Τα μέταλλα σπάνιων γαιών είναι μια σχετικά μικρή ομάδα στοιχείων, η οποία έχει συνολικά 17 αντιπροσώπους. Όλα αυτά αντιπροσωπεύονται από ασήμι-λευκές ουσίες.
Στοιχεία σπάνιων γαιών και το ιστορικό της ανακάλυψής τους
Αυτή η ομάδα ουσιών ανακαλύφθηκε σχετικάπρόσφατα. Τα δείγματα ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 1794. Την εποχή εκείνη, ένας χημικός από τη Φινλανδία, Juhan Gadolin, ερεύνησε δείγματα μετάλλων κοντά σε ένα μέρος που ονομάζεται Ytterby. Εδώ ανακάλυψε μια άγνωστη «υγρή γη», την οποία ονόμασε έπειτα από τη θέση του - ύττριο. Μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, τα ληφθέντα δείγματα εξετάστηκαν και πάλι από τον Martin Klaport, ο οποίος απομόνωσε μια πρόσθετη ουσία που ονομάζεται δημήτριο προς τιμήν του πλανήτη Ceres.
Και μέχρι το 1907, 14 τέτοια στοιχεία είχαν ήδη ανακαλυφθεί.
Το ίδιο το όνομα "μέταλλα σπάνιων γαιών" ήτανπου εισήχθη στα τέλη του 18ου αιώνα. Εδώ, το γεγονός ότι όλα τα στοιχεία αυτής της ομάδας σχηματίζουν πυρίμαχα οξείδια, τα οποία πρακτικά δεν διαλύονται στο νερό, διαδραμάτισαν ένα ρόλο. Επιπλέον, οι επιστήμονες εκείνης της εποχής πίστευαν λανθασμένα ότι αυτά τα μέταλλα σπάνια βρίσκονται στο φλοιό της γης.
Μέταλλα σπάνιων γαιών: εκπρόσωποι της ομάδας
Όπως ήδη αναφέρθηκε, αυτή η ομάδα διαθέτει 17 χημικά στοιχεία. Αυτά περιλαμβάνουν:
- Λανθάνιο.
- Το δημήτριο (το όνομά του από τον πλανήτη Ceres).
- Νεοδύμιο.
- Pradeozyme.
- Σαμάρια.
- Προμηθέας.
- Γαδολίνιο.
- Ευρωπίου.
- Terbium.
- Holmium.
- Δυσπρόσιο.
- Ερμπι.
- Ytterbium.
- Lutetium.
- Θούλιο.
Είναι ενδιαφέρον ότι τα εξωτερικά ηλεκτρονικά επίπεδα αυτών των ατόμων είναι σχεδόν τα ίδια. Με αυτόν τον τρόπο συνδέονται οι χημικές και φυσικές ιδιότητες των μετάλλων.
Μέταλλα σπάνιων γαιών και τις χημικές τους ιδιότητες
Εκπρόσωποι αυτής της ομάδας έχουν αρκετάυψηλή αντιδραστικότητα, η οποία είναι ιδιαίτερα υψηλή όταν θερμαίνεται. Για παράδειγμα, σε υψηλές θερμοκρασίες, ορισμένα μέταλλα είναι ικανά να αντιδρούν με υδρογόνο.
Επιπλέον, όταν θερμαίνεται, αυτά τα στοιχείααλληλεπιδρούν με το οξυγόνο για να σχηματίσουν ανθεκτικά, αδιάλυτα στο νερό οξείδια. Παρεμπιπτόντως, κατά την καύση μετάλλων σε ατμοσφαιρικό οξυγόνο, απελευθερώνεται μια σημαντική ποσότητα θερμότητας. Είναι για αυτή την ομάδα ότι ο πυροφορισμός είναι χαρακτηριστικός - η ιδιότητα του σπινθήρα στον αέρα.
Τα μέταλλα σπανίων γαιών μπορούν επίσης να σχηματίσουν υδροξείδια, τα οποία είναι ελάχιστα διαλυτά στο νερό και έχουν ορισμένες αμφοτερικές ιδιότητες.
Σχεδόν όλοι οι εκπρόσωποι της ομάδας χαρακτηρίζονται από μία κατάσταση οξείδωσης +3. Η δραστηριότητα των στοιχείων δεν είναι η ίδια. Το πιο ενεργό θεωρείται λανθάνιο.
Εξόρυξη σπάνιων γαιών
Στις περισσότερες περιπτώσεις, μέταλλα σπάνιων γαιώνσυναντιούνται. Ένα δείγμα της φυλής περιέχει πολλούς εκπροσώπους της ομάδας ταυτόχρονα. Μέχρι σήμερα, είναι γνωστά περισσότερα από 250 μέταλλα, τα οποία περιέχουν στοιχεία σπανίων γαιών. Τα κύρια μεταλλικά στοιχεία περιλαμβάνουν μονοβασικό, παράμετρο xenim, ορθίτιδα.
Η πιο συνηθισμένη ουσία στο φλοιό της γης είναι το δημήτριο. Αλλά το θούλιο και το λουτεΐου στη φύση περιέχουν το μικρότερο ποσό.
Το 2008, περίπου 124.000 τόνοι μετάλλων σπανίων γαιών εξορύσσονται παγκοσμίως. Οι ηγέτες αυτής της παραγωγής θεωρούνταν χώρες όπως η Ινδία, η Κίνα και η Βραζιλία.
Ένας άλλος τόπος εκτεταμένων καταθέσεων σπάνιων γαιών ανακαλύφθηκε το 2011. Αυτά τα εδάφη βρίσκονται στον πυθμένα του Ειρηνικού Ωκεανού, όχι μακριά από τα νησιά της Χαβάης, τη Γαλλική Πολυνησία και την Ταϊτή.
Μέταλλα σπανίων γαιών και η χρήση τους
Αυτά τα στοιχεία χρησιμοποιούνται πλήρωςδιάφορες βιομηχανίες. Για παράδειγμα, χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία γυαλιού. Πρώτον, αυξάνουν τη διαφάνεια του γυαλιού. Δεύτερον, αυτά τα μέταλλα χρησιμοποιούνται για την παραγωγή γυαλιού για ειδικούς σκοπούς - γυαλί που απορροφά τις υπεριώδεις ακτίνες ή μεταδίδει υπέρυθρες θεραπείες. Με τη βοήθεια σπάνιων γαιών παράγεται γυαλί ανθεκτικό στη θερμότητα.
Στο εξευγενισμό του πετρελαίου, τα στοιχεία αυτά λειτουργούν ως καταλύτες. Χρησιμοποιούνται επίσης στη χημική βιομηχανία για την παραγωγή υψηλής ποιότητας χρωμάτων, βερνικιών και χρωστικών ουσιών.
