Kada pogledamo elemente u periodnom sistemu elemenata, mnogi od njih se ističu i nazivaju se rijetkim zemnim elementima . Nalaze se na dnu periodnog sistema elemenata i bez njih naši životi ne bi bili isti kao što ih poznajemo. Zahvaljujući ovim rijetkim zemnim elementima, moguće je proizvoditi većinu visokotehnoloških uređaja kao što su mobilni telefoni, računari i tako dalje. Važnost rijetkih zemnih elemenata proteže se na više industrija zbog njihovih jedinstvenih svojstava.
Glavne karakteristike
Kao što smo spomenuli, ovi metali nisu tako rijetki kao što im imena govore, ali ih je teško iskopati. I obično se ne akumuliraju u mineralima. Ako spojimo ovaj rijetki metal sa zahtjevima primjene visoke tehnologije, postoje razne vrste ekonomskih i političkih komplikacija koje rijetke zemlje čine vrlo zanimljivima.
To je niz hemijskih elemenata koji se nalaze u Zemljinoj kori i ključni su za mnoge današnje tehnologije . Na primjer, rijetki zemni elementi se koriste u mnogim potrošačkim elektronikama, računarima i mrežama, komunikacijama, čistoj energiji, zdravstvu, ublažavanju uticaja na okoliš, odbrani, naprednom transportu i još mnogo čemu. Rastuća potreba za održivim rješenjima dovela je do povećanja upotrebe ovih supstanci u zelenim tehnologijama, kao i u razvoju električnih vozila.
Poznati su po svojim magnetskim, luminiscentnim i elektrohemijskim svojstvima. Ova jedinstvena svojstva pomažu mnogim tehnologijama ne samo da efikasno rade, već i da smanje težinu. Nadalje, omogućavaju nam smanjenje emisija i potrošnje energije. To je dovelo do današnje tehnologije, koja se može pohvaliti većom efikasnošću, performansama, brzinom, izdržljivošću i termičkom stabilnošću. Proizvodi koji uključuju tehnologiju rijetkih zemalja doprinose globalnom ekonomskom rastu, a istovremeno održavaju visok životni standard, pa čak i spašavaju živote.
Svojstva rijetkih zemalja
Pogledajmo rijetke zemne elemente i njihova svojstva. Znamo da nisu posebno rijetki u smislu njihove rasprostranjenosti u Zemljinoj kori. Međutim, njihova jedinstvena svojstva proizlaze iz njihove atomske strukture. Imaju elektronske konfiguracije koje ih razlikuju od drugih elemenata u periodnom sistemu elemenata. Dok svi rijetki zemni elementi dijele neka važna svojstva, druga su specifičnija za određene elemente. Nalaze se uz minerale i stijene i teško ih je odvojiti jedne od drugih zbog njihovih hemijskih sličnosti - izazov koji se javlja i pri odvajanju drugih vrsta minerala.
Rijetki zemni elementi postali su veoma popularni zbog svojih hemijskih svojstava, koja imaju brojne praktične primjene, posebno u proizvodnji napredne tehnologije. Oni su specifični za određene elemente, tako da se izazov njihovog odvajanja mora savladati. Za više informacija o glavnim vrstama minerala, pogledajte naš povezani odjeljak, koji uključuje različite karakteristike mineralogije.
Pored atomske strukture, rijetkozemni elementi se klasifikuju u nekoliko tipova na osnovu njihovih hemijskih svojstava. Veličina je takođe karakteristika koja ih razlikuje. Atomska veličina lantanida se smanjuje sa povećanjem atomskog broja. Ovo odvaja lakše rijetkozemne elemente od težih, a oni se javljaju u različitim mineralima. Ovaj fenomen se ogleda u klasifikaciji različitih tipova rijetkozemnih elemenata, koja se zasniva na njihovoj rasprostranjenosti u Zemljinoj kori.
Klasifikacija rijetkih zemalja
Pogledajmo koje su različite klasifikacije po kojima se ovi elementi dijele. Prvi su lantanoidi koji su klasifikovani kao lake retke zemlje. Hajde da vidimo šta su:
- lanthanum
- cerium
- prazeodim
- neodim
- prometius
- samarium
S druge strane imamo teške rijetke zemlje koje su sljedeće:
- europium
- gadolinium
- terbij
- disprosium
- holmium
- erbium
- tulij
- itterbium
- lutetium
Jedini element na cijeloj listi koji se ne javlja prirodno je prometij. Znamo da su svi izotopi prometija radioaktivni, tako da se on može proizvesti samo u nuklearnim reaktorima. Ne može se prirodno naći na Zemlji. Ovo naglašava jedinstvenost rijetkih zemnih elemenata i njihovu upotrebu u razvoju naprednih tehnologija, kao što je razmatrano u drugim studijama o magnetskim stijenama.
Lantanidi i njihov značaj
Naravno, upoznati ste s lantanoidima ako ste proučavali periodni sistem elemenata i postali znatiželjni o njima. To su vrlo česti elementi u Zemljinoj kori i često ih je teško ekstrahirati. Ne samo da ih je teško ekstrahirati, već se i koriste u velikim količinama. Obično su sjajni, uglavnom srebrnasti . Nakon izlaganja kisiku, zadržavaju veći dio te srebrnaste boje. Karakterizira ih visoka reaktivnost i, iako nisu eksplozivni, brzo potamne, što ih čini podložnima kontaminaciji drugim elementima.
Znamo da ne tamne svi lantanidi istom brzinom. Na primjer, lutecij i gadolinij mogu biti izloženi zraku duži period bez tamnjenja. S druge strane, drugi lantanidi, poput lantana, neodimija i europija, vrlo su reaktivni i moraju se skladištiti u mineralnom ulju kako bi se spriječilo tamnjenje. Nadalje, ova svojstva su ključna u tehnološkim primjenama gdje je trajnost najvažnija.
Svi članovi lantanoidne serije imaju izuzetno meku teksturu. Mnogi od njih se mogu lako rezati nožem i ne zahtijevaju teške alate za obradu. Elementi koji se smatraju rijetkim zemnim elementima ne smatraju se toliko rijetkima zato što ih je teško pronaći, već zato što ih je teško izdvojiti u čistom obliku u dovoljnim količinama da zadovolje sve industrijske potrebe. Oni su beskorisni ako se ne mogu dobiti potrebne količine za proizvodnju tehničkih proizvoda. Ovo je posebno relevantno u trenutnom kontekstu rastuće potražnje, gdje zelena tehnologija igra ključnu ulogu.
Ova zemljišta su u stvarnoj opasnosti da postanu dominantni proizvodi na tržištu. Znamo da Kina ima najveće rezerve retkih zemalja i da ih koristi. Ima ih u izobilju u odnosu na Zemljinu koru, ali u koncentracijama koje se mogu detektovati ili manje uobičajenim od većine drugih minerala. Ova situacija postavlja pitanja o stabilnosti opskrbe rijetkim zemljom u budućnosti.
Zbog toga je njihova ekstrakcija vrijednija. Očekuje se da će globalna potražnja za rijetkim zemnim elementima porasti zbog njihove upotrebe u automobilima, potrošačkoj elektronici, energetski efikasnoj rasvjeti i katalitičkim konvertorima. Za informacije o strategijama za veću upotrebu zelene tehnologije, možete pogledati članak o električnim automobilima.
Oni su ključni elementi jer su jedinstveni i nezamjenjivi te se široko koriste u zelenim industrijama (električna vozila, hibridi, turbine, itd.) za razvoj elemenata kao što su kompjuteri, televizori, laseri sa višestrukim primjenama. Nadalje, njihova uloga u evoluciji ka održivim tehnologijama je kritična u borbi protiv klimatskih promjena.
Međutim, koncentracija proizvodnje u Kini, koja čini više od 90% svjetske proizvodnje, čini ove elemente posebno osjetljivim na geopolitičko okruženje i mogla bi dovesti do ograničene ponude materijala vitalnih za evropsku ekonomiju.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o rijetkim zemljama i njihovim karakteristikama.