الأتربة النادرة

عندما ننظر إلى عناصر الجدول الدوري ، يبقى العديد منها ويتم تسميته الأرض النادرة. إنه في أسفل الجدول الدوري ، وبدونه لن تكون حياتنا كما نعرف. بفضل هذه العناصر الأرضية النادرة ، من الممكن تصنيع معظم الأجهزة عالية التقنية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك.

سنخبرك في هذه المقالة بكل ما تحتاج لمعرفته حول الأتربة النادرة وخصائصها وأهميتها.

الملامح الرئيسية

كما ذكرنا ، هذه المعادن ليست نادرة كما توحي أسمائها ، لكن يصعب تعدينها. ولا تتراكم عادة في المعادن. إذا قمنا بدمج هذا المعدن النادر مع متطلبات تطبيقات التكنولوجيا الفائقة ، فهناك جميع أنواع التعقيدات الاقتصادية والسياسية التي تجعل الأرض النادرة مثيرة جدًا للاهتمام.

إنها سلسلة من العناصر الكيميائية التي توجد في قشرة الأرض وهي ضرورية للعديد من التقنيات التي لدينا اليوم. على سبيل المثال ، تُستخدم التربة النادرة في العديد من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية وأجهزة الكمبيوتر والشبكات والاتصالات والطاقة النظيفة والرعاية الصحية والتخفيف البيئي والدفاع والنقل المتقدم وغير ذلك.

وهي مشهورة جدًا بخصائصها المغناطيسية والإنارة والكهروكيميائية. هذه سمات فريدة ، وكل هذه العناصر تساعد العديد من التقنيات ليس فقط في العمل بكفاءة ، ولكن أيضًا لتوفير الوزن. يمكننا أيضًا تقليل الانبعاثات واستهلاك الطاقة. من هنا، نصل إلى التكنولوجيا الحالية بكفاءة وأداء وسرعة ومتانة واستقرار حراري أكبر. تساعد المنتجات التي تحتوي على تقنية الأرض النادرة في دفع النمو الاقتصادي العالمي مع الحفاظ على مستويات عالية من المعيشة وحتى إنقاذ الأرواح.

خصائص الأرض النادرة

دعونا نرى الأتربة النادرة وخصائصها ، نعلم أنها ليست نادرة بشكل خاص من حيث وفرتها في قشرة الأرض. ومع ذلك ، فإن خصائصه الفريدة ترجع إلى هيكلها الذري. لديهم تكوينات إلكترونية تميزهم عن العناصر الأخرى في الجدول الدوري. بينما تشترك جميع العناصر الأرضية النادرة في بعض الخصائص المهمة ، فإن البعض الآخر أكثر تحديدًا لعناصر محددة. تم العثور عليها مع المعادن و الصخور ويصعب فصلها عن بعضها بسبب تشابهها الكيميائي. وهذا ما يسمى بالتماسك الكيميائي.

أصبحت الكواكب النادرة مشهورة جدًا بخصائصها الكيميائية ، والتي تتمتع بالعديد من الاستخدامات العملية. إنها خاصة بعناصر محددة ، لذلك يجب التغلب على التحدي المتمثل في القدرة على الفصل بينها.

بالإضافة إلى التركيب الذري ، هناك أنواع مختلفة من الأتربة النادرة بناءً على خصائصها الكيميائية. الحجم هو أيضا سمة مميزة. الحجم الذري من اللانثانيدات يتناقص مع زيادة العدد الذري. يؤدي هذا إلى انفصال العناصر الأرضية النادرة الفاتحة عن العناصر الأرضية النادرة الأثقل. وكلاهما مصنوع من معادن مختلفة.

على سبيل المثال ، إذا ذكرنا اللوتيتيوم ، نجد أنه يمكن أن يحل محل العناصر الأخرى بسهولة أكبر في المعادن حيث تكون المواقع المتاحة صغيرة نسبيًا. عادة ما تكون المركبات الأرضية النادرة مثيرة للسخرية ومستقرة للغاية. من بين الأكاسيد ، نجد بعضًا من أكثرها استقرارًا. معظم اللانثانيدات لها حالة ثلاثية التكافؤ.

تصنيف الأرض النادرة

دعونا نرى ما هي التصنيفات المختلفة التي يتم تقسيم هذه العناصر على أساسها. الأولى هي اللانثانويد التي تصنف على أنها تربة خفيفة ونادرة. دعونا نرى ما هم:

• اللانثانم
• السيريوم
• البراسيوديميوم
• النيوديميوم
• بروميسيو
• السماريوم

من ناحية أخرى ، لدينا الأتربة النادرة الثقيلة وهي كالتالي:

• اليوروبيوم
• الجادولينيوم
• تيربيوم
• الديسبروسيوم
• هولميوم
• الإربيوم
• توليو
• الإيتربيوم
• اللوتيتيوم

العنصر الوحيد في القائمة بأكملها غير موجود بشكل طبيعي هو البروميثيوم. نحن نعلم أن جميع نظائر البروميثيوم مشعة ، لذلك لا يمكن تكوينها إلا في المفاعلات النووية. لا يمكن العثور عليها بشكل طبيعي على الأرض.

اللانثانيدات وأهميتها

بالطبع ، أنت تعرف عن اللانثانيدات عندما درست الجدول الدوري الذي يجعلك تشعر بالفضول. هذه عناصر شائعة جدًا في قشرة الأرض وغالبًا ما يصعب استخلاصها. ليس فقط من الصعب استخلاصها ، ولكن يتم استخدامها أيضًا بكميات كبيرة. عادة ما تكون لامعة ، وعادة ما تكون فضية. بمجرد تعرضهم للأكسجين ، لديهم الكثير من هذا اللون الفضي. تتميز بفاعلية عالية ، وعلى الرغم من أنها ليست متفجرة ، إلا أنها تشوه بسرعة ، مما يجعلها عرضة للتلوث من قبل العناصر الأخرى.

نحن نعلم أنه ليست كل اللانثانيدات تشوه بنفس المعدل. على سبيل المثال ، يمكن تعريض اللوتيتيوم والجادولينيوم للهواء لفترات طويلة دون تلطيخ. من ناحية أخرى، لدينا اللانثانيدات الأخرى مثل اللانثانم والنيوديميوم والأوروبيوم ، وهي شديدة التفاعل ويجب تخزينها في زيت معدني لمنع تكون الضباب.

جميع أعضاء سلسلة اللانثانيد لديهم نسيج ناعم للغاية. يمكن قطع الكثير منها بسهولة بسكين ولا تتطلب أدوات ثقيلة للمعالجة. لا يتم اعتبار العناصر التي تعتبر أتربة نادرة لأنه يصعب العثور عليها. تعتبر ببساطة تربة نادرة لأنه من الصعب استخراجها في شكل نقي بكميات كافية لتلبية أي وجميع الاحتياجات الصناعية. إذا كانت عديمة الفائدة لا يمكن الحصول على الكميات اللازمة لإنتاج المنتجات التقنية.

هذه الأراضي لديها خطر حقيقي في السوق لتصبح منتجات مهيمنة. نحن نعلم أن الصين لديها أكبر احتياطيات من الأرض النادرة وتستخدمها. وهي وفيرة بالنسبة لقشرة الأرض ، ولكن بتركيزات يمكن اكتشافها أو أقل شيوعًا من معظم المعادن الأخرى.

هذا يجعل استخراجك أكثر قيمة. من المتوقع أن يرتفع الطلب العالمي على الأرض النادرة بفضل لاستخدامها في السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية والإضاءة الموفرة للطاقة والمحولات الحفازة.

إنها عناصر أساسية لأنها فريدة ولا يمكن الاستغناء عنها وتستخدم على نطاق واسع في الصناعات الخضراء (السيارات الكهربائية والهجينة والتوربينات وما إلى ذلك) لتطوير عناصر مثل أجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون والليزر مع تطبيقات متعددة.

ومع ذلك ، فإن تركيز الإنتاج في الصين تمثل أكثر من 90٪ من الإجمالي العالمي ، تجعل هذه العناصر حساسة بشكل خاص للبيئة الجيوسياسية ويمكن أن تؤدي إلى إمداد محدود من المواد الحيوية للاقتصاد الأوروبي.

آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الأتربة النادرة وخصائصها.