Was istSeltene Erden?
Die Menschheitsgeschichte reicht seit der Entdeckung der Seltenen Erden im Jahr 1794 über 200 Jahre zurück. Da damals nur wenige Seltenerdmineralien gefunden wurden, konnten nur geringe Mengen wasserunlöslicher Oxide chemisch gewonnen werden. Historisch wurden solche Oxide üblicherweise als „Erde“ bezeichnet, daher der Name Seltene Erden.
Tatsächlich sind Seltenerdmineralien in der Natur nicht selten. Seltene Erden sind keine Erden, sondern typische Metallelemente. Ihr aktiver Typ steht nach Alkalimetallen und Erdalkalimetallen an zweiter Stelle. Sie sind in der Erdkruste häufiger vertreten als gewöhnliches Kupfer, Zink, Zinn, Kobalt und Nickel.
Seltene Erden werden gegenwärtig in vielen Bereichen wie der Elektronik, Petrochemie, Metallurgie usw. eingesetzt. Fast alle 3–5 Jahre entdecken Wissenschaftler neue Verwendungsmöglichkeiten für Seltene Erden, und bei jeder sechsten Erfindung kommen Seltene Erden zum Einsatz.
China ist reich an Seltenerdmineralien und belegt in drei Weltranglisten den ersten Platz: Reserven, Produktionsumfang und Exportvolumen. Gleichzeitig ist China das einzige Land, das alle 17 Seltenerdmetalle liefern kann, insbesondere die mittleren und schweren Seltenen Erden mit äußerst bedeutender militärischer Anwendung.
Zusammensetzung der Seltenerdelemente
Seltenerdelemente bestehen aus Lanthanidenelementen im Periodensystem der chemischen Elemente:Lanthan(La),Cer(Ce),Praseodym(Pr),Neodym(Nd), Promethium (Pm),Samarium(Sm),Europium(Eu),Gadolinium(Gott),Terbium(Tb),Dysprosium(Dy),Holmium(Ho),Erbium(Äh),Thulium(Tm),Ytterbium(Yb),Lutetium(Lu) und zwei Elemente, die eng mit Lanthanoiden verwandt sind:Scandium(Sc) undYttrium(Y).
Es heißtSeltene Erden, abgekürzt als Seltene Erden.
Klassifizierung von Seltenerdelementen
Klassifiziert nach den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Elemente:
Leichte Seltenerdelemente:Scandium, Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium
Schwere Seltenerdelemente:Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium
Klassifiziert nach Mineraleigenschaften:
Cer-Gruppe:Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium
Yttriumgruppe:Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Scandium, Yttrium
Klassifizierung durch Extraktionstrennung:
Leichte Seltene Erden (P204-Extraktion mit schwacher Säure): Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym
Mittlere Seltene Erden (P2O4-Extraktion mit niedrigem Säuregehalt):Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium
Schwere Seltene Erden (Säureextraktion in P2O4):Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Yttrium
Eigenschaften von Seltenerdelementen
Mehr als 50 Funktionen der Seltenerdelemente hängen mit ihrer einzigartigen 4f-Elektronenstruktur zusammen, weshalb sie sowohl in traditionellen Werkstoffen als auch in hochtechnologischen neuen Werkstoffen weit verbreitet sind.
4f Elektronenbahn
1. Physikalische und chemische Eigenschaften
★ Hat offensichtliche metallische Eigenschaften; Es ist silbergrau, mit Ausnahme von Praseodym und Neodym erscheint es hellgelb
★ Satte Oxidfarben
★ Bilden stabile Verbindungen mit Nichtmetallen
★ Metall lebendig
★ Leicht an der Luft oxidierbar
2 Optoelektronische Eigenschaften
★ Ungefüllte 4f-Unterschicht, in der 4f-Elektronen durch äußere Elektronen abgeschirmt werden, was zu verschiedenen Spektraltermen und Energieniveaus führt
Beim Übergang von 4f-Elektronen können sie Strahlung verschiedener Wellenlängen vom Ultraviolett über das Sichtbare bis hin zum Infraroten absorbieren oder emittieren, wodurch sie sich als Leuchtstoffe eignen.
★ Gute Leitfähigkeit, geeignet zur Herstellung von Seltenerdmetallen durch Elektrolyse
Die Rolle von 4f-Elektronen von Seltenerdelementen in neuen Materialien
1.Materialien mit 4f-elektronischen Funktionen
★ 4f-Elektronenspinanordnung:manifestiert sich als starker Magnetismus – geeignet für den Einsatz als Permanentmagnetmaterialien, MRT-Bildgebungsmaterialien, Magnetsensoren, Supraleiter usw.
★ 4f-Orbitalelektronenübergang: manifestiert sich als lumineszierende Eigenschaften – geeignet für den Einsatz als Leuchtstoffe wie Leuchtstoffe, Infrarotlaser, Faserverstärker usw.
Elektronische Übergänge im 4f-Energieniveau-Leitband: manifestiert sich als Farbgebungseigenschaften – geeignet zum Färben und Entfärben von Hotspot-Komponenten, Pigmenten, Keramikölen, Glas usw.
2 ist indirekt mit 4f-Elektronen verbunden, unter Verwendung von Ionenradius, Ladung und chemischen Eigenschaften
★ Nukleare Eigenschaften:
Kleiner thermischer Neutronenabsorptionsquerschnitt – geeignet für den Einsatz als Strukturmaterial für Kernreaktoren usw.
Großer Neutronenabsorptionsquerschnitt – geeignet für Abschirmmaterialien von Kernreaktoren usw.
★ Seltene Erden: Ionenradius, Ladung, physikalische und chemische Eigenschaften:
Gitterdefekte, ähnlicher Ionenradius, chemische Eigenschaften, unterschiedliche Ladungen – geeignet für Heizung, Katalysator, Sensorelement usw.
Strukturelle Besonderheit – geeignet für den Einsatz als Kathodenmaterialien aus Wasserstoffspeicherlegierungen, Mikrowellenabsorptionsmaterialien usw.
Elektrooptische und dielektrische Eigenschaften – geeignet für den Einsatz als Lichtmodulationsmaterialien, transparente Keramik usw.
Beitragszeit: 06.07.2023