Nedir?nadir toprak?
İnsanlığın 1794'te nadir toprak elementlerinin keşfinden bu yana 200 yılı aşkın bir geçmişi vardır. O zamanlar çok az nadir toprak minerali bulunduğundan, kimyasal yöntemle sadece az miktarda suda çözünmeyen oksit elde edilebilmiştir. Tarihsel olarak, bu oksitler alışılmış bir şekilde "toprak" olarak adlandırılırdı, dolayısıyla nadir toprak adı.
Aslında, Nadir toprak mineralleri doğada nadir değildir. Nadir toprak, toprak değildir, ancak tipik bir metal elementidir. Aktif türü, alkali metaller ve alkali toprak metallerinden sonra ikinci sıradadır. Kabukta, yaygın bakır, çinko, kalay, kobalt ve nikelden daha fazla içeriğe sahiptirler.
Günümüzde nadir toprak elementleri elektronik, petrokimya, metalurji vb. gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bilim insanları neredeyse her 3-5 yılda bir nadir toprak elementleri için yeni kullanım alanları keşfedebilmekte ve her altı icattan biri nadir toprak elementleri olmadan yapamamaktadır.
Çin, nadir toprak mineralleri bakımından zengindir ve üç dünya sıralamasında birinci sırada yer almaktadır: rezervler, üretim ölçeği ve ihracat hacmi. Aynı zamanda Çin, özellikle orta ve ağır nadir topraklar olmak üzere 17 nadir toprak metalinin tamamını son derece belirgin askeri uygulamalarla sağlayabilen tek ülkedir.
Nadir toprak element bileşimi
Nadir toprak elementleri, kimyasal elementlerin periyodik tablosunda yer alan Lantanit elementlerinden oluşur:lantan(Diye),seryum(Bugün),praseodimyum(Özgeçmiş),neodimyum(Nd), prometyum (Pm),samaryum(Sn),evropiyum(Ab),gadolinyum(Tanrım),terbiyum(Tb),disporsiyum(Gün),holmiyum(Hoş geldin),erbiyum(Şey),tülyum(Tm),iterbiyum(Yb),lutesyum(Lu) ve lantanit ile yakından ilişkili iki element:skandiyum(Bilgisayar) veitriyum(Y).
Adı şu şekildedir:Nadir Toprak, kısaltılmış adıyla Rare Earth.
Nadir toprak elementlerinin sınıflandırılması
Elementlerin fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre sınıflandırılması:
Hafif nadir toprak elementleri:Skandiyum, itriyum, lantan, seryum, praseodimyum, neodimyum, prometyum, samaryum, europium
Ağır nadir toprak elementleri:gadolinyum, terbiyum, disprosyum, holmiyum, erbiyum, tulyum, iterbiyum, lutesyum
Mineral özelliklerine göre sınıflandırılmış:
Seryum grubu:lantan, seryum, praseodim, neodim, prometyum, samaryum, europiyum
İtriyum grubu:gadolinyum, terbiyum, disprosyum, holmiyum, erbiyum, tülyum, iterbiyum, lutesyum, skandiyum, itriyum
Ekstraksiyon ayrımına göre sınıflandırma:
Hafif nadir toprak (P204 zayıf asitlik ekstraksiyonu): lantan, seryum, praseodim, neodim
Orta nadir toprak (P204 düşük asitli ekstraksiyon):samaryum, europiyum, gadolinyum, terbiyum, disprozyum
Ağır nadir toprak elementleri (P2O4'te asitlik ekstraksiyonu):holmiyum, erbiyum, tülyum, iterbiyum, lutesyum, itriyum
Nadir toprak elementlerinin özellikleri
Nadir toprak elementlerinin 50'den fazla fonksiyonu, benzersiz 4f elektronik yapılarıyla ilişkilidir ve bu da onları hem geleneksel malzemelerde hem de ileri teknoloji yeni malzeme alanlarında yaygın olarak kullanılır hale getirir.
4f elektron yörüngesi
1. Fiziksel ve kimyasal özellikler
★ Belirgin metalik özelliklere sahiptir; praseodim ve neodim hariç gümüş grisidir, açık sarı renkte görünür
★ Zengin oksit renkleri
★ Metal olmayanlarla kararlı bileşikler oluştururlar
★ Metal canlı
★ Havada kolayca oksitlenir
2 Optoelektronik özellikler
★ 4f elektronlarının dış elektronlar tarafından korunduğu, çeşitli spektral terimler ve enerji seviyeleriyle sonuçlanan doldurulmamış 4f alt katmanı
4f elektronları geçiş yaptığında, morötesi, görünür ve kızılötesi bölgelerdeki çeşitli dalga boylarındaki radyasyonu emebilir veya yayabilir, bu da onları lüminesan malzemeler olarak uygun hale getirir
★ İyi iletkenlik, elektroliz yöntemiyle nadir toprak metallerinin hazırlanmasına olanak sağlar
Nadir Toprak Elementlerinin 4f Elektronlarının Yeni Malzemelerdeki Rolü
1. 4f elektronik özelliklerini kullanan malzemeler
★ 4f elektron spin düzenlemesi:güçlü manyetizma olarak ortaya çıkar - kalıcı mıknatıs malzemeleri, MRI görüntüleme malzemeleri, manyetik sensörler, süperiletkenler vb. olarak kullanılmaya uygundur
★ 4f orbital elektron geçişi: lüminesans özellikler olarak ortaya çıkar - fosforlar, kızılötesi lazerler, fiber amplifikatörler vb. gibi lüminesans malzemeler olarak kullanılmaya uygundur
4f enerji seviyesi kılavuz bandındaki elektronik geçişler: renklendirme özellikleri olarak ortaya çıkar - sıcak nokta bileşenlerinin, pigmentlerin, seramik yağlarının, camın vb. renklendirilmesi ve renklerinin giderilmesi için uygundur
2, İyonik yarıçap, yük ve kimyasal özellikler kullanılarak dolaylı olarak 4f elektronuyla ilişkilidir
★ Nükleer özellikler:
Küçük termal nötron emilim kesiti – nükleer reaktörlerin vb. yapısal malzemeleri olarak kullanılmaya uygundur
Büyük nötron emilim kesiti – nükleer reaktörlerin vb. kalkanlama malzemeleri için uygundur
★ Nadir toprak iyonik yarıçapı, yükü, fiziksel ve kimyasal özellikleri:
Kafes kusurları, benzer İyonik yarıçap, kimyasal özellikler, farklı yükler – ısıtma, katalizör, algılama elemanı vb. için uygundur
Yapısal özgüllük – hidrojen depolama alaşımı katot malzemeleri, mikrodalga emilim malzemeleri vb. olarak kullanıma uygundur
Elektro optik ve dielektrik özellikler – ışık modülasyon malzemeleri, şeffaf seramikler vb. olarak kullanıma uygundur
Gönderi zamanı: Tem-06-2023