O que éterras raras?
A história da humanidade remonta a mais de 200 anos, desde a descoberta das terras raras em 1794. Como poucos minerais de terras raras foram encontrados naquela época, apenas uma pequena quantidade de óxidos insolúveis em água pôde ser obtida por métodos químicos. Historicamente, esses óxidos eram habitualmente chamados de "terras", daí o nome "terras raras".
Na verdade, os minerais de terras raras não são raros na natureza. Terras raras não são terras, mas sim um elemento metálico típico. Seu tipo ativo fica atrás apenas dos metais alcalinos e alcalino-terrosos. Eles têm mais conteúdo na crosta do que cobre, zinco, estanho, cobalto e níquel comuns.
Atualmente, as terras raras têm sido amplamente utilizadas em vários campos, como eletrônica, petroquímica, metalurgia, etc. Quase a cada 3-5 anos, os cientistas conseguem descobrir novos usos para as terras raras e, de cada seis invenções, uma não pode prescindir das terras raras.
A China é rica em minerais de terras raras, ocupando o primeiro lugar em três rankings mundiais: reservas, escala de produção e volume de exportação. Ao mesmo tempo, a China também é o único país capaz de fornecer todos os 17 metais de terras raras, especialmente as terras raras médias e pesadas, com aplicações militares de grande destaque.
Composição de elementos de terras raras
Os elementos de terras raras são compostos de elementos lantanídeos na tabela periódica dos elementos químicos:lantânio(A),cério(Ce),praseodímio(Pr),neodímio(Nd), promécio (Pm),samário(Sm),európio(UE),gadolínio(D'us),térbio(Tb),disprósio(Por),hólmio(Ho),érbio(É),túlio(Tm),itérbio(Yb),lutécio(Lu), e dois elementos intimamente relacionados aos lantanídeos:escândio(Sc) eítrio(E).
É chamadoTerras raras, abreviado como Terra Rara.
Classificação de elementos de terras raras
Classificados pelas propriedades físicas e químicas dos elementos:
Elementos de terras raras leves:escândio, ítrio, lantânio, cério, praseodímio, neodímio, promécio, samário, európio
Elementos de terras raras pesadas:gadolínio, térbio, disprósio, hólmio, érbio, túlio, itérbio, lutécio
Classificados por características minerais:
Grupo cério:lantânio, cério, praseodímio, neodímio, promécio, samário, európio
Grupo ítrio:gadolínio, térbio, disprósio, hólmio, érbio, túlio, itérbio, lutécio, escândio, ítrio
Classificação por separação por extração:
Terras raras leves (extração de acidez fraca P204): lantânio, cério, praseodímio, neodímio
Terras raras médias (extração de baixa acidez P204):samário, európio, gadolínio, térbio, disprósio
Terras raras pesadas (extração de acidez em P204):hólmio, érbio, túlio, itérbio, lutécio, ítrio
Propriedades dos elementos de terras raras
Mais de 50 funções dos elementos de terras raras estão relacionadas à sua estrutura eletrônica 4f exclusiva, tornando-os amplamente utilizados tanto em materiais tradicionais quanto em novos campos de materiais de alta tecnologia.
órbita eletrônica 4f
1. Propriedades físicas e químicas
★ Possui propriedades metálicas óbvias; É cinza prateado, exceto para praseodímio e neodímio, parece amarelo claro
★ Cores ricas em óxido
★ Forma compostos estáveis com não metais
★ Metal animado
★ Fácil de oxidar no ar
2 Propriedades optoeletrônicas
★ Subcamada 4f não preenchida, onde os elétrons 4f são protegidos por elétrons externos, resultando em vários termos espectrais e níveis de energia
Quando os elétrons 4f fazem a transição, eles podem absorver ou emitir radiação de vários comprimentos de onda, desde o ultravioleta, visível até as regiões infravermelhas, tornando-os adequados como materiais luminescentes.
★ Boa condutividade, capaz de preparar metais de terras raras pelo método de eletrólise
O papel dos elétrons 4f de elementos de terras raras em novos materiais
1. Materiais que utilizam recursos eletrônicos 4f
★ Arranjo de spin de elétrons 4f:manifestado como forte magnetismo – adequado para uso como materiais de ímã permanente, materiais de imagem de ressonância magnética, sensores magnéticos, supercondutores, etc.
★ Transição eletrônica orbital 4f: manifestadas como propriedades luminescentes – adequadas para uso como materiais luminescentes, como fósforos, lasers infravermelhos, amplificadores de fibra, etc.
Transições eletrônicas na faixa de guia de nível de energia 4f: manifestadas como propriedades de coloração – adequadas para coloração e descoloração de componentes de pontos quentes, pigmentos, óleos cerâmicos, vidro, etc.
2 está indiretamente relacionado ao elétron 4f, usando raio iônico, carga e propriedades químicas
★ Características nucleares:
Pequena seção transversal de absorção de nêutrons térmicos – adequada para uso como materiais estruturais de reatores nucleares, etc.
Grande seção transversal de absorção de nêutrons – adequada para materiais de blindagem de reatores nucleares, etc.
★ Raio iônico, carga, propriedades físicas e químicas de terras raras:
Defeitos de rede, raio iônico semelhante, propriedades químicas, cargas diferentes – adequado para aquecimento, catalisador, elemento sensor, etc.
Especificidade estrutural – adequado para uso como materiais de cátodo de liga de armazenamento de hidrogênio, materiais de absorção de micro-ondas, etc.
Propriedades eletro-ópticas e dielétricas – adequadas para uso como materiais de modulação de luz, cerâmicas transparentes, etc.
Horário da publicação: 06/07/2023