Europium(EU),Gadolinium(Gd),Terbium(TB),Dysprosium(Dy),Holmium(Ho),Erbium(Er),Thulium(TM),Ytterbium(Yb),lutetium(Lu) và hai yếu tố liên quan chặt chẽ đến lanthanide:scandium(Sc) vàyttri(Y).
Nó được gọi làTrái đất hiếm, Viết tắt là Trái đất hiếm.
Phân loại các yếu tố đất hiếm
Được phân loại theo tính chất vật lý và hóa học của các yếu tố:
Các yếu tố đất hiếm nhẹ:Scandium, yttri, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium
Các yếu tố đất hiếm nặng:Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium
Được phân loại theo đặc điểm khoáng sản:
Nhóm Cerium:lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium
Nhóm yttri:Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Scandium, Yttri
Phân loại bằng cách tách biệt:
Trái đất hiếm (p204 Khai thác axit yếu): lanthanum, cerium, praseymium, neodymium
Trái đất trung bình hiếm (chiết xuất độ axit thấp):chất hóa học
Trái đất hiếm (khai thác axit trong p204):Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Yttri
Tính chất của các yếu tố đất hiếm
Hơn 50 chức năng của các yếu tố đất hiếm có liên quan đến cấu trúc điện tử 4F độc đáo của chúng, khiến chúng được sử dụng rộng rãi trong cả vật liệu truyền thống và các trường vật liệu mới công nghệ cao.
Quỹ đạo electron 4f
1. Tính chất vật lý và hóa học
★ có đặc tính kim loại rõ ràng; Nó có màu xám bạc, ngoại trừ praseodymium và neodymium, nó xuất hiện màu vàng nhạt
★ Màu oxit phong phú
★ Hình thành các hợp chất ổn định với không kim loại
★ kim loại sống động
★ dễ bị oxy hóa trong không khí
2 Thuộc tính quang điện tử
A
Khi chuyển tiếp 4F electron, chúng có thể hấp thụ hoặc phát ra bức xạ của các bước sóng khác nhau từ tia cực tím, có thể nhìn thấy đến các vùng hồng ngoại, làm cho chúng phù hợp như vật liệu phát quang
★ Độ dẫn tốt, có khả năng chuẩn bị kim loại đất hiếm bằng phương pháp điện phân
Vai trò của 4F electron của các nguyên tố đất hiếm trong vật liệu mới
1. Vật liệu sử dụng các tính năng điện tử 4F
★ 4F Sắp xếp spin electron:biểu hiện là từ tính mạnh - phù hợp để sử dụng làm vật liệu nam châm vĩnh cửu, vật liệu hình ảnh MRI, cảm biến từ tính, chất siêu dẫn, v.v.
★ Chuyển tiếp electron quỹ đạo 4F: biểu hiện dưới dạng tính chất phát quang - phù hợp để sử dụng làm vật liệu phát quang như phốt pho, laser hồng ngoại, khuếch đại sợi, v.v.
Chuyển đổi điện tử trong dải hướng dẫn mức năng lượng 4F: biểu hiện dưới dạng tính chất tô màu - phù hợp để tô màu và khử màu của các thành phần điểm nóng, sắc tố, 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:
Mặt cắt ngang hấp thụ neutron nhiệt nhỏ - Thích hợp để sử dụng làm vật liệu cấu trúc của các lò phản ứng hạt nhân, ETC
Mặt cắt độ hấp thụ neutron lớn - Thích hợp cho vật liệu che chắn của các lò phản ứng hạt nhân, v.v.
★ Bán kính ion đất hiếm, điện tích, tính chất vật lý và hóa học:
Khiếm khuyết mạng, bán kính ion tương tự, tính chất hóa học, các điện tích khác nhau - phù hợp để sưởi ấm, chất xúc tác, nguyên tố cảm biến, vv
Tính đặc hiệu 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 học và điện môi - Thích hợp để sử dụng làm vật liệu điều chế ánh sáng, gốm trong suốt, vv
Thời gian đăng: Tháng 7-06-2023