ამბობენ, რომ მხოლოდ მათი დამატებით შეიძლება გაუმჯობესდეს მასალის შესრულება

ქვეყანაში იშვიათი მიწების მოხმარება შეიძლება გამოყენებულ იქნას მისი ინდუსტრიული დონის დასადგენად. ნებისმიერი მაღალი, ზუსტი და მოწინავე მასალები, კომპონენტები და აღჭურვილობა არ შეიძლება განცალკევდეს იშვიათი ლითონებისგან. რატომ ხდება, რომ იგივე ფოლადი სხვებს შენზე მეტად კოროზიისადმი მდგრადს ხდის? არის თუ არა იგივე ჩარხების ღერო, რომელიც სხვები შენზე უფრო გამძლე და ზუსტია? არის თუ არა ეს ერთი კრისტალი, რომელსაც სხვებს შეუძლიათ მიაღწიონ მაღალ ტემპერატურას 1650 ° C? რატომ აქვს სხვის შუშას ასეთი მაღალი რეფრაქციული ინდექსი? რატომ შეუძლია Toyota-ს მიაღწიოს მსოფლიოში ყველაზე მაღალი მანქანის თერმული ეფექტურობის 41%-ს? ეს ყველაფერი დაკავშირებულია იშვიათი ლითონების გამოყენებასთან.

იშვიათი დედამიწის ლითონები, ასევე ცნობილი როგორც იშვიათი დედამიწის ელემენტები, არის კოლექტიური ტერმინი 17 ელემენტისთვისსკანდიუმი, იტრიუმიდა ლანთანიდის სერია პერიოდული ცხრილის IIIB ჯგუფში, რომელიც ჩვეულებრივ წარმოდგენილია R ან RE-ით. სკანდიუმი და იტრიუმი ითვლება იშვიათი დედამიწის ელემენტებად, რადგან ისინი ხშირად თანაარსებობენ ლანთანიდის ელემენტებთან მინერალურ საბადოებში და აქვთ მსგავსი ქიმიური თვისებები.

სახელისგან განსხვავებით, იშვიათი დედამიწის ელემენტების სიმრავლე (პრომეთიუმის გამოკლებით) ქერქში საკმაოდ მაღალია, ცერიუმი ქერქის ელემენტების სიმრავლით 25-ე ადგილზეა, რაც შეადგენს 0,0068%-ს (სპილენძთან ახლოს). თუმცა, მისი გეოქიმიური თვისებების გამო, იშვიათი დედამიწის ელემენტები იშვიათად არის გამდიდრებული ეკონომიკურად ექსპლუატაციის დონემდე. იშვიათი დედამიწის ელემენტების სახელწოდება მომდინარეობს მათი სიმცირისგან. პირველი იშვიათი დედამიწის მინერალი, რომელიც ადამიანებმა აღმოაჩინეს, იყო სილიციუმის ბერილიუმის იტრიუმის საბადო, რომელიც მოპოვებული იყო შვედეთის სოფელ იტერბის მაღაროდან, სადაც წარმოიშვა მრავალი იშვიათი დედამიწის ელემენტის სახელი.

მათი სახელები და ქიმიური სიმბოლოებიაSc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Yb და Lu. მათი ატომური რიცხვებია 21 (Sc), 39 (Y), 57 (La) 71 (Lu).

დედამიწის იშვიათი ელემენტების აღმოჩენის ისტორია

1787 წელს შვედმა CA Arrhenius-მა აღმოაჩინა უჩვეულო იშვიათი მიწიერი ლითონის შავი საბადო სტოკჰოლმის მახლობლად მდებარე პატარა ქალაქ იტერბიში. 1794 წელს ფინელმა ჯ.გადოლინმა გამოყო მისგან ახალი ნივთიერება. სამი წლის შემდეგ (1797), შვედმა AG Ekeberg-მა დაადასტურა ეს აღმოჩენა და დაარქვა ახალ ნივთიერებას იტრია (იტრიუმის დედამიწა) იმ ადგილის მიხედვით, სადაც ის აღმოაჩინეს. მოგვიანებით, გადოლინიტის ხსოვნას, ამ ტიპის მადანს გადოლინიტი ეწოდა. 1803 წელს გერმანელმა ქიმიკოსებმა MH Klaproth-მა, შვედმა ქიმიკოსებმა JJ Berzelius-მა და W. Hisinger-მა აღმოაჩინეს ახალი ნივთიერება - ცერია - მადნიდან (ცერიუმის სილიკატური მადანი). 1839 წელს შვედმა CG Mosander-მა აღმოაჩინა ლანთანუმი. 1843 წელს მუსანდერმა კვლავ აღმოაჩინა ტერბიუმი და ერბიუმი. 1878 წელს შვეიცარიელმა მარინაკმა აღმოაჩინა იტერბიუმი. 1879 წელს ფრანგებმა აღმოაჩინეს სამარიუმი, შვედებმა აღმოაჩინეს ჰოლმიუმი და თულიუმი, შვედებმა კი სკანდიუმი. 1880 წელს შვეიცარიელმა მარინაკმა აღმოაჩინა გადოლინიუმი. 1885 წელს ავსტრიელმა ა. ფონ ველს ბახმა აღმოაჩინა პრაზეოდიმი და ნეოდიმი. 1886 წელს ბუვაბადრანმა აღმოაჩინა დისპროსიუმი. 1901 წელს ფრანგმა ე.ა. დემარქეიმ აღმოაჩინა ევროპიუმი. 1907 წელს ფრანგმა გ.ურბანმა აღმოაჩინა ლუტეტიუმი. 1947 წელს ამერიკელებმა, როგორიცაა JA Marinsky, მიიღეს პრომეთიუმი ურანის დაშლის პროდუქტებიდან. 1794 წელს გადოლინის მიერ იტრიუმის დედამიწის გამოყოფიდან 1947 წელს პრომეთიუმის წარმოებამდე 150 წელზე მეტი გავიდა.

იშვიათი დედამიწის ელემენტების გამოყენება

იშვიათი დედამიწის ელემენტებიცნობილია როგორც "ინდუსტრიული ვიტამინები" და აქვთ შეუცვლელი შესანიშნავი მაგნიტური, ოპტიკური და ელექტრული თვისებები, რომლებიც უზარმაზარ როლს თამაშობენ პროდუქტის მუშაობის გაუმჯობესებაში, პროდუქტის მრავალფეროვნების გაზრდაში და წარმოების ეფექტურობის გაუმჯობესებაში. დიდი ეფექტისა და დაბალი დოზირების გამო, იშვიათი მიწები გახდა მნიშვნელოვანი ელემენტი პროდუქტის სტრუქტურის გასაუმჯობესებლად, ტექნოლოგიური შინაარსის გაზრდისა და ინდუსტრიის ტექნოლოგიური პროგრესის ხელშეწყობისთვის. ისინი ფართოდ გამოიყენებოდა ისეთ სფეროებში, როგორიცაა მეტალურგია, სამხედრო, ნავთობქიმიური, მინის კერამიკა, სოფლის მეურნეობა და ახალი მასალები.

მეტალურგიული მრეწველობა

იშვიათი დედამიწა30 წელზე მეტია გამოიყენება მეტალურგიულ სფეროში და ჩამოაყალიბა შედარებით მომწიფებული ტექნოლოგიები და პროცესები. იშვიათი დედამიწის გამოყენება ფოლადისა და ფერადი ლითონებში არის დიდი და ფართო სფერო ფართო პერსპექტივით. იშვიათი მიწიერი ლითონების, ფტორიდების და სილიციდების დამატება ფოლადში შეიძლება როლი შეასრულოს გადამუშავებაში, გოგირდის გაწმენდაში, დაბალი დნობის წერტილის მავნე მინარევების განეიტრალებაში და ფოლადის დამუშავების მუშაობის გაუმჯობესებაში; იშვიათი დედამიწის სილიციუმის რკინის შენადნობი და იშვიათი დედამიწის სილიციუმის მაგნიუმის შენადნობი გამოიყენება როგორც სფეროიდული აგენტები იშვიათი დედამიწის დრეკადი რკინის წარმოებისთვის. დრეკადი რკინის კომპლექსური ნაწილების სპეციალური მოთხოვნების წარმოებისთვის მათი განსაკუთრებული ვარგისიანობის გამო, ამ ტიპის დახვეწილი რკინა ფართოდ გამოიყენება მექანიკურ საწარმოო ინდუსტრიებში, როგორიცაა ავტომობილები, ტრაქტორები და დიზელის ძრავები; იშვიათი მიწიერი ლითონების დამატება ფერადი შენადნობებისთვის, როგორიცაა მაგნიუმი, ალუმინი, სპილენძი, თუთია და ნიკელი, შეუძლია გააუმჯობესოს შენადნობის ფიზიკური და ქიმიური თვისებები, ასევე გააძლიეროს მისი ოთახის ტემპერატურა და მაღალი ტემპერატურის მექანიკური თვისებები.
სამხედრო სფერო

მისი შესანიშნავი ფიზიკური თვისებების გამო, როგორიცაა ფოტოელექტრობა და მაგნიტიზმი, იშვიათ მიწებს შეუძლიათ შექმნან ახალი მასალების ფართო არჩევანი სხვადასხვა თვისებებით და მნიშვნელოვნად გააუმჯობესონ სხვა პროდუქტების ხარისხი და შესრულება. ამიტომ იგი ცნობილია როგორც „ინდუსტრიული ოქრო“. უპირველეს ყოვლისა, იშვიათი მიწების დამატებამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ფოლადის, ალუმინის შენადნობების, მაგნიუმის შენადნობების და ტიტანის შენადნობების ტაქტიკური მოქმედება, რომლებიც გამოიყენება ტანკების, თვითმფრინავების და რაკეტების წარმოებაში. გარდა ამისა, იშვიათი მიწები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საპოხი მასალები მრავალი მაღალტექნოლოგიური გამოყენებისთვის, როგორიცაა ელექტრონიკა, ლაზერები, ბირთვული ინდუსტრია და სუპერგამტარობა. მას შემდეგ, რაც იშვიათი დედამიწის ტექნოლოგია გამოიყენება სამხედრო სფეროში, ის აუცილებლად მოიტანს ნახტომს სამხედრო ტექნოლოგიაში. გარკვეული გაგებით, ცივი ომის შემდეგ რამდენიმე ლოკალურ ომში აშშ-ს არმიის აბსოლუტური კონტროლი, ისევე როგორც მისი უნარი ღიად მოკლას მტრები დაუსჯელად, გამომდინარეობს მისი იშვიათი დედამიწის ტექნოლოგიიდან, როგორიცაა სუპერმენი.

ნავთობქიმიური მრეწველობა

იშვიათი დედამიწის ელემენტები შეიძლება გამოყენებულ იქნას მოლეკულური საცრის კატალიზატორების დასამზადებლად ნავთობქიმიურ ინდუსტრიაში, ისეთი უპირატესობებით, როგორიცაა მაღალი აქტივობა, კარგი სელექციურობა და ძლიერი გამძლეობა მძიმე ლითონის მოწამვლის მიმართ. ამიტომ, მათ შეცვალეს ალუმინის სილიკატური კატალიზატორები ნავთობის კატალიზური კრეკინგის პროცესებისთვის; სინთეზური ამიაკის წარმოების პროცესში გამოიყენება მცირე რაოდენობით იშვიათი მიწიერი ნიტრატი, როგორც კოკატალიზატორი და მისი გაზის გადამამუშავებელი სიმძლავრე 1,5-ჯერ აღემატება ნიკელის ალუმინის კატალიზატორს; ცის-1,4-პოლიბუტადიენური რეზინის და იზოპრენის რეზინის სინთეზის პროცესში იშვიათი მიწიერი ციკლოალკანოატის ტრიიზობუტილ ალუმინის კატალიზატორის გამოყენებით მიღებულ პროდუქტს აქვს შესანიშნავი შესრულება, ისეთი უპირატესობებით, როგორიცაა მოწყობილობების ნაკლები წებოვანი დაკიდება, სტაბილური მოქმედება და დამუშავების შემდგომი მოკლე პროცესი. ; კომპოზიტური იშვიათი დედამიწის ოქსიდები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც კატალიზატორები შიდა წვის ძრავებიდან გამონაბოლქვი აირის გასაწმენდად, ხოლო ცერიუმის ნაფთენატი ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საღებავის საშრობი საშუალება.

მინა-კერამიკული

იშვიათი მიწიერი ელემენტების გამოყენება ჩინეთის მინის და კერამიკის მრეწველობაში გაიზარდა საშუალოდ 25%-ით 1988 წლიდან და მიაღწია დაახლოებით 1600 ტონას 1998 წელს. იშვიათი მიწის მინის კერამიკა არა მხოლოდ ტრადიციული ძირითადი მასალაა მრეწველობისა და ყოველდღიური ცხოვრებისათვის, არამედ მაღალტექნოლოგიური სფეროს მთავარი წევრი. იშვიათი დედამიწის ოქსიდები ან დამუშავებული იშვიათი მიწების კონცენტრატები შეიძლება ფართოდ იქნას გამოყენებული, როგორც გასაპრიალებელი ფხვნილები ოპტიკური მინის, სათვალის ლინზების, სურათის მილების, ოსილოსკოპის მილების, ბრტყელი მინის, პლასტმასის და ლითონის ჭურჭლის გასაპრიალებლად; შუშის დნობის პროცესში ცერიუმის დიოქსიდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას რკინაზე ძლიერი დაჟანგვის ეფექტისთვის, მინაში რკინის შემცველობის შესამცირებლად და მინისგან მწვანე ფერის მოცილების მიზნის მისაღწევად; იშვიათი დედამიწის ოქსიდების დამატებით შეიძლება წარმოიქმნას ოპტიკური მინა და სპეციალური მინა სხვადასხვა მიზნებისთვის, მათ შორის მინა, რომელსაც შეუძლია შთანთქას ულტრაიისფერი სხივები, მჟავა და სითბოს მდგრადი მინა, რენტგენის რეზისტენტული მინა და ა.შ. კერამიკული და ფაიფურის ჭიქურებში იშვიათი მიწიერი ელემენტების დამატებამ შეიძლება შეამციროს მინანქრების ფრაგმენტაცია და პროდუქციის წარმოჩენა სხვადასხვა ფერისა და სიპრიალის, რაც მათ ფართოდ გამოიყენებს კერამიკულ ინდუსტრიაში.

სოფლის მეურნეობა

კვლევის შედეგები მიუთითებს, რომ იშვიათ დედამიწის ელემენტებს შეუძლიათ გაზარდონ მცენარეებში ქლოროფილის შემცველობა, გააძლიერონ ფოტოსინთეზი, ხელი შეუწყონ ფესვების განვითარებას და გაზარდონ საკვები ნივთიერებების შეწოვა ფესვებით. იშვიათ დედამიწის ელემენტებს ასევე შეუძლიათ ხელი შეუწყონ თესლის გაღივებას, გაზარდონ თესლის გაღივების სიჩქარე და ხელი შეუწყონ ნერგების ზრდას. გარდა ზემოთ ნახსენები ძირითადი ფუნქციებისა, მას ასევე აქვს უნარი გააძლიეროს დაავადების წინააღმდეგობა, სიცივის წინააღმდეგობა და გვალვაგამძლეობა გარკვეული კულტურების მიმართ. მრავალრიცხოვანმა კვლევებმა ასევე აჩვენა, რომ იშვიათი დედამიწის ელემენტების შესაბამისი კონცენტრაციის გამოყენებამ შეიძლება ხელი შეუწყოს მცენარეების მიერ საკვები ნივთიერებების შეწოვას, ტრანსფორმაციას და გამოყენებას. იშვიათი მიწიერი ელემენტების შესხურებამ შეიძლება გაზარდოს ვაშლისა და ციტრუსის ხილის Vc შემცველობა, შაქრის მთლიანი შემცველობა და შაქრის მჟავის თანაფარდობა, რაც ხელს უწყობს ხილის შეღებვას და ადრეულ დამწიფებას. და მას შეუძლია დათრგუნოს სუნთქვის ინტენსივობა შენახვის დროს და შეამციროს დაშლის სიჩქარე.

ახალი მასალების სფერო

იშვიათი დედამიწის ნეოდიმი რკინის ბორის მუდმივი მაგნიტი მასალა, მაღალი რემანენტობით, მაღალი იძულებით და მაღალი მაგნიტური ენერგიის პროდუქტით, ფართოდ გამოიყენება ელექტრონულ და კოსმოსურ ინდუსტრიაში და ქარის ტურბინების მამოძრავებელში (განსაკუთრებით შესაფერისი ოფშორული ელექტროსადგურებისთვის); გარნეტის ტიპის ფერიტის ერთკრისტალები და პოლიკრისტალები, რომლებიც წარმოიქმნება სუფთა იშვიათი დედამიწის ოქსიდების და რკინის ოქსიდის კომბინაციით, შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიკროტალღურ და ელექტრონულ მრეწველობაში; იტრიუმის ალუმინის ბროწეული და ნეოდიმი მინა დამზადებული მაღალი სისუფთავის ნეოდიმი ოქსიდიდან შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მყარი ლაზერული მასალა; იშვიათი დედამიწის ჰექსაბორიდები შეიძლება გამოყენებულ იქნეს როგორც კათოდური მასალა ელექტრონის ემისია; ლანთანუმის ნიკელის მეტალი არის ახლად შემუშავებული წყალბადის შესანახი მასალა 1970-იან წლებში; ლანთანის ქრომატი არის მაღალი ტემპერატურის თერმოელექტრული მასალა; ამჟამად, მსოფლიოს ქვეყნებმა მიაღწიეს გარღვევას ზეგამტარი მასალების შემუშავებაში, ბარიუმზე დაფუძნებული ოქსიდების გამოყენებით, შეცვლილი ბარიუმ-იტრიუმის სპილენძის ჟანგბადის ელემენტებით, რომლებსაც შეუძლიათ მიიღონ სუპერგამტარები თხევადი აზოტის ტემპერატურის დიაპაზონში. გარდა ამისა, იშვიათი მიწები ფართოდ გამოიყენება სინათლის წყაროების განათებაში ისეთი მეთოდებით, როგორიცაა ფლუორესცენტური ფხვნილი, გამაძლიერებელი ეკრანის ფლუორესცენტური ფხვნილი, სამი ძირითადი ფერის ფლუორესცენტური ფხვნილი და ასლი ნათურის ფხვნილი (მაგრამ იშვიათი დედამიწის ფასების ზრდით გამოწვეული მაღალი ღირებულების გამო, თანდათან მცირდება მათი გამოყენება განათებაში), ისევე როგორც ელექტრონული პროდუქტები, როგორიცაა საპროექციო ტელევიზორები და ტაბლეტები; სოფლის მეურნეობაში, მინდვრის კულტურებზე იშვიათი მიწის ნიტრატის კვალი რაოდენობით გამოყენებამ შეიძლება გაზარდოს მათი მოსავლიანობა 5-10%-ით; მსუბუქი ტექსტილის მრეწველობაში იშვიათი დედამიწის ქლორიდები ასევე ფართოდ გამოიყენება გარუჯვის ბეწვის, ბეწვის შეღებვის, მატყლის შეღებვისა და ხალიჩების შეღებვისას; იშვიათი დედამიწის ელემენტები შეიძლება გამოყენებულ იქნას საავტომობილო კატალიზატორებში, რათა გადააქციონ ძირითადი დამაბინძურებლები არატოქსიკურ ნაერთებად ძრავის გამონაბოლქვის დროს.

სხვა აპლიკაციები

იშვიათი დედამიწის ელემენტები ასევე გამოიყენება სხვადასხვა ციფრულ პროდუქტებზე, მათ შორის აუდიოვიზუალურ, ფოტოგრაფიულ და საკომუნიკაციო მოწყობილობებზე, რომლებიც აკმაყოფილებენ მრავალ მოთხოვნას, როგორიცაა პატარა, სწრაფი, მსუბუქი, ხანგრძლივი გამოყენების დრო და ენერგიის დაზოგვა. ამავდროულად, ის ასევე გამოიყენება მრავალ სფეროში, როგორიცაა მწვანე ენერგია, ჯანდაცვა, წყლის გაწმენდა და ტრანსპორტი.