Спажыванне рэдказямельных элементаў у краіне можа быць выкарыстана для вызначэння яе прамысловага ўзроўню. Любыя высокія, дакладныя і перадавыя матэрыялы, кампаненты і абсталяванне не могуць быць аддзеленыя ад рэдкіх металаў. Чаму адна і тая ж сталь робіць іншыя больш устойлівымі да карозіі, чым вы? Гэта той самы шпіндзель станка, што іншыя больш трывалыя і дакладныя, чым вы? Гэта таксама монакрышталі, што іншыя могуць дасягнуць высокай тэмпературы 1650 ° C? Чаму ў чужога шкла такі высокі паказчык праламлення? Чаму Toyota можа дасягнуць самага высокага ў свеце цеплавога ККД аўтамабіля ў 41%? Усё гэта звязана з ужываннем рэдкіх металаў.
Рэдказямельныя металы, таксама вядомыя як рэдказямельныя элементы, з'яўляюцца зборным тэрмінам для 17 элементаўскандый, ітрый, і шэраг лантанідаў у перыядычнай сістэме IIIB групы, звычайна прадстаўлены R або RE. Скандый і ітрый лічацца рэдказямельнымі элементамі, таму што яны часта суіснуюць з элементамі лантанідаў у радовішчах карысных выкапняў і маюць падобныя хімічныя ўласцівасці.
У адрозненне ад назвы вынікае, што колькасць рэдказямельных элементаў (за выключэннем праметыя) у зямной кары даволі высокая, пры гэтым цэрый займае 25-е месца ў колькасці элементаў зямной кары і складае 0,0068% (блізка да медзі). Аднак з-за сваіх геахімічных уласцівасцей рэдказямельныя элементы рэдка ўзбагачаюцца да ўзроўню эканамічнай эксплуатацыі. Назва рэдказямельных элементаў паходзіць ад іх дэфіцыту. Першым рэдказямельным мінералам, знойдзеным людзьмі, была крэмніева-берыліевая ітрыевая руда, здабытая з шахты ў вёсцы Ітэрбі ў Швецыі, адкуль паходзіць мноства назваў рэдказямельных элементаў.
Іх назвы і хімічныя сімвалыSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb і Lu. Іх атамныя нумары ад 21 (Sc), 39 (Y), ад 57 (La) да 71 (Lu).
Гісторыя адкрыцця рэдказямельных элементаў
У 1787 годзе швед К. А. Арэніус знайшоў незвычайную чарназемельную руду рэдказямельнага металу ў мястэчку Ітэрбі недалёка ад Стакгольма. У 1794 г. фін Я. Гадолин вылучыў з яго новае рэчыва. Праз тры гады (1797) швед А. Г. Экеберг пацвердзіў гэтае адкрыццё і назваў новае рэчыва ітрыем (ітрыевая зямля) па месцы, дзе яно было выяўлена. Пазней, у памяць аб гадалініце, гэты від руды назвалі гадалінітам. У 1803 г. нямецкія хімікі М. Х. Клапрот, шведскія хімікі Я. Я. Берцэліус і В. Гізінгер з руды (цэрыевай сілікатнай руды) адкрылі новае рэчыва — цэрый. У 1839 г. швед К. Г. Мосандэр адкрыў лантан. У 1843 годзе Мусандэр адкрыў тэрбій і зноў эрбій. У 1878 годзе швейцарац Марынак адкрыў ітэрбій. У 1879 годзе французы адкрылі самарый, шведы адкрылі гольмій і тулій, а шведы адкрылі скандый. У 1880 годзе швейцарац Марынак адкрыў гадоліній. У 1885 г. аўстрыец А. фон Вельс-бах адкрыў празеадым і неадым. У 1886 г. Бувабадранд адкрыў дыспразій. У 1901 годзе француз Э. А. Дэмарке адкрыў еўрапій. У 1907 г. француз Г. Урбан адкрыў лютэцый. У 1947 г. амерыканцы, такія як Я. А. Марынскі, атрымалі праметый з прадуктаў дзялення ўрану. Ад аддзялення ітрыевай зямлі Гадалінам у 1794 годзе да вытворчасці праметыя ў 1947 годзе прайшло больш за 150 гадоў.
Прымяненне рэдказямельных элементаў
Рэдказямельныя элементывядомыя як "прамысловыя вітаміны" і валодаюць незаменнымі выдатнымі магнітнымі, аптычнымі і электрычнымі ўласцівасцямі, адыгрываючы велізарную ролю ў паляпшэнні прадукцыйнасці прадукцыі, павелічэнні разнастайнасці прадукцыі і павышэнні эфектыўнасці вытворчасці. Дзякуючы свайму моцнаму эфекту і нізкай дазоўцы рэдказямельныя элементы сталі важным элементам у паляпшэнні структуры прадукцыі, павышэнні тэхналагічнага зместу і садзейнічанні тэхналагічнаму прагрэсу галіны. Яны шырока выкарыстоўваюцца ў такіх галінах, як металургія, ваенная прамысловасць, нафтахімія, шклокераміка, сельская гаспадарка і новыя матэрыялы.
Металургічная прамысловасць
Рэдказямельныпрымяняецца ў металургічнай галіне больш за 30 гадоў і сфармаваў адносна сталыя тэхналогіі і працэсы. Прымяненне рэдказямельных элементаў у сталі і каляровых металах - шырокая і шырокая сфера з шырокімі перспектывамі. Дабаўленне да сталі рэдказямельных металаў, фтарыдаў і сіліцыдаў можа адыграць пэўную ролю ў рафінаванні, дэсульфурацыі, нейтралізацыі шкодных прымешак з нізкай тэмпературай плаўлення і паляпшэнні прадукцыйнасці апрацоўкі сталі; Рэдказямельны крэмній-жалезны сплаў і рэдказямельны крэмніева-магніевы сплаў выкарыстоўваюцца ў якасці сфероидизирующих агентаў для вытворчасці рэдказямельнага пластычнага чыгуну. З-за асаблівай прыдатнасці для вытворчасці складаных дэталяў з каванага чыгуну з асаблівымі патрабаваннямі гэты тып каванага чыгуну шырока выкарыстоўваецца ў машынабудаўнічай прамысловасці, напрыклад, у вытворчасці аўтамабіляў, трактароў і дызельных рухавікоў; Даданне рэдказямельных металаў у каляровыя сплавы, такія як магній, алюміній, медзь, цынк і нікель, можа палепшыць фізічныя і хімічныя ўласцівасці сплаву, а таксама палепшыць яго механічныя ўласцівасці пры пакаёвай тэмпературы і пры высокай тэмпературы.
Ваенна-палявы
Дзякуючы выдатным фізічным уласцівасцям, такім як фотаэлектрычнасць і магнетызм, рэдказямельныя элементы могуць утвараць шырокі спектр новых матэрыялаў з рознымі ўласцівасцямі і значна паляпшаць якасць і прадукцыйнасць іншых прадуктаў. Таму яго называюць «прамысловым золатам». Па-першае, даданне рэдказямельных элементаў можа значна палепшыць тактычныя характарыстыкі сталі, алюмініевых сплаваў, магніевых сплаваў і тытанавых сплаваў, якія выкарыстоўваюцца ў вытворчасці танкаў, самалётаў і ракет. Акрамя таго, рэдказямельныя элементы могуць таксама выкарыстоўвацца ў якасці змазкі для многіх высокатэхналагічных прыкладанняў, такіх як электроніка, лазеры, ядзерная прамысловасць і звышправоднасць. Як толькі рэдказямельныя тэхналогіі будуць выкарыстоўвацца ў ваеннай сферы, гэта непазбежна прывядзе да скачка ў ваенных тэхналогіях. У пэўным сэнсе пераважны кантроль амерыканскіх вайскоўцаў у некалькіх лакальных войнах пасля халоднай вайны, а таксама іх здольнасць адкрыта беспакарана забіваць ворагаў вынікае з іх рэдказямельных тэхналогій, такіх як Супермэн.
Нафтахімічная прамысловасць
Рэдказямельныя элементы могуць быць выкарыстаны для вытворчасці каталізатараў малекулярнага сіта ў нафтахімічнай прамысловасці з такімі перавагамі, як высокая актыўнасць, добрая селектыўнасць і моцная ўстойлівасць да атручвання цяжкімі металамі. Такім чынам, яны замянілі алюмосілікатныя каталізатары для працэсаў каталітычнага крэкінгу нафты; У працэсе вытворчасці сінтэтычнага аміяку ў якасці сукаталізатара выкарыстоўваецца невялікая колькасць рэдказямельнага нітрату, а яго магутнасць па перапрацоўцы газу ў 1,5 разы большая, чым у нікелева-алюмініевага каталізатара; У працэсе сінтэзу цыс-1,4-полібутадыенавага каўчуку і ізапрэнавага каўчуку прадукт, атрыманы з выкарыстаннем рэдказямельнага цыклаалканаата трыізабутылалюмініевага каталізатара, мае выдатную прадукцыйнасць з такімі перавагамі, як меншае завісанне клею абсталявання, стабільная праца і кароткі працэс пасляапрацоўкі. ; Кампазітныя рэдказямельныя аксіды таксама могуць быць выкарыстаны ў якасці каталізатараў для ачысткі выхлапных газаў рухавікоў унутранага згарання, а нафтенат цэрыя таксама можа выкарыстоўвацца ў якасці сушкі фарбы.
Шклокерамічная
Прымяненне рэдказямельных элементаў у шкляной і керамічнай прамысловасці Кітая з 1988 г. павялічылася ў сярэднім на 25%, дасягнуўшы прыкладна 1600 тон у 1998 г. Рэдказямельныя шклокераміка з'яўляецца не толькі традыцыйным асноўным матэрыялам для прамысловасці і штодзённага жыцця, але і галоўны прадстаўнік сферы высокіх тэхналогій. Рэдказямельныя аксіды або апрацаваныя рэдказямельныя канцэнтраты могуць быць шырока выкарыстаны ў якасці паліравальных парашкоў для аптычнага шкла, акулярных лінзаў, кінескопаў, трубак асцылографаў, плоскага шкла, пластыка і металічнага посуду; У працэсе плаўлення шкла дыяксід цэрыя можа быць выкарыстаны для моцнага акісляльнага ўздзеяння на жалеза, зніжэння ўтрымання жалеза ў шкле і дасягнення мэты - выдалення зялёнага колеру са шкла; Даданне рэдказямельных аксідаў можа вырабляць аптычнае шкло і спецыяльнае шкло для розных мэтаў, у тым ліку шкло, якое можа паглынаць ультрафіялетавыя прамяні, кісла- і тэрмаўстойлівае шкло, рэнтгенаўстойлівае шкло і г.д.; Даданне рэдказямельных элементаў у керамічную і фарфоравую глазуры можа паменшыць фрагментацыю глазуры і зрабіць вырабы рознымі колерамі і бляскам, дзякуючы чаму яны шырока выкарыстоўваюцца ў керамічнай прамысловасці.
Сельская гаспадарка
Вынікі даследаванняў паказваюць, што рэдказямельныя элементы могуць павялічваць утрыманне хларафіла ў раслінах, узмацняць фотасінтэз, спрыяць развіццю каранёў і павялічваць паглынанне пажыўных рэчываў каранямі. Рэдказямельныя элементы таксама могуць спрыяць прарастанню насення, павялічваць хуткасць прарастання насення і спрыяць росту расады. У дадатак да асноўных функцый, згаданых вышэй, ён таксама валодае здольнасцю павышаць устойлівасць да хвароб, холадаўстойлівасць і засухаўстойлівасць некаторых культур. Шматлікія даследаванні таксама паказалі, што выкарыстанне адпаведных канцэнтрацый рэдказямельных элементаў можа спрыяць паглынанню, трансфармацыі і выкарыстанню раслінамі пажыўных рэчываў. Апырскванне рэдказямельнымі элементамі можа павялічыць утрыманне Vc, агульнае ўтрыманне цукру і кіслотны каэфіцыент цукру ў яблыках і цытрусавых, спрыяючы афарбоўванню садавіны і ранняму паспяванню. І гэта можа здушыць інтэнсіўнасць дыхання падчас захоўвання і паменшыць хуткасць распаду.
Поле новых матэрыялаў
Матэрыял пастаяннага магніта з рэдказямельнага неадымавага жалеза і бору з высокай рэшткавай намагнічнасцю, высокай коэрцитивной сілай і высокай магнітнай энергіяй шырока выкарыстоўваецца ў электроннай і аэракасмічнай прамысловасці і ў прывадзе ветраных турбін (асабліва падыходзіць для марскіх электрастанцый); Монакрышталі і полікрышталі ферыту тыпу граната, утвораныя камбінацыяй чыстых рэдказямельных аксідаў і аксіду жалеза, можна выкарыстоўваць у мікрахвалевай і электроннай прамысловасці; У якасці цвёрдых лазерных матэрыялаў можна выкарыстоўваць ітрыевы алюмініевы гранат і неадымавае шкло з аксіду неадыму высокай чысціні; Рэдказямельныя гексабарыды могуць выкарыстоўвацца ў якасці катодных матэрыялаў для эмісіі электронаў; Металічны лантан-нікель - гэта новы матэрыял для захоўвання вадароду ў 1970-х гадах; Храмат лантана - высокатэмпературны тэрмаэлектрычны матэрыял; У цяперашні час краіны па ўсім свеце здзейснілі прарыў у распрацоўцы звышправодных матэрыялаў з выкарыстаннем аксідаў на аснове барыю, мадыфікаваных элементамі барый ітрый медзь кісларод, якія дазваляюць атрымліваць звышправаднікі ў дыяпазоне тэмператур вадкага азоту. Акрамя таго, рэдказямельныя элементы шырока выкарыстоўваюцца ў асвятленні крыніц святла з дапамогай такіх метадаў, як люмінесцэнтны парашок, люмінесцэнтны парашок з узмацняючым экранам, люмінесцэнтны парашок трох асноўных колераў і парашок капіравальных лямпаў (але з-за высокага кошту, выкліканага ростам коштаў на рэдказямельныя элементы, іх прымяненне ў асвятленні паступова скарачаецца), а таксама электронныя прадукты, такія як праекцыйныя тэлевізары і планшэты; У сельскай гаспадарцы ўнясенне ў палявыя культуры нязначных колькасцяў рэдказямельнага нітрату можа павялічыць іх ураджайнасць на 5-10%; У лёгкай тэкстыльнай прамысловасці рэдказямельныя хларыды таксама шырока выкарыстоўваюцца пры дубленні футра, афарбоўцы футра, афарбоўцы воўны і афарбоўцы дываноў; Рэдказямельныя элементы можна выкарыстоўваць у аўтамабільных каталітычных пераўтваральніках для пераўтварэння асноўных забруджвальных рэчываў у нетоксичные злучэнні падчас выхлапу рухавіка.
Іншыя прыкладанні
Рэдказямельныя элементы таксама прымяняюцца да розных лічбавых прадуктаў, у тым ліку аўдыёвізуальных, фатаграфічных і камунікацыйных прылад, якія адпавядаюць шматлікім патрабаванням, такім як меншы памер, хуткасць, лягчэй, больш працяглы час выкарыстання і энергазберажэнне. У той жа час ён таксама быў ужыты ў розных галінах, такіх як зялёная энергетыка, ахова здароўя, ачыстка вады і транспарт.
Час публікацыі: 16 жніўня 2023 г