Что такое редкоземельные металлы и где их применяют
Наибольшее количество элементов в таблице Менделеева — металлы. Но они бывают разные: железные и урановые, легкоплавкие и тугоплавкие, щелочные, драгоценные и... редкоземельные.
- Что такое редкоземельные металлы
- Неодим
- Лантан
- Церий
- Диспрозий
- Иттрий
- Празеодим
- Самарий
- Европий
- Гадолиний
- Тербий
Что такое редкоземельные металлы
Редкоземельные металлы — это группа из 17 химических элементов.
Они делятся на две подгруппы:
- легкие редкоземельные элементы: элементы от лантана до самария по таблице Менделеева;
- тяжелые редкоземельные элементы: от европия до лютеция, включая иттрий.
Несмотря на свое название, они не всегда являются редкими. Некоторые из них распространены в земной коре в количествах, сравнимых с медью или цинком. Однако из-за схожих химических свойств и рассеянности в природе их добыча и разделение затруднены.
Расскажем о ключевых редкоземельных металлах, а также их применении.
Неодим: Nd
Как выглядит. Неодим — серебристо-белый металл, один из наиболее востребованных редкоземельных металлов. Название «неодим» представляет собой слияние двух греческих слов νέος «новый» и δίδυμος «близнец». Это связано с историей его открытия.
В 1885 году австрийский химик Карл Ауэр фон Вельсбах разделил дидим — смесь двух редкоземельных металлов на неодим и празеодим. Причем раньше это считалось невозможным из-за близости химических свойств этих металлов. Чем не близнецы?
Где используется. Производство мощных постоянных магнитов, которые применяются в жестких дисках, наушниках, микрофонах, электродвигателях, ветрогенераторах.
Лантан: La
Как выглядит. Лантан — мягкий, серебристо-белый металл. Название происходит от древне-греческого слова λανθάνω — «скрываюсь», «таюсь». Все потому, что его не удавалось открыть на протяжении 36 лет.
В 1803 году шведский химик Йенс Якоб Берцелиус исследовал минерал церит и обнаружил там тугоплавкие оксиды. Позднее другой ученый пришел к выводу, что она неоднородна, и в ней, кроме церия, есть еще оди элемент. Но выделить его удалось лишь в 1839 году.
Где используется. Производство специальных стекол и оптических линз, в никель-металл-гидридных аккумуляторах, используемых в гибридных автомобилях и портативной электронике.
Церий: Се
Как выглядит. Церий — самый распространенный редкоземельный металл. Назвали его в честь планеты Цереры. Немецкий химик Мартин Генрих Клапрот, открывший его в 1803 году почти одновременно со шведскими коллегами, возражал против такого названия. Но его шведский коллега Берцелиус настоял.
Где используется. В качестве катализатора в автомобильных нейтрализаторах для снижения выбросов вредных газов, а также в стекольной промышленности для полировки стекол и в производстве самоочищающихся духовок.
Диспрозий: Dy
Как выглядит. Диспрозий — серебристо-белый металл, обладающий высокой магнитной проницаемостью и устойчивостью к размагничиванию при высоких температурах.
В 1878 году ученые обнаружили, что в рудах эрбия содержатся оксиды тулия и гольмия. Оксид диспрозия от оксида гольмия впервые отделил французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран в 1886 году. Для этого потребовалось более 30 попыток. Вероятно, поэтому он назвал элемент диспрозием от древне-греческого δυσπρόσιτος, что означает «трудно получить».
Где используется. В производстве магнитов для электромобилей и ветрогенераторов.
Иттрий: Y
Как выглядит. Иттрий — серебристо-белый металл. Финский химик Юхан Гадолин выделил его оксид из минерала иттербита в 1794 году. Иттрием он стал по названию шведского населенного пункта Иттербю, в заброшенном карьере которого и был найден минерал.
Металлический иттрий впервые получили намного позже, в 1828 году.
Где используется. В производстве фосфоров для цветных телевизоров и светодиодов, а также в высокотемпературных сверхпроводниках и керамических материалах.
Празеодим: Pr
Как выглядит. Празеодим — мягкий, серебристо-белый металл, обладающий высокой пластичностью и ковкостью. Название происходит от греческих слов πράσιος — «светло-зеленый» и δίδυμος — «близнец». Таким названием он обязан цвету его солей и истории открытия элемента.
Открыл его австрийский химик Карл Ауэр фон Вельсбах в 1885 году. Он установил, что элемент дидим представляет собой смесь двух элементов, которые имеют близкие физические и химические свойства. Так они получили названия неодим и празеодим.
Где используется. В производстве магнитов для электродвигателей, генераторов и других устройств, требующих надежных магнитных свойств, а также при производстве специальных стекол и эмалей.
Самарий: Sm
Как выглядит. Самарий — серебристо-белый металл, известный своими уникальными магнитными свойствами.
Элемент выделили из минерала самарскита, в честь которого и назвали. Ранее неизвестный элемент почти одновременно обнаружили французские химики Делафонтен и Лекок де Буабодран в 1878 и 1879 годах. Примечательно, что сам минерал назван в честь русского горного инженера Самарского-Быховца, который предоставил для исследования его образцы.
Металлический самарий впервые химически выделили только в начале XX века.
Где используется. В производстве самарий-кобальтовых магнитов, которые применяют в аэрокосмической и оборонной промышленности, а также в медицинских устройствах, таких как кардиостимуляторы. Кроме того, самарий используется в ядерных реакторах в качестве поглотителя нейтронов.
Европий: Eu
Как выглядит. Европий — мягкий, серебристо-белый металл, известный своими яркими люминесцентными свойствами.
Первыми спектральные линии, которые впоследствии отнесли к европию, наблюдали в конце XIX века английский химик Уильям Крукс и французский химик Поль Лекок де Буабодран. Но открыл элемент французский химик Эжен Демарсе. Он обнаружил полосу спектра элемента в 1896 году, а в 1901 году смог выделить элемент. Назвал его в честь континента — Европы.
Где используется. В производстве люминофоров для цветных телевизоров и светодиодов, антифальшивых защитных элементов для банкнот и ценных бумаг, а также в ядерной энергетике.
Гадолиний: Gd
Как выглядит. Гадолиний — серебристо-белый металл, обладающий уникальными магнитными и нейтронопоглощающими свойствами. Открыл его в 1880 году швейцарский химик Жан де Мариньяк. Но назвали его в честь финского химика Юхана Гадолина, открывшего иттрий.
Где используется. В производстве магнитно-резонансных томографов в качестве контрастного вещества, улучшая качество получаемых изображений. Также применяется в ядерных реакторах и в производстве магнитных охлаждающих систем.
Тербий: Tb
Как выглядит. Тербий — мягкий, серебристо-белый металл, известный своими люминесцентными и магнитными свойствами. Его также назвали в честь шведского населенного пункта Иттербю. Впервые его примеси обнаружил швейцарский химик Карл Густав Мосандер в 1843 году. Но существование соединения долгое время подвергалось сомнению. Чистый тербий удалось получить лишь в начале XX века.
Таким образом, эффективность работы многих устройств — заслуга редкоземельных металлов. Без них мы бы до сих пор не смотрели бы телевизоры, не делали МРТ и мыли бы духовки только вручную.
Где используется. В производстве зеленых люминофоров для цветных дисплеев и светодиодов, а также специальных сплавов, которые необходимы для нормальной работы датчиков, приводов.
