Wat assrar Äerd?
D'Mënschheet huet eng Geschicht vu méi wéi 200 Joer zënter der Entdeckung vun de seltenen Äerdmetaller am Joer 1794. Well et zu där Zäit nëmme wéineg selten Äerdmetaller fonnt goufen, konnt nëmmen eng kleng Quantitéit u waasseronléisleche Oxiden duerch chemesch Method gewonnen ginn. Fréier goufen esou Oxiden üblech als "Äerd" bezeechent, dofir den Numm vun de seltenen Äerdmetaller.
Tatsächlech sinn selten Äerdmetaller net rar an der Natur. Selten Äerdmetaller sinn net Äerdmetaller, mä en typescht Metallelement. Säin aktiven Typ ass nëmmen zweetgréisst no Alkalimetaller an Äerdalkalimetaller. Si hunn an der Äerdkuuscht méi Inhalt wéi gewinnt Koffer, Zink, Zinn, Kobalt an Néckel.
Aktuell gi selten Äerdmetaller a verschiddene Beräicher wéi Elektronik, Petrochemie, Metallurgie, etc. wäit verbreet agesat. Bal all 3-5 Joer kënnen d'Wëssenschaftler nei Uwendungsméiglechkeeten fir selten Äerdmetaller entdecken, a vu sechs Erfindungen kann een net ouni selten Äerdmetaller auskommen.
China ass räich u seltenen Äerdmetaller a läit op der éischter Plaz an dräi Weltranglëschten: Reserven, Produktiounsskala an Exportvolumen. Gläichzäiteg ass China och dat eenzegt Land, dat all 17 selten Äerdmetaller liwwere kann, besonnesch déi mëttel- a schwéier selten Äerdmetaller mat extrem prominente militäreschen Uwendungen.
Zesummesetzung vun de seltenen Äerdelementer
Selten Äerdelementer bestinn aus Lanthanid-Elementer am Periodesystem vun de chemeschen Elementer:Lanthan(Déi),Cerium(Ce),Praseodym(Pr.),Neodym(Nd), Promethium (Pm),Samarium(Sm),Europium(Eu),Gadolinium(Gud),Terbium(Tb),Dysprosium(Déi),Holmium(Ho),Erbium(Är),Thulium(Tm),Ytterbium(Yb),Lutetium(Lu), an zwee Elementer, déi enk mat Lanthanid verbonne sinn:Skandium(Sc) anYttrium(Y).
Et gëtt genanntRar Äerd, ofgekierzt als Rare Earth.
Klassifikatioun vun seltenen Äerdelementer
Klassifizéiert no de physikaleschen a chemeschen Eegeschafte vun den Elementer:
Liicht selten Äerdelementer:scandium, yttrium, lanthan, cerium, praseodym, neodymium, promethium, samarium, europium
Schwéier selten Äerdelementer:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium
Klassifizéiert no Mineralcharakteristiken:
Cerium Grupp:Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium
Yttriumgrupp:gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, scandium, yttrium
Klassifikatioun duerch Extraktiounsseparatioun:
Liicht selten Äerd (P204 schwaach Säureextraktioun)Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym
Mëttelméisseg selten Äerd (P204 Extraktioun mat gerénger Säuregehalt):Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium
Schwéier selten Äerdmetaller (Säureextraktioun a P204):holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, yttrium
Eegeschafte vu seltenen Äerdelementer
Méi wéi 50 Funktioune vu seltenen Äerdelementer hänken mat hirer eenzegaarteger 4f-Elektronstruktur zesummen, wouduerch se souwuel an traditionellen Materialien ewéi och an den High-Tech-Neie-Materialien wäit verbreet sinn.
4f Elektronenëmlafbunn
1. Physikalesch a chemesch Eegeschaften
★ Huet offensichtlech metallesch Eegeschaften; Et ass sëlwergro, ausser Praseodym an Neodym gesäit et hellgiel aus
★ Räich Oxidfaarwen
★ Forme stabil Verbindungen mat Netmetaller
★ Metal lieweg
★ Liicht an der Loft ze oxidéieren
2 Optoelektronesch Eegeschaften
★ Ongefëllte 4f Ënnerschicht, wou 4f Elektronen duerch baussenzeg Elektronen ofgeschiermt sinn, wat zu verschiddene Spektraltermen an Energieniveauen féiert
Wann 4f Elektronen iwwergoen, kënne si Stralung vu verschiddene Wellelängten aus ultravioletter Regiounen absorbéieren oder emittéieren, wat se als lumineszent Materialien gëeegent mécht.
★ Gud Konduktivitéit, fäeg fir selten Äerdmetaller duerch Elektrolysemethod ze preparéieren
D'Roll vun 4f Elektronen vu seltenen Äerdelementer an neie Materialien
1. Materialien, déi 4f elektronesch Funktiounen benotzen
★ 4f Elektronen-Spin-Anordnung:manifestéiert sech als staarke Magnetismus – gëeegent fir d'Benotzung als permanent Magnetmaterialien, MRI-Bildgebungsmaterialien, Magnéitsensoren, Supraleiter, etc.
★ 4f Orbitalelektroneniwwergang: manifestéiert sech als lumineszent Eegeschaften – gëeegent fir d'Benotzung als lumineszent Materialien wéi Phosphor, Infraroutlaser, Faserverstärker, etc.
Elektronesch Iwwergäng am 4f Energieniveau-Guideband: manifestéiert als Faarfeigenschaften - gëeegent fir d'Faarwen an d'Entfärbung vun Hotspot-Komponenten, Pigmenter, Keramikueleg, Glas, etc.
2 ass indirekt mat engem 4f Elektron verbonnen, andeems den ionesche Radius, d'Ladung an d'chemesch Eegeschafte benotzt ginn.
★ Nuklear Charakteristiken:
Klengen thermeschen Neutronenabsorptiounsquerschnitt – gëeegent fir als Strukturmaterialien vun Atomreaktoren, etc. ze benotzen
Groussen Neutronenabsorptiounsquerschnitt – gëeegent fir Abschirmungsmaterialien vun Atomreaktoren, etc.
★ Ionesche Radius, Ladung, physikalesch a chemesch Eegeschafte vun seltenen Äerdmëttel:
Gitterdefekter, ähnlechen ionesche Radius, chemesch Eegeschaften, ënnerschiddlech Ladungen – gëeegent fir Heizung, Katalysator, Sensorelement, etc.
Strukturell Spezifizitéit – gëeegent fir d'Benotzung als Kathodmaterialien fir Waasserstoffspäicherlegierungen, Mikrowellenabsorptiounsmaterialien, etc.
Elektrooptesch an dielektresch Eegeschaften – gëeegent fir d'Benotzung als Liichtmodulatiounsmaterialien, transparent Keramik, etc.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 06.07.2023