Când ne uităm la elementele tabelului periodic, multe dintre ele se găsesc în partea de jos și sunt cunoscute ca pamant rar. În ciuda numelui lor, nu sunt atât de rare pe cât par, dar sunt esențiale pentru dezvoltarea multor tehnologii moderne. Ele sunt esențiale pentru fabricarea dispozitivelor de înaltă tehnologie, cum ar fi telefoane mobile, computere, vehicule electrice, camere și multe altele. Fără aceste pământuri rare, viața așa cum o cunoaștem astăzi ar fi foarte diferită.
În acest articol vom explora în detaliu ce sunt pământurile rare, caracteristicile lor, aplicațiile și importanța pe care o au în viața noastră de zi cu zi, precum și provocările pe care le prezintă extragerea lor și impactul geopolitic asociat.
Care sunt ținuturile rare
Las pamant rar Sunt un grup alcătuit din 17 elemente chimice esențiale în fabricarea diverselor produse tehnologice și energii curate. Aceste elemente includ toate cele 15 elemente ale familiei lantanidelor, plus ytriu și scandiu. În ciuda numelui lor, unele dintre aceste elemente sunt relativ abundente în scoarța terestră; Ceea ce le dă denumirea de „rare” este dificultatea de a le găsi în concentrații mari și de a le extrage eficient din mineralele în care sunt prezente.
Aceste elemente se remarcă prin proprietățile lor unice, cum ar fi proprietăți magnetice, luminiscente și electrochimice, care sunt cheie pentru fabricarea produselor de înaltă tehnologie. Aceste proprietăți permit dispozitivelor electronice să fie mai puternice, mai ușoare și mai eficiente din punct de vedere energetic.
Câteva exemple de utilizare a acestora includ fabricarea Ecrane LCD, magneți permanenți în motoarele electrice utilizate în vehiculele hibride și electrice, și sisteme de stocare a energiei, cum ar fi bateriile nichel-hidrură metalică. Se folosesc si in tehnologii de energie regenerabilă precum turbinele eoliene și panourile fotovoltaice, contribuind la dezvoltarea unor soluții mai durabile.
caracteristici cheie
Elementele pământurilor rare au o serie de caracteristici unice derivate din configurația lor electronică. Dispunerea electronilor lor le conferă proprietăți care îi diferențiază semnificativ de alte elemente din tabelul periodic. Cele mai ușoare și mai grele elemente din grup prezintă anumite diferențe în ceea ce privește proprietățile lor și aplicațiile industriale. Aceste elemente se găsesc de obicei împreună în minerale, ceea ce face ca separarea lor să fie un proces complex și costisitor. Ele sunt clasificate în două mari grupe:
- Pământuri rare ușoare: Lantan, ceriu, praseodim, neodim, prometiu și samariu.
- Pământuri rare grele: Europiu, Gadoliniu, Terbiu, Disprosiu, Holmiu, Erbiu, Tuliu, Iterbiu și Lutețiu.
O proprietate importantă a pământurilor rare este contracția lantanidelor, care se referă la scăderea progresivă a dimensiunii atomilor de la Lantan la Lutețiu. Acest lucru influențează aplicațiile sale în industrie, deoarece permite ca unele dintre aceste elemente să fie ușor încorporate în structurile cristaline ale altor materiale, îmbunătățindu-le proprietățile fizice.
În plus, pământurile rare sunt recunoscute pentru proprietățile lor magnetice. Aliajele de neodim, fier și bor (NdFeB) sunt esențiale în fabricarea magneți permanenți, utilizat în dispozitivele electronice portabile, cum ar fi căștile și hard disk-urile.
Clasificarea pământului rar
Elementele pământurilor rare sunt împărțite în două grupe în funcție de greutatea lor atomică: pământ rar ușor y pământ rar greu. Această clasificare este importantă și din punct de vedere industrial, deoarece elementele mai grele tind să fie mai rare și, prin urmare, mai valoroase.
pământuri rare ușoare
În cadrul acestui grup se regăsesc următoarele elemente:
- Lantan (The)
- ceriu (Ce)
- Praseodimiu (Pr)
- Neodim (Nd)
- Prometiu (pm)
- Samariul (Sm)
Lantanul, de exemplu, este utilizat la fabricarea ochelari optici speciali și pentru a îmbunătăți maleabilitatea oțelului. Neodimul, la rândul său, a devenit esențial în industria de magneti de mare putere și motoare ale diferitelor dispozitive electronice.
Pământuri rare grele
Acest grup include următoarele elemente:
- Europiu (UE)
- Gadoliniu (Gd)
- Terbiu (Tb)
- Disprosiu (Dy)
- Holmiu (Ho)
- Erbiu (Er)
- Tulio (Tm)
- Iterbiu (Yb)
- Lutețiu (Lu)
Aceste elemente au aplicații mai specializate. Europiul, de exemplu, este esențial în fabricarea afișaje de înaltă definiție și becurile LED, în timp ce disprosium și terbiu sunt necesare pentru fabricarea magneți de pământ rar care trebuie să funcționeze stabil la temperaturi ridicate, precum cele folosite la motoarele de mașini electrice.
Aplicații industriale și casnice ale pământurilor rare
Aplicațiile pământurilor rare sunt foarte variate și acoperă mai multe industrii:
- Electronice de consum: Pământurile rare sunt esențiale pentru fabricarea telefoane mobile, computere, tablete, ecrane de înaltă definiție și hard disk. Neodimul este folosit pentru fabricare magneți ușori și puternici, folosit în căști și difuzoare.
- Energie regenerabila: Datorită proprietăților lor magnetice și de stocare a energiei, elemente precum terbiul și disproziul sunt esențiale în turbine eoliene și fabricarea de baterii cu hidrură metalică utilizat la vehiculele hibride și electrice.
- Sectorul medical: Gadoliniul este utilizat în agenţi de contrast pentru imagistica prin rezonanță magnetică și raze X, în timp ce samariul este folosit în radioterapie pentru tratamentul cancerului.
Geopolitica pământurilor rare
Una dintre cele mai mari provocări cu pământurile rare este că producția lor este puternic concentrată în câteva țări, cu China lider în extracția mondială. Se estimează că China produce aproximativ 95% din pământurile rare ale lumii, dându-i o putere mare pe piețele globale.
În trecut, China și-a folosit poziția dominantă pentru a impune restricții la exportul de pământuri rare, ceea ce a dus la tensiuni comerciale, în special cu țări cu cerere tehnologică ridicată precum Statele Unite și Japonia. Drept urmare, guvernul Statelor Unite și Uniunea Europeană investesc în cercetare și dezvoltare de forme de recicla materialele deja folosite pentru a-și reduce dependența de aceste elemente și a-și diversifica sursele de aprovizionare.
La începutul anului 2023, Suedia a anunțat descoperirea celui mai mare zăcământ de pământuri rare în Europa, care a fost primit cu optimism de Uniunea Europeană, care încearcă să-și reducă dependența de importurile din China.
Controlul asupra pământurilor rare a devenit un element strategic cheie în războiul comercial între Statele Unite și China, în special în ceea ce privește fabricarea de tehnologii militare avansate precum avioanele de luptă și rachetele ghidate.
Viitorul pământurilor rare evoluează constant, iar cererea va continua să crească pe măsură ce nevoia de tehnologii mai avansate și mai ecologice crește.
Pământurile rare, în ciuda numelui lor, nu sunt atât de rare, dar extracția și prelucrarea lor sunt complexe și, în multe cazuri, sunt concentrate în țări precum China, ceea ce complică achiziția lor. Ele sunt elemente cheie pentru a merge către un viitor tehnologic și durabil.