Là gìđât hiêm?
Nhân loại có lịch sử hơn 200 năm kể từ khi phát hiện ra đất hiếm vào năm 1794. Vì lúc đó khoáng vật đất hiếm được tìm thấy rất ít nên chỉ có thể thu được một lượng nhỏ oxit không tan trong nước bằng phương pháp hóa học.Trong lịch sử, những oxit như vậy thường được gọi là “đất”, do đó có tên là đất hiếm.
Thực tế, khoáng sản đất hiếm trong tự nhiên không hề hiếm.Đất hiếm không phải là đất mà là một nguyên tố kim loại điển hình.Loại hoạt động của nó chỉ đứng thứ hai sau kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ.Chúng có nhiều hàm lượng trong lớp vỏ hơn đồng, kẽm, thiếc, coban và niken thông thường.
Hiện nay, đất hiếm được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như điện tử, hóa dầu, luyện kim... Hầu như cứ 3-5 năm một lần, các nhà khoa học lại có thể khám phá ra những công dụng mới của đất hiếm, và cứ sáu phát minh thì không có một phát minh nào làm được. không có đất hiếm.
Trung Quốc giàu khoáng sản đất hiếm, đứng đầu trong 3 bảng xếp hạng thế giới: trữ lượng, quy mô sản xuất và lượng xuất khẩu.Đồng thời, Trung Quốc cũng là quốc gia duy nhất có thể cung cấp toàn bộ 17 kim loại đất hiếm, đặc biệt là đất hiếm trung và nặng với ứng dụng quân sự cực kỳ nổi bật.
Thành phần nguyên tố đất hiếm
Các nguyên tố đất hiếm được cấu tạo từ các nguyên tố Lanthanide trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học:lanthanum(La),xeri(Ce),praseodymium(Pr),neodymium(Nd), promethi (Pm),samari(Sm),europium(EU),gadolinium(Chúa),terbi(TB),chứng khó tiêu(Dy),holmi(Hồ),erbi(Ờ),chất hóa học(Tm),ytterbium(Yb),luteti(Lu) và hai nguyên tố có liên quan chặt chẽ với lanthanide:Scandium(Sc) vàyttri(Y).
Nó được gọi làĐât hiêm, 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:
Nguyên tố đất hiếm nhẹ:scandium, yttrium, lanthanum, xeri, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium
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, samarium, europium
Nhóm yttri:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, 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):samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium
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 có 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 đặc tính 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 các hợp chất ổn định với phi kim loại
★ Kim loại sống động
★ Dễ bị oxy hóa trong không khí
2 tính chất quang điện
★ Lớp con 4f không được lấp đầy, trong đó các electron 4f được che chắn bởi các electron bên ngoài, dẫn đến các thuật ngữ quang phổ và mức năng lượng khác nhau
Khi các electron 4f chuyển tiếp, chúng có thể hấp thụ hoặc phát ra bức xạ có bước sóng khác nhau từ vùng tử ngoại, vùng nhìn thấy 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 electron 4f của các nguyên tố đất hiếm trong vật liệu mới
1. Vật liệu sử dụng tính năng điện tử 4f
★ Sắp xếp spin electron 4f:biểu hiện là từ tính mạnh - thích hợp để sử dụng làm vật liệu nam châm vĩnh cửu, vật liệu chụp ảnh MRI, cảm biến từ tính, chất siêu dẫn, v.v.
★ Chuyển tiếp electron quỹ đạo 4f: được biểu hiện dưới dạng đặc tính phát quang - thích hợp để sử dụng làm vật liệu phát quang như phốt pho, laser hồng ngoại, bộ khuếch đại sợi, v.v.
Chuyển đổi điện tử trong dải dẫn mức năng lượng 4f: được biểu hiện dưới dạng đặc tính tạo màu - thích hợp để tạo màu và khử màu các thành phần điểm nóng, bột màu, dầu gốm, thủy tinh, v.v.
2 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 sử dụng làm vật liệu cấu trúc của lò phản ứng hạt nhân, v.v.
Mặt cắt hấp thụ neutron lớn – thích hợp làm vật liệu che chắn của lò phản ứng hạt nhân, v.v.
★ Bán kính ion đất hiếm, điện tích, tính chất lý hóa:
Khuyết tật mạng, bán kính ion tương tự, tính chất hóa học, điện tích khác nhau – thích hợp để gia nhiệt, xúc tác, cảm biến, v.v.
Đặc tính cấu trúc - thích hợp để sử dụng làm vật liệu catốt hợp kim lưu trữ hydro, vật liệu hấp thụ vi sóng, v.v.
Đặc tính điện quang và điện môi - thích hợp để sử dụng làm vật liệu điều chế ánh sáng, gốm sứ trong suốt, v.v.
Thời gian đăng: Jul-06-2023