Was istSeltene Erden?
Seit der Entdeckung der Seltenen Erden im Jahr 1794 hat der Mensch eine über 200-jährige Geschichte. Da zu dieser Zeit nur wenige Seltenerdmineralien gefunden wurden, konnte mit chemischen Methoden nur eine kleine Menge wasserunlöslicher Oxide gewonnen werden.In der Vergangenheit wurden solche Oxide üblicherweise „Erde“ genannt, daher der Name „Seltene Erde“.
Tatsächlich sind Seltenerdmineralien in der Natur keine Seltenheit.Seltene Erden sind keine Erden, sondern ein typisches Metallelement.Sein aktiver Typ ist nur den Alkalimetallen und Erdalkalimetallen überlegen.Ihr Gehalt in der Erdkruste ist höher als der von gewöhnlichem Kupfer, Zink, Zinn, Kobalt und Nickel.
Gegenwärtig werden Seltene Erden in verschiedenen Bereichen wie Elektronik, Petrochemie, Metallurgie usw. häufig eingesetzt. Fast alle drei bis fünf Jahre gelingt es Wissenschaftlern, neue Verwendungsmöglichkeiten für Seltene Erden zu entdecken, und bei jeder sechsten Erfindung gelingt dies nicht ohne seltene Erden.
China ist reich an seltenen Erden und belegt in drei Weltranglisten den ersten Platz: Reserven, Produktionsumfang und Exportvolumen.Gleichzeitig ist China auch das einzige Land, das alle 17 Seltenerdmetalle liefern kann, insbesondere die mittleren und schweren Seltenen Erden mit äußerst bedeutenden militärischen Anwendungen.
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(G-tt),Terbium(Tb),Dysprosium(Dy),Holmium(Ho),Erbium(Ähm),Thulium(Tm),Ytterbium(Yb),Lutetium(Lu) und zwei Elemente, die eng mit Lanthanid verwandt sind:Scandium(Sc) undYttrium(Y).
Es wird genanntSeltene 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
Nach mineralischen Eigenschaften klassifiziert:
Cer-Gruppe:Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium
Yttrium-Gruppe:Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Scandium, Yttrium
Klassifizierung nach Extraktionstrennung:
Leichte seltene Erden (P204-Extraktion mit schwacher Säure): Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym
Mittlere seltene Erden (P204-Extraktion mit niedrigem Säuregehalt):Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium
Schwere seltene Erden (Säureextraktion in P204):Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, Lutetium, Yttrium
Eigenschaften von Seltenerdelementen
Mehr als 50 Funktionen von Seltenerdelementen hängen mit ihrer einzigartigen elektronischen 4f-Struktur zusammen, wodurch sie sowohl in traditionellen Materialien als auch in Bereichen mit neuen High-Tech-Materialien weit verbreitet sind.
4f-Elektronenbahn
1. Physikalische und chemische Eigenschaften
★ Hat offensichtliche metallische Eigenschaften;Es ist silbergrau, bis auf Praseodym und Neodym erscheint es hellgelb
★ Satte Oxidfarben
★ Bilden Sie stabile Verbindungen mit Nichtmetallen
★ Metallisch lebendig
★ Oxidiert leicht an der Luft
2 Optoelektronische Eigenschaften
★ Ungefüllte 4f-Unterschicht, in der 4f-Elektronen durch äußere Elektronen abgeschirmt werden, was zu verschiedenen Spektraltermen und Energieniveaus führt
Wenn 4f-Elektronen übergehen, können sie Strahlung verschiedener Wellenlängen vom ultravioletten, sichtbaren bis zum infraroten Bereich absorbieren oder emittieren, wodurch sie sich als lumineszierende Materialien eignen
★ Gute Leitfähigkeit, geeignet zur Herstellung von Seltenerdmetallen durch Elektrolyse
Die Rolle von 4f-Elektronen seltener Erdelemente in neuen Materialien
1. Materialien, die elektronische 4f-Funktionen nutzen
★ 4f-Elektronenspinanordnung:manifestiert sich als starker Magnetismus – geeignet für den Einsatz als Permanentmagnetmaterialien, MRT-Bildgebungsmaterialien, Magnetsensoren, Supraleiter usw
★ 4f-Orbitalelektronenübergang: manifestiert sich in lumineszierenden Eigenschaften – geeignet für die Verwendung als lumineszierende Materialien wie Leuchtstoffe, Infrarotlaser, Faserverstärker usw
Elektronische Übergänge im 4f-Energieniveau-Leitband: manifestiert sich als färbende Eigenschaften – geeignet zum Färben und Entfärben von Hot-Spot-Komponenten, Pigmenten, Keramikölen, Glas usw
2 steht über den Ionenradius, die Ladung und die chemischen Eigenschaften in indirektem Zusammenhang mit dem 4f-Elektron
★ Kerneigenschaften:
Kleiner Absorptionsquerschnitt für thermische Neutronen – geeignet für die Verwendung als Strukturmaterialien für Kernreaktoren usw
Großer Neutronenabsorptionsquerschnitt – geeignet für Abschirmmaterialien von Kernreaktoren usw
★ Ionenradius, Ladung, physikalische und chemische Eigenschaften seltener Erden:
Gitterfehler, ähnlicher Ionenradius, chemische Eigenschaften, unterschiedliche Ladungen – geeignet für Heizung, Katalysator, Sensorelement usw
Strukturelle Spezifität – geeignet für den Einsatz als Kathodenmaterialien aus Wasserstoffspeicherlegierungen, Materialien zur Mikrowellenabsorption usw
Elektrooptische und dielektrische Eigenschaften – geeignet für den Einsatz als Lichtmodulationsmaterialien, transparente Keramik usw
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 06.07.2023