Sällsynta jordartsmetaller användning
Hem / Historia, Vetenskap & Forskning / Sällsynta jordartsmetaller användning
Dessutom uppvisar sällsynta jordartsmetaller, såsom deras hydrider och nitrider, komplexa kristallina strukturer som ger dem unika funktioner.
Det spektroskopiska beteendet hos dessa element, särskilt lantaniderna, styrs av närvaron av 4f-elektroner som är avskärmade från omgivningen, vilket gör att deras färger och optiska beteende är praktiskt taget oföränderliga.
Mellan 1960 och 1980 var det från Kalifornien som större delen av alla sällsynta jordartsmetaller hade sitt ursprung varefter Kina kom att svara för större delen av all produktion. Under årens lopp har kända kemister som Berzelius, Hisinger, Marignac, Mosander, Lecoq de Boisbaudran, Nilson, Cleve m.fl. bidrog till upptäckten och den slutliga namngivningen av de 17 för närvarande erkända grundämnen.
Många av dessa namn hyllar platserna där de upptäcktes (såsom yttrium, terbium, erbium, ytterbium), forskarna som isolerade dem (gadolinium) eller till och med mytologiska referenser (promethium).
Trots det bedrevs också världens sannolikt första gruvbrytning av sällsynta jordartsmetaller i fast berg under mitten av 1800-talet genom utvinning ur skarn i Bastnäsfältet vid Riddarhyttan i Bergslagen, där de första lätta REE hade upptäckts, i och med beskrivningen av cerium 1804.
Den första kända upptäckten av sällsynta jordartsmetaller var i slutet av 1700-talet då man i Ytterby gruva utanför Vaxholm i Stockholms skärgård fann ett svart mineral med för den tiden okända grundämnen i pegmatit.
De sällsynta jordartsmetallerna förekommer främst i kristallin berggrund, som exempelvis i apatitjärnmalmer som den i Kiruna och i skarnmineraliseringar i Bergslagen. Grundämnen som cerium är mer förekommande än koppar, vilket är avgörande för modernt liv. Behovet på de här metallerna har ökat kraftigt de senaste tjugo åren, i och med att efterfrågan på grön och smart teknik blivit högre.
Även om den största delen idag används till andra ändamål, som oljeraffinering, flygplanstillverkning och vapensystem beräknas behovet öka kraftigt de kommande åren. Till exempel, lovade Det är det enda grundämnet som anses vara verkligt sällsynt, eftersom det praktiskt taget inte existerar naturligt, utan måste erhållas som en biprodukt i kärnreaktorer.
Historia: Upptäckten av sällsynta jordartsmetaller
Upptäckten av sällsynta jordartsmetaller går tillbaka till slutet av 1700-talet.
Norra Kärr rankas internationellt som ett av de mest intressanta projekten i Europa, såväl ekonomiskt (höga halter av de mest eftertraktade sällsynta jordartsmetallerna) som miljömässigt (mycket låga uran- och toriumhalter).
Efterfrågan på de sällsynta jordartsmetallerna var ganska låg innan den moderna teknikens intåg i världen, och i exempelvis Bergslagen man var bara intresserad av att plocka ut enstaka metaller ur det brutna berget, resten gick till skrotstenshögarna.
I Ytterby bröts kvarts och fältspat som användes för tillverkning av porslin i fabrikerna Rörstrand och Gustavsberg, och möjligen också Marieberg.
Sedan dess har det tagit nästan två århundraden att identifiera och isolera dessa grundämnen, på grund av deras liknande egenskaper och bristen på avancerade separationstekniker.
De finns vanligtvis i oxidationstillstånd +3 och har vanligtvis en högt antal samordningsåtgärder, det vill säga att de kan binda till flera molekyler eller joner samtidigt, vilket gynnar bildandet av föreningar med varierande och stabila strukturer.
Känd som lantanidkontraktion Detta förklarar varför jonradien hos dessa grundämnen gradvis minskar allt eftersom deras atomnummer ökar.
Genom den här artikeln kommer du att upptäcka alla hemligheter och sanningar om sällsynta jordartsmetaller.
Index
Vilka är de sällsynta länderna?
Gruppen av sällsynta jordartsmetaller 17 kemiska grundämnen som intar en unik position i periodiska systemet: de 15 lantaniderna (lantan, cerium, praseodym, neodym, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, ytterbium och lutetium), tillsammans med scandium och yttrium.
Men med den teknologiska boomen under de senaste sextio åren har deras betydelse skjutit i höjden, till den grad att Europeiska kommissionen har inkluderat dem i listan över kritiska råvaror.
Namnet är missvisande. Därför används de som aktivatorer i luminescerande material.
Karakteristiska elektroniska färger och tillstånd
Sällsynta jordartsmetaller uppvisar ett brett färgspektrum, beroende på de elektroniska övergångarna i sällsynta jordartsmetaller och nästan oberoende av den fysiska eller kemiska miljön de finns i.
Det är även därför som miljöproblemen vid anrikningen bedöms som svåra.
- Sällsynta jordartsmetaller är 17 viktiga kemiska grundämnen inom teknologi och energi.
- Dess utvinning är komplex och domineras av Kina, vilket skapar ett globalt beroende.
- Viktiga tillämpningar inom elektronik, ren energi och försvar driver dess strategiska värde.
För närvarande termen Sällsynta jordarter Sällsynta jordartsmetaller dyker alltmer upp i rubriker, debatter om teknik, hållbarhet, energi och till och med internationell geopolitik.
Inom bilindustrin kan en elbil integrera upp till 11 kg sällsynta jordartsmetaller i sina motorer och komponenter.
[relaterad url=»https://www.tecnoloblog.com/revolutionär-elektrostatisk-motor/»]
De viktigaste mineralerna och deras fyndigheter
Sällsynta jordartsmetaller finns i nästan 180 olika mineraler, även om endast ett fåtal är ekonomiskt relevanta.
När man pratar om sällsynta jordartsmetaller rör det sig om ett antal olika metaller med ofta vitt skilda egenskaper och användning. I Spanien finns det initiativ för att uppmuntra denna praxis.
Klassificering och exempel på tillämpningar enligt energifunktioner
Sällsynta jordartsmetaller kan grupperas i tre kategorier beroende på deras användbarhet inom energi:
- Energiproduktioni vindgeneratorer och betavoltaiska batterier som använder magneter gjorda av legeringar som neodym-dysprosium-terbium-järn-bor och prometium.
- Effektivitet i energiförbrukningi LED-lampor, elmotorer och laddningsbara batterier (som Ni-MH), som förbättrar prestanda och livslängd, med hjälp av lantan, neodym, cerium och praseodym.
- Energihantering och kontrolli kommunikations-, styr-, katalysator- och vätgaslagringssystem, med hjälp av element som samarium, gadolinium, dysprosium, holmium och erbium.
Till exempel kan uppladdningsbara Ni-MH-batterier lagra nästan dubbelt så mycket energi som traditionella nickel-kadmiumbatterier, vilket underlättar övergången till lågutsläppssystem.
Denna egenskap ger dem exceptionella magnetiska och optiska egenskaper. Dess utveckling är dock beroende av administrativa, ekonomiska och miljömässiga faktorer.
Varför är de så svåra att få tag på?
Svårigheten att få tag på sällsynta jordartsmetaller ligger inte bara i brist på koncentrerade insättningar, men också i komplexiteten i extraktions- och separationsprocessenDe viktigaste mineralerna som innehåller sällsynta jordartsmetaller är bastnaesitai monaziti xenotimai loparita och gadolinitDess behandling innebär komplexa och dyra kemiska processer, såsom upplösning av tonvis bergarter i starka syror och separation av element med liknande kemiska egenskaper, vilket kräver avancerad teknik och genererar giftigt/radioaktivt avfall.
Situationen kompliceras av det faktum att De flesta sällsynta jordartsmetaller finns i samband med andra metaller och mineraler., vilket innebär att de inte kan erhållas individuellt utan vidare bearbetning.
De används bland annat i elektronik, elmotorer och turbiner. Ytterligare en viktig användning är vapentillverkning, i styrsystem, laserteknik med mera.
De sällsynta jordartsmetallerna förekommer ofta tillsammans i mineraliseringar och det är vanligt att de enskilda grundämnena inte särredovisas när mängder anges.