Konsumsi tanah jarang di suatu negara dapat digunakan untuk menentukan tingkat industrinya. Material, komponen, dan peralatan apa pun yang tinggi, presisi, dan canggih tidak dapat dipisahkan dari logam langka. Mengapa baja yang sama membuat baja lain lebih tahan korosi dibandingkan Anda? Apakah spindel peralatan mesin yang sama dengan yang lain lebih tahan lama dan presisi dibandingkan Anda? Apakah itu juga kristal tunggal yang lain dapat mencapai suhu tinggi 1650 ° C? Mengapa kaca orang lain memiliki indeks bias yang tinggi? Mengapa Toyota bisa mencapai efisiensi termal mobil tertinggi di dunia sebesar 41%? Ini semua terkait dengan penerapan logam langka.
Logam tanah jarang, juga dikenal sebagai unsur tanah jarang, adalah istilah kolektif untuk 17 unsurskandium, yttrium, dan deret lantanida pada tabel periodik golongan IIIB, biasanya diwakili oleh R atau RE. Skandium dan yttrium termasuk unsur tanah jarang karena sering hidup berdampingan dengan unsur lantanida dalam endapan mineral dan memiliki sifat kimia yang serupa.
Berbeda dengan namanya, kelimpahan unsur tanah jarang (tidak termasuk promethium) di kerak bumi cukup tinggi, dengan serium menempati peringkat ke-25 dalam kelimpahan unsur kerak bumi, terhitung 0,0068% (mendekati tembaga). Namun, karena sifat geokimianya, unsur tanah jarang jarang diperkaya hingga tingkat yang dapat dieksploitasi secara ekonomi. Nama unsur tanah jarang diambil dari kelangkaannya. Mineral tanah jarang pertama yang ditemukan manusia adalah bijih silikon berilium yttrium yang diekstraksi dari tambang di desa Iterbi, Swedia, tempat banyak nama unsur tanah jarang berasal.
Nama dan simbol kimianya adalahSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb, dan Lu. Nomor atomnya adalah 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) hingga 71 (Lu).
Sejarah Penemuan Unsur Tanah Langka
Pada tahun 1787, CA Arrhenius dari Swedia menemukan bijih hitam logam tanah jarang yang tidak biasa di kota kecil Ytterby dekat Stockholm. Pada tahun 1794, J. Gadolin dari Finlandia mengisolasi zat baru darinya. Tiga tahun kemudian (1797), AG Ekeberg dari Swedia mengkonfirmasi penemuan ini dan menamai zat baru yttria (yttrium earth) sesuai dengan tempat ditemukannya. Belakangan, untuk mengenang Gadolinit, bijih jenis ini disebut gadolinit. Pada tahun 1803, ahli kimia Jerman MH Klaproth, ahli kimia Swedia JJ Berzelius, dan W. Hisinger menemukan zat baru - ceria - dari bijih (bijih serium silikat). Pada tahun 1839, CG Mosander dari Swedia menemukan lantanum. Pada tahun 1843, Musander menemukan terbium dan erbium lagi. Pada tahun 1878, Swiss Marinac menemukan ytterbium. Pada tahun 1879, Perancis menemukan samarium, Swedia menemukan holmium dan thulium, dan Swedia menemukan skandium. Pada tahun 1880, Swiss Marinac menemukan gadolinium. Pada tahun 1885, A. von Wels bach dari Austria menemukan praseodymium dan neodymium. Pada tahun 1886, Bouvaabadrand menemukan disprosium. Pada tahun 1901, orang Perancis EA Demarcay menemukan europium. Pada tahun 1907, orang Perancis G. Urban menemukan lutetium. Pada tahun 1947, orang Amerika seperti JA Marinsky memperoleh promethium dari produk fisi uranium. Diperlukan waktu lebih dari 150 tahun sejak pemisahan bumi yttrium oleh Gadolin pada tahun 1794 hingga produksi promethium pada tahun 1947.
Penerapan Unsur Tanah Langka
Unsur tanah jarangdikenal sebagai "vitamin industri" dan memiliki sifat magnet, optik, dan listrik yang sangat baik yang tak tergantikan, memainkan peran besar dalam meningkatkan kinerja produk, meningkatkan variasi produk, dan meningkatkan efisiensi produksi. Karena efeknya yang besar dan dosisnya yang rendah, tanah jarang telah menjadi elemen penting dalam memperbaiki struktur produk, meningkatkan kandungan teknologi, dan mendorong kemajuan teknologi industri. Mereka telah banyak digunakan di berbagai bidang seperti metalurgi, militer, petrokimia, keramik kaca, pertanian, dan material baru.
Industri Metalurgi
Tanah langkatelah diterapkan di bidang metalurgi selama lebih dari 30 tahun, dan telah membentuk teknologi dan proses yang relatif matang. Penerapan logam tanah jarang pada baja dan logam non-besi merupakan bidang yang luas dan luas dengan prospek yang luas. Penambahan logam tanah jarang, fluorida, dan silisida ke dalam baja dapat berperan dalam pemurnian, desulfurisasi, menetralkan pengotor berbahaya dengan titik leleh rendah, dan meningkatkan kinerja pemrosesan baja; Paduan besi silikon tanah jarang dan paduan magnesium silikon tanah jarang digunakan sebagai bahan spheroidisasi untuk menghasilkan besi ulet tanah jarang. Karena kesesuaian khususnya untuk memproduksi komponen besi ulet kompleks dengan persyaratan khusus, jenis besi ulet ini banyak digunakan dalam industri manufaktur mekanis seperti mobil, traktor, dan mesin diesel; Menambahkan logam tanah jarang ke paduan non-besi seperti magnesium, aluminium, tembaga, seng, dan nikel dapat meningkatkan sifat fisik dan kimia paduan tersebut, serta meningkatkan suhu ruangan dan sifat mekanik suhu tinggi.
Lapangan Militer
Karena sifat fisiknya yang sangat baik seperti fotolistrik dan magnetisme, tanah jarang dapat membentuk berbagai macam material baru dengan sifat berbeda dan sangat meningkatkan kualitas dan kinerja produk lainnya. Oleh karena itu, dikenal sebagai “emas industri”. Pertama, penambahan tanah jarang dapat secara signifikan meningkatkan kinerja taktis baja, paduan aluminium, paduan magnesium, dan paduan titanium yang digunakan dalam pembuatan tank, pesawat terbang, dan rudal. Selain itu, tanah jarang juga dapat digunakan sebagai pelumas untuk banyak aplikasi teknologi tinggi seperti elektronik, laser, industri nuklir, dan superkonduktivitas. Begitu teknologi tanah jarang digunakan dalam militer, hal itu pasti akan membawa lompatan dalam teknologi militer. Dalam arti tertentu, kendali besar militer AS dalam beberapa perang lokal setelah Perang Dingin, serta kemampuannya untuk membunuh musuh secara terbuka tanpa mendapat hukuman, berasal dari teknologi tanah jarang, seperti Superman.
Industri petrokimia
Unsur tanah jarang dapat digunakan untuk membuat katalis saringan molekuler pada industri petrokimia, dengan keunggulan seperti aktivitas tinggi, selektivitas yang baik, dan ketahanan yang kuat terhadap keracunan logam berat. Oleh karena itu, mereka telah menggantikan katalis aluminium silikat untuk proses perengkahan katalitik minyak bumi; Dalam proses produksi amonia sintetik, sejumlah kecil nitrat tanah jarang digunakan sebagai kokatalis, dan kapasitas pemrosesan gasnya 1,5 kali lebih besar dibandingkan katalis aluminium nikel; Dalam proses sintesis karet cis-1,4-polibutadiena dan karet isoprena, produk yang diperoleh dengan menggunakan katalis aluminium triisobutil sikloalkanoat tanah jarang memiliki kinerja yang sangat baik, dengan keunggulan seperti lebih sedikit penggantungan perekat peralatan, pengoperasian yang stabil, dan proses pasca perawatan yang singkat. ; Oksida tanah jarang komposit juga dapat digunakan sebagai katalis untuk memurnikan gas buang dari mesin pembakaran internal, dan cerium naphthenate juga dapat digunakan sebagai bahan pengering cat.
Kaca-keramik
Penerapan unsur tanah jarang dalam industri kaca dan keramik Tiongkok telah meningkat rata-rata 25% sejak tahun 1988, mencapai sekitar 1600 ton pada tahun 1998. Keramik kaca tanah jarang tidak hanya merupakan bahan dasar tradisional untuk industri dan kehidupan sehari-hari, tetapi juga merupakan bahan baku tradisional. anggota utama bidang teknologi tinggi. Oksida tanah jarang atau konsentrat tanah jarang yang diproses dapat digunakan secara luas sebagai bubuk pemoles untuk kaca optik, lensa kacamata, tabung gambar, tabung osiloskop, kaca lembaran, plastik, dan peralatan makan logam; Dalam proses peleburan kaca, cerium dioksida dapat digunakan untuk memberikan efek oksidasi yang kuat pada besi, mengurangi kandungan besi dalam kaca dan mencapai tujuan menghilangkan warna hijau dari kaca; Menambahkan oksida tanah jarang dapat menghasilkan kaca optik dan kaca khusus untuk berbagai tujuan, termasuk kaca yang dapat menyerap sinar ultraviolet, kaca tahan asam dan panas, kaca tahan sinar-X, dll; Menambahkan unsur tanah jarang ke dalam glasir keramik dan porselen dapat mengurangi fragmentasi glasir dan membuat produk memiliki warna dan kilap yang berbeda, sehingga banyak digunakan dalam industri keramik.
Pertanian
Hasil penelitian menunjukkan bahwa unsur tanah jarang dapat meningkatkan kandungan klorofil tanaman, meningkatkan fotosintesis, mendorong perkembangan akar, dan meningkatkan penyerapan unsur hara oleh akar. Unsur tanah jarang juga dapat mendorong perkecambahan benih, meningkatkan laju perkecambahan benih, dan mendorong pertumbuhan bibit. Selain fungsi utama yang disebutkan di atas, ia juga memiliki kemampuan untuk meningkatkan ketahanan terhadap penyakit, ketahanan terhadap dingin, dan ketahanan terhadap kekeringan pada tanaman tertentu. Sejumlah penelitian juga menunjukkan bahwa penggunaan konsentrasi unsur tanah jarang yang tepat dapat meningkatkan penyerapan, transformasi, dan pemanfaatan unsur hara oleh tanaman. Penyemprotan unsur tanah jarang dapat meningkatkan kandungan Vc, kandungan gula total, dan rasio asam gula pada buah apel dan jeruk, sehingga meningkatkan pewarnaan buah dan pematangan awal. Dan dapat menekan intensitas pernapasan selama penyimpanan dan mengurangi laju pembusukan.
Bidang material baru
Bahan magnet permanen boron besi neodymium tanah jarang, dengan remanensi tinggi, koersivitas tinggi, dan produk energi magnet tinggi, banyak digunakan dalam industri elektronik dan dirgantara serta menggerakkan turbin angin (terutama cocok untuk pembangkit listrik lepas pantai); Kristal tunggal ferit jenis Garnet dan polikristal yang dibentuk oleh kombinasi oksida tanah jarang murni dan oksida besi dapat digunakan dalam industri gelombang mikro dan elektronik; Garnet aluminium yttrium dan kaca neodymium yang terbuat dari neodymium oksida dengan kemurnian tinggi dapat digunakan sebagai bahan laser padat; Heksaborida tanah jarang dapat digunakan sebagai bahan katoda untuk emisi elektron; Logam nikel lantanum adalah bahan penyimpan hidrogen yang baru dikembangkan pada tahun 1970an; Lantanum kromat adalah bahan termoelektrik suhu tinggi; Saat ini, negara-negara di dunia telah membuat terobosan dalam pengembangan bahan superkonduktor dengan menggunakan oksida berbasis barium yang dimodifikasi dengan unsur oksigen tembaga barium yttrium, yang dapat memperoleh superkonduktor dalam kisaran suhu nitrogen cair. Selain itu, tanah jarang banyak digunakan dalam penerangan sumber cahaya melalui metode seperti bubuk fluoresen, bubuk fluoresen layar intensif, bubuk fluoresen tiga warna primer, dan bubuk lampu fotokopi (tetapi karena tingginya biaya yang disebabkan oleh kenaikan harga tanah jarang, penerapannya dalam penerangan secara bertahap berkurang), serta produk elektronik seperti televisi proyeksi dan tablet; Di bidang pertanian, penggunaan nitrat tanah jarang dalam jumlah kecil pada tanaman lapangan dapat meningkatkan hasil panen sebesar 5-10%; Dalam industri tekstil ringan, klorida tanah jarang juga banyak digunakan dalam penyamakan bulu, pewarnaan bulu, pewarnaan wol, dan pewarnaan karpet; Unsur tanah jarang dapat digunakan dalam konverter katalitik otomotif untuk mengubah polutan utama menjadi senyawa tidak beracun selama pembuangan mesin.
Aplikasi lainnya
Unsur tanah jarang juga diterapkan pada berbagai produk digital, termasuk perangkat audiovisual, fotografi, dan komunikasi, yang memenuhi berbagai persyaratan seperti lebih kecil, lebih cepat, lebih ringan, waktu penggunaan lebih lama, dan konservasi energi. Pada saat yang sama, hal ini juga telah diterapkan pada berbagai bidang seperti energi ramah lingkungan, layanan kesehatan, pemurnian air, dan transportasi.
Waktu posting: 16 Agustus-2023