Ասում են, որ միայն դրանք ավելացնելով կարելի է բարելավել նյութի կատարումը

Երկրում հազվագյուտ հողերի սպառումը կարող է օգտագործվել դրա արդյունաբերական մակարդակը որոշելու համար: Ցանկացած բարձր, ճշգրիտ և առաջադեմ նյութեր, բաղադրիչներ և սարքավորումներ չեն կարող առանձնացվել հազվագյուտ մետաղներից: Ինչո՞ւ է պատահում, որ նույն պողպատը ուրիշներին դարձնում է ավելի կոռոզիոն դիմացկուն, քան դուք: Արդյո՞ք դա նույն հաստոցային լիսեռն է, որ մյուսներն ավելի դիմացկուն և ճշգրիտ են, քան դուք: Արդյո՞ք դա նաև մեկ բյուրեղ է, որ մյուսները կարող են հասնել 1650 ° C բարձր ջերմաստիճանի: Ինչու է ուրիշի ապակին այդքան բարձր բեկման ինդեքսը: Ինչու՞ Toyota-ն կարող է հասնել աշխարհում ավտոմեքենաների ամենաբարձր ջերմային արդյունավետությունը՝ 41%: Սրանք բոլորը կապված են հազվագյուտ մետաղների կիրառման հետ:

Հազվագյուտ հողային մետաղներ, որը նաև հայտնի է որպես հազվագյուտ հողային տարրեր, ընդհանուր տերմին է 17 տարրերի համարսկանդիում, իտրիում, և լանթանիդի շարքը պարբերական աղյուսակի IIIB խմբում, որը սովորաբար ներկայացված է R կամ RE-ով: Սկանդիումը և իտրիումը համարվում են հազվագյուտ հողային տարրեր, քանի որ դրանք հաճախ գոյակցում են հանքային հանքավայրերում լանթանիդի տարրերի հետ և ունեն նմանատիպ քիմիական հատկություններ:

Ի տարբերություն նրա անվան, հազվագյուտ հողային տարրերի առատությունը (բացառությամբ պրոմեթիումի) ընդերքում բավականին մեծ է, ընդ որում ցերիումը զբաղեցնում է 25-րդ տեղը կեղևի տարրերի առատությամբ՝ կազմելով 0,0068% (պղնձին մոտ): Այնուամենայնիվ, իր երկրաքիմիական հատկությունների պատճառով հազվագյուտ հողային տարրերը հազվադեպ են հարստացվում մինչև տնտեսապես շահագործվող մակարդակ: Հազվագյուտ հողային տարրերի անվանումն առաջացել է դրանց սակավությունից։ Մարդկանց կողմից հայտնաբերված առաջին հազվագյուտ հողային հանքաքարը սիլիցիումի բերիլիումի իտրիումի հանքաքարն էր, որը արդյունահանվել էր Շվեդիայի Իտերբի գյուղի հանքավայրից, որտեղից առաջացել են հազվագյուտ հողային տարրերի բազմաթիվ անվանումներ:

Նրանց անուններն ու քիմիական նշաններն ենSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb և Lu: Նրանց ատոմային թվերն են՝ 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) մինչև 71 (Lu):

Երկրի հազվագյուտ տարրերի հայտնաբերման պատմությունը

1787 թվականին շվեդական Կ.Ա. Արենիուսը Ստոկհոլմի մոտ գտնվող Յտերբի փոքրիկ քաղաքում գտավ անսովոր հազվագյուտ հողային մետաղի սև հանքաքար: 1794 թվականին ֆինն Ջ.Գադոլինը նրանից մեկուսացրեց նոր նյութ։ Երեք տարի անց (1797թ.) շվեդ Ա.Գ. Էկեբերգը հաստատեց այս հայտնագործությունը և նոր նյութը անվանեց իտտրիա (իտրիում երկիր) այն վայրից, որտեղ այն հայտնաբերվել էր: Հետագայում, ի հիշատակ Գադոլինիտի, հանքաքարի այս տեսակը կոչվեց գադոլինիտ։ 1803 թվականին գերմանացի քիմիկոսներ MH Klaproth-ը, շվեդ քիմիկոս JJ Berzelius-ը և W. Hisinger-ը հանքաքարից հայտնաբերեցին նոր նյութ՝ ceria (ցերիումի սիլիկատային հանքաքար): 1839 թվականին շվեդ CG Mosander-ը հայտնաբերեց լանթան: 1843 թվականին Մուսանդերը կրկին հայտնաբերեց տերբիումը և էրբիումը։ 1878 թվականին շվեյցարացի Մարինակը հայտնաբերեց իտերբիումը։ 1879 թվականին ֆրանսիացիները հայտնաբերեցին սամարիումը, շվեդները՝ հոլմիումը և թուլիումը, իսկ շվեդները՝ սկանդիումը։ 1880 թվականին շվեյցարացի Մարինակը հայտնաբերեց գադոլինիումը։ 1885 թվականին ավստրիացի Ա. ֆոն Վելս Բախը հայտնաբերեց պրազեոդիմը և նեոդիմը։ 1886 թվականին Բուվաբադրանդը հայտնաբերել է դիսպրոզիում։ 1901 թվականին ֆրանսիացի Է.Ա. Դեմարկայը հայտնաբերեց եվրոպիումը: 1907 թվականին ֆրանսիացի Գ.Ուրբանը հայտնաբերեց լուտետիումը։ 1947 թվականին այնպիսի ամերիկացիներ, ինչպիսին Ջ.Ա.Մարինսկին էր, պրոմեթիում ստացան ուրանի տրոհման արտադրանքներից: Ավելի քան 150 տարի պահանջվեց Գադոլինի կողմից իտրիումի հողի բաժանումից մինչև 1947 թվականին պրոմեթիումի արտադրությունը:

Հազվագյուտ երկրային տարրերի կիրառում

Հազվագյուտ հողային տարրերհայտնի են որպես «արդյունաբերական վիտամիններ» և ունեն անփոխարինելի գերազանց մագնիսական, օպտիկական և էլեկտրական հատկություններ, որոնք հսկայական դեր են խաղում արտադրանքի կատարողականի բարելավման, արտադրանքի բազմազանության մեծացման և արտադրության արդյունավետության բարձրացման գործում: Իր մեծ ազդեցության և ցածր չափաբաժինների շնորհիվ հազվագյուտ հողերը կարևոր տարր են դարձել արտադրանքի կառուցվածքի բարելավման, տեխնոլոգիական բովանդակության ավելացման և արդյունաբերության տեխնոլոգիական առաջընթացի խթանման համար: Նրանք լայնորեն կիրառվել են այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են մետաղագործությունը, ռազմական, նավթաքիմիական, ապակե կերամիկա, գյուղատնտեսությունը և նոր նյութերը։

Մետաղագործական Արդյունաբերություն

Հազվագյուտ երկիրկիրառվել է մետալուրգիական ոլորտում ավելի քան 30 տարի և ձևավորել համեմատաբար հասուն տեխնոլոգիաներ և գործընթացներ։ Հազվագյուտ հողերի կիրառումը պողպատի և գունավոր մետաղների մեջ մեծ և լայն ոլորտ է, որն ունի լայն հեռանկարներ: Հազվագյուտ հողային մետաղների, ֆտորիդների և սիլիցիդների ավելացումը պողպատին կարող է դեր խաղալ զտման, ծծմբազրկման, ցածր հալման կետի վնասակար կեղտերի չեզոքացման և պողպատի մշակման արդյունավետության բարելավման գործում. Հազվագյուտ հողային սիլիցիումի երկաթի համաձուլվածքը և հազվագյուտ հողային սիլիցիումի մագնեզիումի համաձուլվածքն օգտագործվում են որպես գնդաձևացնող նյութեր՝ հազվագյուտ հողային ճկուն երկաթ արտադրելու համար: Շնորհիվ իրենց հատուկ պիտանիության՝ հատուկ պահանջներով կոմպլեքս ճկուն երկաթի դետալներ արտադրելու համար, այս տեսակի ճկուն երկաթը լայնորեն օգտագործվում է մեխանիկական արտադրության արդյունաբերություններում, ինչպիսիք են ավտոմեքենաները, տրակտորները և դիզելային շարժիչները. Գունավոր համաձուլվածքների, ինչպիսիք են մագնեզիումը, ալյումինը, պղինձը, ցինկը և նիկելը հազվագյուտ հողային մետաղներ ավելացնելը կարող է բարելավել համաձուլվածքի ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները, ինչպես նաև բարելավել սենյակի ջերմաստիճանը և բարձր ջերմաստիճանի մեխանիկական հատկությունները:
Ռազմական դաշտ

Շնորհիվ իր գերազանց ֆիզիկական հատկությունների, ինչպիսիք են ֆոտոէլեկտրականությունը և մագնիսականությունը, հազվագյուտ հողերը կարող են ձևավորել տարբեր հատկություններով նոր նյութերի լայն տեսականի և զգալիորեն բարելավել այլ արտադրանքների որակն ու կատարումը: Ուստի այն հայտնի է որպես «արդյունաբերական ոսկի»։ Նախ, հազվագյուտ հողերի ավելացումը կարող է զգալիորեն բարելավել պողպատի, ալյումինի համաձուլվածքների, մագնեզիումի համաձուլվածքների և տիտանի համաձուլվածքների մարտավարական կատարումը, որոնք օգտագործվում են տանկերի, ինքնաթիռների և հրթիռների արտադրության մեջ: Բացի այդ, հազվագյուտ հողերը կարող են օգտագործվել նաև որպես քսանյութ շատ բարձր տեխնոլոգիական ծրագրերի համար, ինչպիսիք են էլեկտրոնիկան, լազերները, միջուկային արդյունաբերությունը և գերհաղորդականությունը: Երբ հազվագյուտ հողային տեխնոլոգիան կիրառվի ռազմական ոլորտում, այն անխուսափելիորեն թռիչք կբերի ռազմական տեխնոլոգիաների ոլորտում: Որոշակի իմաստով, Սառը պատերազմից հետո մի քանի տեղական պատերազմներում ԱՄՆ-ի բանակի ճնշող վերահսկողությունը, ինչպես նաև թշնամիներին բացահայտորեն անպատիժ սպանելու նրա կարողությունը բխում է նրա հազվագյուտ հողային տեխնոլոգիայից, ինչպիսին է Սուպերմենը:

Նավթաքիմիական արդյունաբերություն

Հազվագյուտ հողային տարրերը կարող են օգտագործվել նավթաքիմիական արդյունաբերության մեջ մոլեկուլային մաղի կատալիզատորներ պատրաստելու համար, որոնք ունեն այնպիսի առավելություններ, ինչպիսիք են բարձր ակտիվությունը, լավ ընտրողականությունը և ծանր մետաղների թունավորման ուժեղ դիմադրությունը: Հետևաբար, նրանք փոխարինել են ալյումինի սիլիկատային կատալիզատորները նավթի կատալիտիկ կոտրման գործընթացների համար. Սինթետիկ ամոնիակի արտադրության գործընթացում հազվագյուտ հողի նիտրատը օգտագործվում է որպես կոկատալիզատոր, և դրա գազի վերամշակման հզորությունը 1,5 անգամ ավելի մեծ է, քան նիկելի ալյումինի կատալիզատորը. Ցիս-1,4-պոլիբուտադիեն կաուչուկի և իզոպրենային կաուչուկի սինթեզման գործընթացում հազվագյուտ հողային ցիկլոալկանոատ տրիիզոբուտիլ ալյումինի կատալիզատորի օգտագործմամբ ստացված արտադրանքը գերազանց կատարում է, առավելություններով, ինչպիսիք են սարքավորումների ավելի քիչ սոսինձը կախվածությունը, կայուն աշխատանքը և հետմշակման կարճ գործընթացը: ; Հազվագյուտ հողերի կոմպոզիտային օքսիդները կարող են օգտագործվել նաև որպես կատալիզատորներ ներքին այրման շարժիչներից արտանետվող գազերը մաքրելու համար, իսկ ցերիումի նաֆտենատը կարող է օգտագործվել նաև որպես ներկերի չորացման միջոց:

Ապակի-կերամիկական

Չինաստանի ապակու և կերամիկական արդյունաբերության մեջ հազվագյուտ հողային տարրերի կիրառումը 1988թ.-ից ի վեր աճել է միջինը 25%-ով, հասնելով մոտավորապես 1600 տոննայի 1998թ.-ին: բարձր տեխնոլոգիաների ոլորտի խոշոր ներկայացուցիչ։ Հազվագյուտ հողային օքսիդները կամ վերամշակված հազվագյուտ հողային խտանյութերը կարող են լայնորեն օգտագործվել որպես օպտիկական ապակու, ակնոցների ոսպնյակների, նկարների խողովակների, օքսիլոսկոպի խողովակների, հարթ ապակու, պլաստիկի և մետաղական սպասքի փայլեցնող փոշիներ. Ապակու հալման գործընթացում ցերիումի երկօքսիդը կարող է օգտագործվել երկաթի վրա ուժեղ օքսիդացման ազդեցություն ունենալու համար՝ նվազեցնելով ապակու մեջ երկաթի պարունակությունը և հասնելով կանաչ գույնը ապակուց հեռացնելու նպատակին. Հազվագյուտ հողային օքսիդների ավելացումը կարող է արտադրել օպտիկական ապակի և հատուկ ապակի տարբեր նպատակների համար, ներառյալ ապակի, որը կարող է կլանել ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները, թթուների և ջերմակայուն ապակիները, ռենտգենակայուն ապակիները և այլն; Կերամիկական և ճենապակյա ջնարակներում հազվագյուտ հողային տարրեր ավելացնելը կարող է նվազեցնել ջնարակների մասնատվածությունը և արտադրանքը դարձնել տարբեր գույներ և փայլեր՝ դրանք լայնորեն կիրառելով կերամիկական արդյունաբերության մեջ:

Գյուղատնտեսություն

Հետազոտության արդյունքները ցույց են տալիս, որ հազվագյուտ հողային տարրերը կարող են մեծացնել բույսերի քլորոֆիլի պարունակությունը, ուժեղացնել ֆոտոսինթեզը, խթանել արմատների զարգացումը և մեծացնել սնուցիչների կլանումը արմատներով: Հազվագյուտ հողային տարրերը կարող են նաև խթանել սերմերի բողբոջումը, բարձրացնել սերմերի բողբոջման արագությունը և խթանել սածիլների աճը: Ի լրումն վերը նշված հիմնական գործառույթների, այն նաև ունի որոշակի մշակաբույսերի հիվանդությունների դիմադրությունը, ցրտին դիմադրությունը և երաշտի դիմադրությունը ուժեղացնելու ունակություն: Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել նաև, որ հազվագյուտ հողային տարրերի համապատասխան կոնցենտրացիաների օգտագործումը կարող է նպաստել բույսերի կողմից սննդանյութերի կլանմանը, վերափոխմանը և օգտագործմանը: Հազվագյուտ հողային տարրերի ցողումը կարող է մեծացնել խնձորի և ցիտրուսային մրգերի Vc-ի պարունակությունը, ընդհանուր շաքարի պարունակությունը և շաքարաթթվի հարաբերակցությունը՝ նպաստելով մրգերի գունավորմանը և վաղ հասունացմանը: Եվ դա կարող է ճնշել շնչառության ինտենսիվությունը պահեստավորման ընթացքում և նվազեցնել քայքայման արագությունը:

Նոր նյութերի դաշտ

Հազվագյուտ հողային նեոդիմում երկաթի բոր մշտական ​​մագնիս նյութը, բարձր մնացորդությամբ, բարձր հարկադրությամբ և բարձր մագնիսական էներգիայի արտադրանքով, լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրոնային և օդատիեզերական արդյունաբերության մեջ և քամու տուրբիններ վարելու մեջ (հատկապես հարմար է օֆշորային էլեկտրակայանների համար); Նռնաքար տիպի ֆերիտի միաբյուրեղները և պոլիբյուրեղները, որոնք ձևավորվել են մաքուր հազվագյուտ հողային օքսիդների և երկաթի օքսիդի համադրությամբ, կարող են օգտագործվել միկրոալիքային և էլեկտրոնային արդյունաբերության մեջ. Իտրիումի ալյումինե նռնաքարը և բարձր մաքրության նեոդիմի օքսիդից պատրաստված նեոդիմային ապակին կարող են օգտագործվել որպես պինդ լազերային նյութեր. Հազվագյուտ հողային հեքսաբորիդները կարող են օգտագործվել որպես էլեկտրոնների արտանետման կաթոդային նյութեր. Լանթան նիկել մետաղը 1970-ականներին ջրածնի պահպանման նոր մշակված նյութ է; Լանթանի քրոմատը բարձր ջերմաստիճան ջերմաէլեկտրական նյութ է. Ներկայումս աշխարհի երկրները առաջընթաց են գրանցել գերհաղորդիչ նյութերի մշակման հարցում՝ օգտագործելով բարիումի վրա հիմնված օքսիդներ՝ փոփոխված բարիումի իտրիումի պղնձի թթվածնային տարրերով, որոնք կարող են գերհաղորդիչներ ստանալ հեղուկ ազոտի ջերմաստիճանի միջակայքում: Բացի այդ, հազվագյուտ հողերը լայնորեն օգտագործվում են լույսի աղբյուրները լուսավորելու համար այնպիսի մեթոդների միջոցով, ինչպիսիք են լյումինեսցենտային փոշին, ուժեղացնող էկրանի լյումինեսցենտային փոշին, երեք հիմնական գույնի լյումինեսցենտ փոշին և պատճենահանման լամպի փոշին (սակայն հազվագյուտ հողերի գների բարձրացման պատճառով առաջացած բարձր արժեքի պատճառով, դրանց կիրառությունները լուսավորության մեջ աստիճանաբար նվազում են), ինչպես նաև էլեկտրոնային արտադրանքները, ինչպիսիք են պրոյեկցիոն հեռուստացույցները և պլանշետները. Գյուղատնտեսության մեջ, հազվագյուտ հողի նիտրատի հետքի կիրառումը դաշտային մշակաբույսերի վրա կարող է բարձրացնել նրանց բերքատվությունը 5-10%-ով; Թեթև տեքստիլ արդյունաբերության մեջ հազվագյուտ հողերի քլորիդները լայնորեն օգտագործվում են նաև մորթի դաբաղման, մորթի ներկելու, բրդի ներկման և գորգերի ներկման մեջ; Հազվագյուտ հողային տարրերը կարող են օգտագործվել ավտոմոբիլային կատալիտիկ կերպափոխիչներում՝ շարժիչի արտանետման ժամանակ հիմնական աղտոտիչները ոչ թունավոր միացությունների վերածելու համար:

Այլ հավելվածներ

Հազվագյուտ հողային տարրերը կիրառվում են նաև տարբեր թվային արտադրանքների վրա, ներառյալ տեսալսողական, լուսանկարչական և հաղորդակցման սարքերը, որոնք բավարարում են բազմաթիվ պահանջներ, ինչպիսիք են ավելի փոքր, ավելի արագ, թեթև, ավելի երկար օգտագործման ժամանակ և էներգիայի խնայողություն: Միևնույն ժամանակ, այն նաև կիրառվել է բազմաթիվ ոլորտներում, ինչպիսիք են կանաչ էներգիան, առողջապահությունը, ջրի մաքրումը և տրանսպորտը: