17 elementu daude guztira, lur arraroen elementu gisa ezagutzen direnak, lantanoa (La), cerioa (Ce), praseodimioa (Pr), neodimioa (Nd), prometioa (Pm), samarioa (Sm), europioa (Eu), gadolinioa barne. (Gd), terbioa (Tb), disprosioa (Dy), holmioa (Ho), erbioa (Er), tulioa (Tm), iterbioa (Yb), lutetioa (Lu) eta eskandioa (Sc) eta itrioa (Y) lantanidoen serieko 15 elementurekin estu lotuta daude.
Lur arraroen elementuak 17 elementu bereziz osatutako taldea dira, eta zientzialariek haiek erauzteko erabiltzen dituzten konposatuetatik hartzen dute izena.
Lur arraroen elementuen sailkapena
Orokorrean, lantanoa, cerioa, praseodimioa, neodimioa, prometioa, samarioa, europioa lur arraroen elementu arinak deitzen dira, eta gadolinioa, terbioa, disprosioa, holmioa, erbioa, tulioa, itterbioa, lutetioa eta itrioa lur arraroen elementu astunak deitzen dira.Lur arraroen elementuen propietate fisiko eta kimikoen antzekotasun eta desberdintasunen arabera, eskandioaz gain (eskandioa elementu sakabanatu gisa sailkatzen da) hiru taldetan bana daiteke, hau da, lur arraroen taldea lantanoa, cerioa, praseodimioa da. , neodimioa eta prometioa, eta horietatik prometioa elementu erradioaktibo artifiziala da.Erdiko lur arraroen taldea samarioa, europioa, gadolinioa, terbioa eta disprosioa da.Lur arraroen talde astunak holmioa, erbioa, tulioa, iterbioa, lutezio eta itrioa dira.
Natura
Lur arraroen elementuak oso antzeko propietateak dituzten metal oso aktiboak dira.Balentzia arrunta +3 da.Hidratatutako ioi gehienek kolorea dute eta erraz eratzen dituzte koordinazio-konposatu egonkorrak.Disolbatzaileen erauzketa eta ioi-trukea dira lur arraroak bereizteko metodorik onenak.Lur arraroen metal arinak, hala nola, lantanoa, cerioa, praseodimioa eta neodimioa, oro har, elektrolisiaren bidez lortzen dira, beren urtze-puntu baxuagatik eta elektrolisian urtutako egoeran katodoan hauspeatzeagatik.Bi gatz-sistema daude eskuragarri: kloruroa eta fluoruroa.Lehenengoa lehengai gisa lur arraroen kloruroa duen zelula elektrolitikoari gehitzen zaio, eta bigarrenari, berriz, oxido moduan.
Lur arraroen elementu motak eta aplikazioak
1. Lur arraroen taldeko elementu argiak
Lantanoa (La)
Lantanoa asko erabiltzen da, hala nola material piezoelektrikoetan, material elektrotermikoetan, material termoelektrikoetan, erresistentzia magnetikoko materialetan, material luminiszenteak (hauts urdina), hidrogenoa biltegiratzeko materialetan, beira optikoan, laser materialetan, aleazio-material mota guztietan.Lantanoa katalizatzailean produktu kimiko organiko asko prestatzeko ere erabiltzen da, argi bihurketa nekazaritza-filma lantanoan ere erabiltzen da, atzerriko herrialdeetan, zientzialariek lantanoaren papera laboreetan eta "super kaltzio" izen laudagarrian.
Cerioa (Ce)
(1) Gaur egun, zerioa automobilen ihesa arazteko katalizatzaileetan erabiltzen ari da, eta horrek modu eraginkorrean saihes dezake automobilen ihes kopuru handi bat airera isurtzea.Estatu Batuetako lurralde arraroen KONTSUMOA kontsumo osoaren herena hartzen du.
(2) Ce:LiSAF laser sistema Estatu Batuek garatutako egoera solidoko laser bat da.Triptofanoaren kontzentrazioa kontrolatuz arma biologikoak detektatzeko erabil daiteke, eta medikuntzan ere erabil daiteke.
Praseodimioa (Pr)
Praseodimioa lur arraroen elementu kopuru handia da, beira, zeramika eta material magnetikoetan erabiltzen dena.
(1) Praseodimioa asko erabiltzen da arkitekturako zeramika eta eguneroko zeramikatan.Zeramikazko glazearekin nahasten da koloretako glazea egiteko, eta bereizita ere erabil daiteke glaze azpiko pigmentu gisa.Egindako pigmentua hori argia da, tonu puru eta dotorearekin.
(2) Iman iraunkorrak fabrikatzeko erabiltzen da.Praseodimio eta neodimio metal merkea erabiliz, neodimio metal hutsaren ordez material magnetiko iraunkorrak fabrikatzeko, bere propietate antioxidatzaileak eta mekanikoak hobetu egiten dira, jakina, iman forma ezberdinetan prozesatu daitezke, gailu elektroniko eta motor ezberdinetan oso erabiliak;
(3) petrolioaren cracking katalitikorako.Y zeolita bahe molekularra praseodimioa eta neodimioa aberastea gehituz prestatutako petrolioa pitzatzeko katalizatzailearen jarduera, selektibitatea eta egonkortasuna hobetu daitezke.Txina 1970eko hamarkadan hasi zen erabilera industriala jartzen, kopurua handituz;
(4) Praseodimioa leunketa urratzailerako ere erabil daiteke.Praseodimioa ere oso erabilia da zuntz optikoetan.
Neodimioa (Nd)
Neodimioa merkatuaren ardatza izan da urte askotan lur arraroen alorrean duen posizio paregabeagatik.
(1) Neodimio metalaren erabiltzaile handiena ndfeb iman iraunkorreko materiala da.NdFEB iman iraunkorraren etorrerak indar eta bizitasun berriak injektatu ditu lur arraroen goi-teknologiako eremuan.Energia magnetiko handiko produktua duen Ndfeb imana, "iman iraunkorraren errege" garaikidea bezala ezagutzen dena, oso erabilia da elektronika, makineria eta beste industrietan bere errendimendu bikainarekin.Espektrometro alfa magnetikoaren garapenaren arrakasta, Txinan Ndfeb imanen propietate magnetikoak markatuz munduko lehen mailako mailan sartu da.
(2) Neodimioa metal ez-burdinazko materialetan ere erabiltzen da.Magnesio edo aluminiozko aleazioari % 1,5 ~ % 2,5 neodimio gehitzeak aleazioaren tenperatura altuko errendimendua, airearen estankotasuna eta korrosioarekiko erresistentzia hobetu ditzake, eta material aeroespaziale gisa oso erabilia da.Horrez gain, neodimioz dopatutako itrio aluminiozko granateak uhin laburreko laser izpiak sortzen ditu eta industrian oso erabilia da 10 mm-tik beherako lodiera duten material meheak soldatzeko eta ebakitzeko.
Prometioa (pm)
Prometioa erreaktore nuklearrek sortutako gizakiak sortutako elementu erradioaktiboa da.Bere erabilera nagusiak hauek dira:
(1) Bero iturri gisa erabil daiteke hutsean detektatzeko eta satelite artifizialetarako energia osagarria emateko.
(2) Pm147-k energia baxuko β izpiak igortzen ditu, prometiozko bateria fabrikatzeko erabiltzen dena, misilen gida-tresnen eta erlojuen elikadura-hornidura gisa.Bateria mota hau tamaina txikia da eta hainbat urte iraun dezake.Promethium X izpien neurgailu eramangarrietan, fosforoetan, lodiera-neurketetan eta baliza-argietan ere erabiltzen da.
2. Lur arraroen taldeko elementu ertainak
Samarioa (Sm)
Samarioa, kolore hori argia duena, samario kobaltozko iman iraunkorrentzako lehengaia da, industria erabilerarako lur arraroen iman zaharrenak direnak.Bi iman iraunkor mota daude: SmCo5 eta Sm2Co17.
Samario kobaltoko imanetan erabiltzen den samario oxidoaren garbitasunak ez du altuegia izan behar.Kostuari dagokionez, produktuaren %95 inguru erabiltzen da nagusiki.Samario oxidoa zeramikazko kondentsadoreetan eta katalizatzaileetan ere erabiltzen da.Horrez gain, samarioak propietate nuklearrak ere baditu, erreaktore atomikoetarako egiturazko material, euste-material eta kontrol-material gisa erabil daitezkeenak, fisio nuklearrak sortutako energia izugarria segurtasunez aprobetxatu ahal izateko.
Europioa (Eu)
Europio oxidoa fosforoetan erabiltzen da gehienbat.Eu3+ fosforo gorrien aktibatzaile gisa erabiltzen da eta fosforo urdinetarako Eu2+.Orain Y2OS: Eu3+ fosforo onena da luminiszentzia eraginkortasunerako, estalduraren egonkortasunerako eta kostuak berreskuratzeko, luminiszentzia eraginkortasunaren eta kontrastearen eta beste teknologia batzuen hobekuntzarekin batera, beraz, oso erabilia da.
Gadolinioa (Gd)
Gadolinioa hauetarako erabiltzen da batez ere:
(1) Bere uretan disolbagarria den konplexu paramagnetikoak giza erresonantzia magnetiko nuklearraren (NMR) irudien seinalea hobe dezake tratamendu medikoan.
(2) Bere sufre oxidoa osziloskopioko hodiaren eta X izpien pantailaren matrize sare gisa erabil daiteke distira bereziarekin.
(3) Gadolinioa gadolinio galio granatea burbuila magnetikoen memoriarako substratu bakar aproposa da.
Terbioa (Tb)
TERbium-en aplikazio gehienek goi-mailako teknologia-eremuak dituzte, hau da, teknologia intentsiboa eta ezagutza intentsiboa duten punta-puntako proiektuak.Aplikazio nagusiak honako hauek dira:
(1) fosforoaren hauts berdearen aktibatzailea hiru koloretako fosfororako, hala nola, terbio-aktibatutako fosfato-matrizea, silikato-matrizea, zerio-magnesio-aluminato-matrizea, argi berdearen kitzikapen egoeran.
(2) Biltegiratze magneto-optikoko materialak, azken urteotan, terbio serieko material magneto-optikoak ekoizpen masiboaren eskalara iritsi dira, TB-Fe film amorfoarekin disko magneto-optikoa garatuta, ordenagailuak biltegiratzeko osagai gisa, biltegiratze ahalmena 10 ~ 15 handitu da. aldiz.
(3) Beira magnetooptikoa, terbioa duen Faraday-ren beira birakaria laser teknologian oso erabilia den errotagailu, isolatzaile eta zirkulagailuen fabrikazioan funtsezko materiala da.
Disprosioa (Dy)
Disprosioaren erabilera nagusiak hauek dira:
(1) Ndfeb iman iraunkorretarako gehigarri gisa erabiltzen da, iman honi % 2 ~ % 3 disprosioa gehitzeak bere koertzibitatea hobetu dezake.Disprosioa eskari txikia izaten zen, baina Ndfeb imanen eskaera gero eta handiagoa zenez, beharrezko gehigarri bihurtu zen.
(2) Disprosioa fosforo-aktibatzaile gisa, disprosio tribalentea zentro luminiszente bakarreko hiru koloreko fosforo materialen aktibazio ioi itxaropentsua da, batez ere bi emisio-bandez osatuta dagoena, bata igorpen horia da, bestea igorpen urdina, disprosio dopatuta dagoen fosforoa. materialak hiru koloreko fosforo gisa erabil daitezke.
(3) Disprosioa magnetostrictive terbium dysprosium burdina (Terfenol) aleazio beharrezko metalezko lehengaiak prestatzea da, doitasun jardueren mugimendu mekaniko batzuk egin daitezke.
(4) Disprosio metala biltegiratze magneto-optikoko material gisa erabil daiteke, grabazio-abiadura handiko eta irakurtzeko sentsibilitatearekin.
3. Lur arraroen taldeko elementu astunak
Holmioa (Ho)
Gaur egun holmioaren erabilera nagusiak hauek dira:
(1) Metal halogenoen lanpararako gehigarri gisa erabiltzen da.Metal halogenoen lanpara gas deskargatzeko lanpara moduko bat da, garatutako presio handiko merkuriozko lanparan oinarritzen da, bere ezaugarria bonbillan hainbat lur arraroen halogenuroz beteta dago.
(2) Holmioa itrio-burdinaren edo itrio-aluminioaren granatearen gehigarri gisa erabil daiteke.
(3) Holmioz dopatutako itrio aluminiozko granateak (Ho:YAG) 2μm-ko laserra igor dezake, eta giza ehunetan 2μm-ko laserren xurgapen-tasa handia da, Hd:YAG baino ia 3 magnitude handiagoa.Beraz, Ho:YAG laser kirurgia medikoan erabiltzen denean, kirurgiaren eraginkortasuna eta zehaztasuna ez ezik, kalte termikoen eremua ere txikiagotu daiteke.
Erbioa (Er)
Erbioa arretaren fokua izan da bere propietate optiko nabarmenengatik:
(1) Er3+ 1550nm-ko igorpenak garrantzi berezia du, uhin-luzera hori zuntz optikoko komunikazioan zuntz optikoaren galera txikienean kokatzen delako.Er3+ 4I15/2 oinarrizko egoeratik energia handiko 4I13/2 egoerara igarotzen da, argiak 980nm eta 1480nm-ko uhin-luzeran kitzikatu ondoren.Energia handiko egoeran Er3+ oinarrizko egoerara itzultzen denean eta 1550 nm-ko uhin-luzerako argia igortzen duenean, kuartzozko zuntzak uhin-luzera ezberdinetako argia transmiti dezake, baina argi desberdinen desintegrazio-abiadura desberdina da.Kuartzozko zuntzaren 1550nm-ko maiztasun-bandaren atenuazio-tasa baxuena da (0,15 dB/km), hau da, ia muga baxuko atenuazio-tasa.
(2) beste erbio laser kristala eta bere 1730 nm eta 1550 nm laser irteera segurua da jendearen begientzat, atmosferaren transmisioaren errendimendua ona da, gudu-zelaian sartzeko gaitasunaren kea indartsuagoa da, sekretua ona, ez da erraza etsaiak hautematea, helburu militarren kantitate handiak argiztatzeko, erabilera militarrerako laser eramangarriaren bilatzaile segurua da.
(3) Er3+ beirari gehitzen zaionean, lur arraroen beirazko laser material bihurtu daiteke, hau da, pultsu energia handiena eta irteera potentzia handiena duen laser material solidoa.
Tulioa (Tm)
Tulioa modu hauetan erabiltzen da batez ere:
(1) Tulioa erradiazio-iturri gisa erabiltzen da X izpien makina mediko eramangarrietarako.Erreaktore nuklearretan irradiatu ondoren, tulioak X izpiak igortzeko gai den isotopo bat sortzen du, eta odol irradiagailu eramangarriak fabrikatzeko erabil daiteke.
(2) Tulioa tumoreen diagnostiko klinikoan eta tratamenduan ere erabil daiteke, tumore-ehunarekiko afinitate handia duelako, lur arraro astunak lur arraroen afinitate arina baino gehiago dira, batez ere tulioak afinitate handiena du.
(3) Tulioa lao-Br:Br (urdina) aktibatzaile gisa erabil daiteke X izpien sentsibilizazio pantailan erabiltzen den hauts fluoreszentean, sentsibilitate optikoa hobetzeko, eta, horrela, X izpien esposizioa eta gizakiaren kalteak murrizten ditu.Aurreko kaltzio-tungstatoaren sentsibilizazio pantailarekin alderatuta, X izpien dosia % 50 murriztu daiteke, eta horrek garrantzi handia du aplikazio medikoan.
Itterbioa (Yb)
Itterbioaren erabilera nagusiak hauek dira:
(1) beroa babesteko estaldura-material gisa.
(2) material magnetoestrictibo gisa, material honek magnetostrikzio erraldoiaren propietatea du, hau da, eremu magnetiko batean hedatzea.
(3) Presioa neurtzeko erabiltzen den itterbio-elementua.Testak frogatzen du iterbio-elementuak sentsibilitate handia duela kalibratutako presio-tartean, eta horrek bide berri bat irekitzen du iterbioa presioa neurketan aplikatzeko.
Lutezio (Lu)
Lutezioaren erabilera nagusiak hauek dira:
(1) Aleazio berezi batzuen fabrikazioa, hala nola lutezio aluminiozko aleazioa, neutroien aktibazioa aztertzeko erabil daiteke.
(2) Lutezio nukleido egonkorrak petrolioaren pitzadura, alkilazioa, hidrogenazioa eta polimerizazioa katalizatzen dituzte.
(3) itrio burdinaren edo itrio aluminiozko granatearen gehigarri gisa propietate batzuk hobetzeko.
Itrioa (Y)
Itrioa erabilera askotariko metal bat da, besteak beste:
(1) burdina eta altzairurako eta burdinazko aleazioetarako gehigarriak.
(2) Itrioa % 6 eta aluminioa % 2 duten silizio nitruro zeramikazko materialak, motorraren osagaiak garatzeko erabil daitezkeenak;
(3) 400W nd itrio aluminiozko granate laser izpiaren potentziarekin osagai handien zulaketa, ebaketa, soldadura eta beste prozesamendu mekaniko batzuk erabil daitezke.
4. Sakabanatuta dauden elementuak
Eskandioa (Sc)
(1) Argiztapenaren industria.Interesgarria da eskandioaren erabilera (laneko substantzia nagusi gisa, ez dopinerako) argiaren norabidean kontzentratzen dela, eta bidezkoa da argiaren semea deitzea.Esaterako, eskandio sodio-lanpara, eguzki-zelula, γ izpien iturria, etab.
(2) Eskandioa bere oinarrizko forman oso erabilia izan da aluminio-aleazioko dopinetan.
(3) Eskandioa bere oinarrizko forman aleazioetan erabiltzen da, eta eskandioaren oxidoak zeramikazko materialetan ere paper garrantzitsua du.Irudia oxido solidoko erregai-pilen elektrodo-material gisa erabil daiteke, baina silizio nitruroa dentsifikatzaile eta egonkortzaile gisa ere erabil daiteke indar handiko eta tenperatura altuko ingeniaritza zeramikazko material gisa.
(4) Tenperatura altuko erreaktorearen erregai nuklearrean Sc2O3 kopuru txiki bat gehitzeak UO2 U3O8 bihurtzeak eragindako sarearen eraldaketa, bolumena handitzea eta pitzadura ekidin ditzake.
Lur arraroen elementuak oso erabiliak izan dira elektronika, petrokimika, metalurgia, makineria, energia, industria arina, ingurumena babesteko, nekazaritza eta beste alor batzuetan.
Argitalpenaren ordua: 2022-abuztuaren 20a
