Sjeldne jordelementer , ethvert medlem av gruppen av kjemiske grunnstoffer som består av tre grunnstoffer i gruppe 3 (skandium [Sc], yttrium [Y] og lantan [La]) og den første utvidede raden av elementer under hoveddelen av det periodiske systemet (cerium [Ce] gjennom lutetium [Lu]). Elementene cerium gjennom lutetium kalles lanthanider, men mange forskere kaller også disse elementene sjeldne jordarter, selv om de er feil.
årsaken til den franske og indiske krigen
De sjeldne jordarter er generelt treverdige elementer, men noen få har andre valenser. Cerium, praseodymium og terbium kan være tetravalent; samarium, europium og ytterbium, derimot, kan være toverdige. Mange innledende vitenskapelige bøker ser på de sjeldne jordene som å være så kjemisk like hverandre at de samlet kan betraktes som ett element. I en viss grad er det riktig - omtrent 25 prosent av deres bruk er basert på denne nære likheten - men de andre 75 prosent av sjelden jordbruk er basert på de unike elementene til de enkelte elementene. Videre avslører en grundig undersøkelse av disse elementene store forskjeller i deres atferd og egenskaper; f.eks. smeltepunktet til lantan, prototype element av lantanidserien (918 ° C, eller 1684 ° F), er mye lavere enn smeltepunktet for lutetium, det siste elementet i serien (1663 ° C, eller 3.025 ° F). Denne forskjellen er mye større enn den som finnes i mange grupper i periodisk tabell; smeltepunktene til kobber, sølv og gull varierer bare omtrent 100 ° C (180 ° F).
Navnet sjeldne jordarter i seg selv er en feilnavn. Da de ble oppdaget på 1700-tallet, ble de funnet å være en komponent av komplekse oksider, som ble kalt jord på den tiden. Videre disse mineraler syntes å være knappe, og dermed ble disse nylig oppdagede elementene kalt sjeldne jordarter. Egentlig er disse elementene ganske mange og finnes i mange brukbare innskudd over hele verden. De 16 naturlig forekommende sjeldne jordene faller inn i den 50. persentilen av elementære overflod. Ved begynnelsen av det 21. århundre, Kina hadde blitt verdens største produsent av sjeldne jordelementer. Australia, Brasil, India , Kasakhstan, Malaysia , Russland, Sør-Afrika og USA ekstraherer og foredler også betydelige mengder av disse materialene.
Mange mennesker skjønner ikke den enorme innvirkningen sjeldne jordartselementer har på hverdagen, men det er nesten umulig å unngå et stykke moderne teknologi som ikke inneholder noen. Selv et produkt så enkelt som en lettere flint inneholder sjeldne jordarter. Deres gjennomgripende evne er eksemplifisert av den moderne bilen, en av de største forbrukere av sjeldne jordprodukter. Dusiner av elektriske motorer I en typisk bil, i tillegg til høyttalerne til lydsystemet, bruker du neodym-jern-bor permanente magneter. Elektriske sensorer benytter yttria-stabilisert zirkoniumoksid for å måle og kontrollere oksygeninnholdet i drivstoffet. Treveiskatalysatoren er avhengig av ceriumoksider for å redusere nitrogen oksider til nitrogengass og oksyderer karbonmonoksid til karbondioksid og uforbrente hydrokarboner til karbondioksid og vann i eksosproduktene. Fosforer i optiske skjermer inneholder yttrium-, europium- og terbiumoksider. Frontruten, speilene og linsene er polert med ceriumoksider. Til og med bensin eller diesel som driver kjøretøyet ble raffinert ved hjelp av sjeldne jordkrevende katalysatorer som inneholder oksider av lantan, cerium eller blandede jordarter. Hybride biler drives av et oppladbart nikkel – lanthanmetallhydridbatteri og en elektrisk trekkmotor med permanente magneter som inneholder sjeldne jordarter. I tillegg moderne medier og kommunikasjonsenheter - mobiltelefoner, TV-er og datamaskiner - alle bruker sjeldne jordarter som magneter for høyttalere og harddisker og fosfor for optiske skjermer. Mengden sjeldne jordarter som er brukt er ganske små (0,1–5 vektprosent, bortsett fra permanente magneter, som inneholder ca. 25 prosent neodym), men de er kritiske, og noen av disse enhetene fungerer ikke like bra, eller vil være betydelig tyngre, hvis ikke det var for de sjeldne jordene.
Selv om de sjeldne jordarter har eksistert siden jordens dannelse, kom deres eksistens ikke til syne før på slutten av 1700-tallet. I 1787 oppdaget den svenske hærløytnanten Carl Axel Arrhenius en unik svart mineral i et lite steinbrudd i Ytterby (en liten by i nærheten av Stockholm). Dette mineralet var en blanding av sjeldne jordarter, og det første individuelle elementet som ble isolert var cerium i 1803.
Historien til de enkelte sjeldne jordelementene er både kompleks og forvirret, hovedsakelig på grunn av deres kjemiske likhet. Mange nyoppdagede grunnstoffer var ikke ett element, men blandinger av så mange som seks forskjellige sjeldne jordarter. Videre var det påstander om å oppdage et stort antall andre elementer, som skulle være medlemmer av serien med sjeldne jordarter, men som ikke var det.
Det siste naturlig forekommende sjeldne jordelementet (lutetium) ble oppdaget i 1907, men forskning på kjemi av disse elementene var vanskelig fordi ingen visste hvor mange ekte sjeldne jordarter som fantes. Heldigvis i 1913–14 undersøkelsen av dansk fysiker Niels Bohr og engelsk fysiker Henry Gwyn Jeffreys Moseley løste denne situasjonen. Bohrs teori om hydrogenatomet gjorde det mulig for teoretikere å vise at bare 14 lantanider eksisterer. Moseleys eksperimentelle studier bekreftet eksistensen av 13 av disse elementene og viste at det 14. lantanidet må være element 61 og ligge mellom neodym og samarium.
På 1920-tallet var søket etter element 61 intenst. I 1926 hevdet grupper av forskere ved University of Florence, Italia og ved University of Illinois å ha oppdaget element 61 og kalt henholdsvis elementet florentium og illinium, men deres påstander kunne ikke verifiseres uavhengig. Furoren til disse påstandene og motkravene døde etter hvert i 1930. Først i 1947, etter fisjonen av uran, ble element 61 definitivt isolert og kåret til promethium av forskere ved US Atomic Energy Commission 's Oak Ridge National Laboratory i Tennessee. . (Mer detaljer om oppdagelsen av de enkelte elementene finnes i artiklene om disse elementene.)
I løpet av de 160 årene med oppdagelsen (1787–1947), var separasjonen og rensingen av de sjeldne jordelementene en vanskelig og tidkrevende prosess. Mange forskere brukte hele livet på å skaffe seg en 99 prosent ren sjelden jord, vanligvis ved fraksjonell krystallisering, som bruker de små forskjellene i løselighet av et sjeldent jord salt i en vandig løsning sammenlignet med et nabolantanidelement.
Fordi sjeldne jordartselementer ble funnet å være fisjonsprodukter av splitting av et uranatom, gjorde den amerikanske atomenergikommisjonen en stor innsats for å utvikle nye metoder for å skille de sjeldne jordelementene. Imidlertid publiserte Gerald E. Boyd og kollegaer ved Oak Ridge National Laboratory og Frank Harold Spedding og kolleger ved Ames Laboratory i Iowa samtidig i 1947 resultater som viste at ionebytteprosesser ga en mye bedre måte å skille de sjeldne jordene på.
Copyright © Alle Rettigheter Reservert | asayamind.com
