Je kovová, ale snadno se řeže nožem?
Draslík Draslík. je to stříbřitě bílý kov, který je dostatečně měkký, aby se dal s malou silou řezat nožem.
Pokud potřebujete dělat hodně rovných řezů, kupte si nůžky na plech, jako jsou ty na obrázku. Kov se s nimi stříhá téměř stejně snadno jako nůžkami papír. Dlouhé čepele usnadňují přímé řezání a zanechávají hladký okraj. Během řezání se jedna strana plechu zvedne a projde spodní čelistí.
Těžba kovů vzácných zemin ve světě
Lídrem ve výrobě kovů vzácných zemin je Čína. V zemi se ročně vytěží přibližně 100 000 tun čistých prvků, což je více než polovina celosvětového množství. Většina rezervací se nachází v oblasti Bayan Obo.
Na druhém místě jsou USA, které se na celosvětové produkci podílejí 13 %. Navzdory tak skromnému číslu má Amerika docela působivé rezervy. Na rozdíl od mnoha jiných zemí však s rozvojem svých ložisek nespěchá a raději suroviny dováží. Výpočet je založen na vyčerpání přírodních zdrojů. Každým rokem je těchto zdrojů méně a méně, a proto jejich cena stoupá. Proto je nyní možné koupit levnější surovinu, a až přijde chvíle, bude možné prodat tu naši, ale za mnohem vyšší cenu. Vynikající hospodářská politika.
Poměrně velké zásoby kovů vzácných zemin v Rusku. Geologové odhadují, že naše země má v současnosti po Číně druhé největší zásoby kovů vzácných zemin na světě. Více než 70 % ložisek je soustředěno v Murmanské oblasti, zbytek v Republice Komi, Republice Sacha a Krasnojarském kraji. Ropa a zemní plyn jsou zatím hlavními strategickými surovinami Ruské federace. Těžební průmysl se soustředí především na tyto regiony. Čím méně jich však v budoucnu zůstane v zemi, tím důležitější bude těžba kovů vzácných zemin v Rusku.
Celosvětové zásoby kovů vzácných zemin se odhadují na 110 milionů tun. Vědci odhadují, že to představuje přibližně 80 % všech prokázaných ložisek na pevnině. Čína tvoří přibližně 48 %. Také nedávné studie naznačují, že na dně světových oceánů se nacházejí obrovské zásoby kovů vzácných zemin. 80 až 100 miliard tun.
V současné době probíhá další výzkum těchto skutečností. Pokud by se to potvrdilo, znamenalo by to pro toto odvětví skutečný průlom. Přesto je nebude možné rychle vyrobit. V současné době neexistuje technologie, která by umožňovala těžbu nerostných surovin ve velkých hloubkách. Hledání nejefektivnějšího a nejvýhodnějšího způsobu těžby ložisek vzácných zemin pod vodou může trvat desítky let.
Čína je významným hráčem na trhu s kovy vzácných zemin, jak bylo uvedeno výše. Téměř všechny ostatní národy jsou na něm závislé. To umožňuje diktovat podmínky a hrozí tzv. surovinová válka. Tento termín se v poslední době stal velmi populárním. Za tento vliv ve světové politice lobbovalo mnoho velkých vývozců nerostných surovin.
Vyspělé země se proto snaží zbavit závislosti na surovinách a vyvíjet alternativní druhy materiálů. Ještě před osmi lety pokrývala čínská produkce kovů vzácných zemin až 97 % světového trhu. Za pouhých sedm let se jí podařilo získat zpět přibližně 40 % z této částky. V blízké budoucnosti však nelze předpokládat další pokračování tohoto procesu. Čína bude mít pravděpodobně dalších 10-15 let přibližně 60% podíl na trhu.
Kovy vzácných zemin
Skupina prvků vzácných zemin (REE) zahrnuje skupinu 14 prvků s čísly od 58 (cer) do 71 (lutecium), které se nacházejí v 6. periodě D. И.Mendělejevův seznam nejdůležitějších prvků na světě za lanthanem a podobnými vlastnostmi. Proto se do této skupiny obvykle zařazuje lanthan a prvky se označují jako lanthanoidy Ln (t. е. podobný lanthanu). Kromě toho jsou lanthanoidy chemickými anology lanthanu. Prvky skupiny III skandium a yttrium. Ty jsou svými vlastnostmi lanthanoidům bližší než skandium a obvykle je v minerálech doprovázejí[9]. Lanthanoidy mají podobné fyzikálně-chemické vlastnosti. To je dáno zvláštnostmi struktury jejich elektronových obalů: s rostoucím jaderným nábojem (zvyšujícím se pořadovým číslem) je struktura obou vnějších elektronových hladin v atomech lanthanoidů stejná, protože přechod z jednoho prvku do druhého je vyplněn elektrony nejhlubší elektronové hladiny 4/ (tab. 3).9). Maximální možný počet elektronů na /-úrovni, který je 14, určuje počet prvků v rodině lanthanoidů.
V normálním stavu nemají atomy lanthanoidů (s výjimkou gadolinia a lutecia) na větvi M žádné elektrony (viz obr. 1). Tabulka.9). Přechod elektronu z hladiny 4/ na hladinu 5d však vyžaduje malý výdej energie. Charakteristický stupeň oxidace (3) v rodině lanthanoidů je způsoben přenosem jednoho elektronu z úrovně 4/ na úroveň SD. V tomto případě jsou do valenční vazby zapojeny dva vnější elektrony 6s slupky a jeden elektron 5d slupky. U některých lanthanoidů se kromě oxidačního stavu 3 vyskytuje také oxidační stav 4 nebo 2. Tyto „anomální“ valence jsou způsobeny rozdíly ve vazebné síle elektronů na hladině 4/ v závislosti na jejich počtu.
Síla elektronové vazby se zvyšuje, když je hladina 4/ zaplněna z poloviny (až sedmi elektrony) nebo když je zcela zaplněna až 14 elektrony. Nejstabilnější konfigurace 4/úrovně je tedy charakterizována gadoleskalovými atomy pro trimr a lutecium. Oxidační stupeň 4 je pozorován u ceru a praseodymu (první /elektrony snadno přecházejí na hladinu srf) a u terbia a dysprosia po gadoliniu. Oxidační stupeň 2 se vyskytuje u samaria, europia a ytterbia, t. е. v prvcích s počtem elektronů na /hladině blížícím se 7 nebo 14.
Lanthanoidy (prvky vzácných zemin) se dělí na dvě podskupiny: cer [(La), Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu] a yttrium [Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tu]. Yb, Lu, (Y)]. Toto rozdělení bylo nejprve založeno na rozdílu v rozpustnosti dvojsulfátů, které lanthanoidy tvoří se sírany sodnými nebo draselnými. Následně byla zjištěna periodicita ve změnách některých vlastností v rámci rodiny lanthanoidů, která odpovídá jejich rozdělení na dvě podskupiny.
V obou podskupinách tedy dochází k přibližně stejným změnám stability valenčních stavů a také ke změně zbarvení iontů: zbarvení roztoků třínabitých iontů prvních sedmi prvků se blíží zbarvení dalších sedmi iontů v opačném pořadí (tabulka. 9). Změna magnetických vlastností tří nabitých iontů má rovněž periodický charakter.
Na rozdíl od výše uvedených vlastností se některé vlastnosti prvků průběžně mění. S rostoucím pořadovým číslem se tedy neustále zmenšují poloměry atomů a iontů (viz např. poloměry iontů). Tabulka. 9). Tento jev, nazývaný „lanthanoidová kontrakce“, vysvětluje postupný pokles bazicity prvků od ceru po lutecium a vysvětluje rozdíl v rozpustnosti lanthanoidových solí a stabilitě jejich komplexních sloučenin.
Krátká poznámka k historii objevu lanthanoidů
Historie objevování REE je složitá. Zpočátku se směsi oxidů lanthanoidů („zemin“) izolované z minerálů považovaly za jeden prvek. První „yttriumzemě“ objevil finský chemik Gadoln v roce 1794. V minerálu nalezeném ve Švédsku (poblíž Itterby), později nazvaném gadolinit. O několik let později, v roce 1803, byl přejmenován na yttrium. Němec Klaproth a Švéd Berzelnus identifikovali novou „cerovou zeminu“ z „těžkého kamene bastnaise“. Dlouhou dobu se yttrium a cer považovaly za identické. Následně byly v průběhu 100 let objeveny a izolovány všechny lanthanoidy kromě prvku s pořadovým číslem 61 z yttria a ceru. Ten, který se ukázal být radioaktivní, byl izolován až v roce 1947. Marinsky et al. ze štěpných fragmentů uranu v jaderném reaktoru a nazvali ho prometrium.
Přestože objev lanthanoidů byl dokončen na počátku 20. století, v roce 1803 to bylo až v roce 1963., Mnohé z nich nebyly izolovány v dostatečně čisté formě a byly málo prozkoumány. V 50. letech byly vyvinuty účinné průmyslové metody separace lanthanoidů. V současné době se všechny lanthanoidy získávají nejen jako čisté sloučeniny, ale také jako čisté kovy.
Lanthanoidy. Stříbřitě bílé kovy. Některé z nich mají mírně nažloutlou barvu (např. praseodym a neodym).
Prvky cerné podskupiny mají nižší teploty tání než prvky yttriové podskupiny. Samarium, europium a ytterbium, které mají valenci 2, mají výrazně nižší teploty varu než ostatní lanthanoidy. Je třeba upozornit na vysoké průřezy záchytu tepelných neutronů gadolinia, samaria a europia (tab. 10).
Lanthanoidy vysoké čistoty jsou tvárné a snadno se deformují (kováním, válcováním). Mechanické vlastnosti jsou silně závislé na množství nečistot, zejména prvků jako kyslík, síra, dusík a uhlík. Hodnoty časové odolnosti a modulu pružnosti kovů podskupiny yttria (s výjimkou ytterbia) jsou vyšší než u kovů podskupiny ceru.
Všechny lanthanoidy a lanthan jsou paramagnetické, některé z nich (gadolinium, dysprosium, holmium) vykazují feromagnetické vlastnosti. a-lanthan přechází do supravodivého stavu při 4,9 K, /3-lanthan při 5,85 K. U ostatních lanthanoidů nebyla supravodivost zjištěna ani při teplotách nižších než desetina stupně Kelvina.
Lanthanoidy jsou vysoce reaktivní. Tvoří silné oxidy, halogenidy, sulfidy, reagují s vodíkem, uhlíkem, uhlovodíky, oxidem uhelnatým a oxidem uhličitým, dusíkem, fosforem. Kovy se rozkládají ve vodě (za studena pomalu, za tepla snadněji) a jsou snadno rozpustné v kyselině chlorovodíkové, sírové a dusičné. při teplotách nad 180. Při teplotě 200 °C kovy na vzduchu rychle oxidují.
Oxidy lanthanoidů jsou chemicky odolné a taví se při vysokých teplotách. Xe02 tedy taje při teplotě kolem 2500 °C, La203. nad 2000 °C.
Hydroxidy lanthanoidů 1m(OH)m mají zásaditý charakter n nerozpustné ve vodě a zásadách. S poklesem bazicity u řady lanthanoidů od ceru po lutecium klesá pH počátku sedimentace hydroxidů ze 7,82 u ceru na 6,82 u lutecia.
Kovy vzácných zemin
Skupina prvků vzácných zemin (REE) zahrnuje skupinu 14 prvků s čísly od 58 (cer) do 71 (lutecium), které jsou uspořádány v 6. periodě D. И.Lanthan a lanthanu podobné kovy z Mendělejevova období. Proto se do této skupiny obvykle zařazuje lanthan a prvky se nazývají lanthanoidy Ln (t. е. podobný lanthanu). Kromě toho se k lanthanoidům přidávají chemické anology lanthanu. Prvky skupiny 3 skandium a yttrium. Ten je svými vlastnostmi lanthanoidům bližší než skandium a obvykle je v minerálech doprovází[9]. Fyzikálně-chemickými vlastnostmi jsou si lanthanoidy navzájem podobné. To je dáno zvláštnostmi struktury jejich elektronových obalů: s růstem náboje jádra (zvyšováním pořadového čísla) je struktura obou vnějších elektronových hladin atomů lanthanoidů stejná, protože přechod z jednoho prvku do druhého je vyplněn elektrony hluboko ležící elektronické hladiny 4/ (tab.9). Maximální možný počet elektronů na /úrovni, 14, určuje počet prvků v rodině lanthanoidů.
V normálním stavu nemají atomy lanthanoidů (s výjimkou gadolinia a lutecia) žádné elektrony na slupce M (srov. tabulka.9). Přenos elektronu z hladiny 4/ na hladinu 5d však vyžaduje malý výdej energie. Charakteristický stupeň oxidace (3) je u lanthanoidů způsoben přenosem jednoho elektronu z úrovně 4/ na úroveň SD. V tomto případě se valenční vazby účastní dva vnější elektrony slupky 6s a jeden elektron slupky 5d. U některých lanthanoidů se kromě oxidačního stavu 3 vyskytují také oxidační stavy 4 a 2. Tyto „anomální“ valence jsou způsobeny rozdíly ve vazebné síle elektronů na úrovni 4/ v závislosti na jejich počtu.
Síla vazby elektronů se zvyšuje, když je hladina 4/ zaplněna z poloviny (až sedm elektronů) nebo když je zcela zaplněna na 14 elektronů. Proto je nejstabilnější konfigurace hladiny 4/ charakterizována atomy gadolesku pro trimr a lutecium. Oxidační stupeň 4 se vyskytuje u ceru a praseodymu (první /-elektrony snadno přecházejí na úroveň Srf) a u terbia a dysprosia po gadoliniu. Oxidační stupeň 2 je pozorován u samaria, europia a ytterbia, t. е. u prvků s počtem elektronů na /hladině blízkým 7 nebo 14.
Lanthanoidy (prvky vzácných zemin) se dělí na dvě podskupiny: cer [(La), Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu] a yttrium [Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tu]. Yb, Lu, (Y)]. Toto rozdělení bylo zpočátku založeno na rozdílné rozpustnosti podvojných síranů, které lanthanoidy tvoří se sírany sodnými nebo draselnými. Následně byla zjištěna periodicita ve změnách některých vlastností v rámci rodiny lanthanoidů, která odpovídá jejich rozdělení na dvě podskupiny.
V obou podskupinách tedy dochází k přibližně analogickým změnám ve stabilitě valenčních stavů i v zabarvení iontů: zabarvení roztoků třínabitých iontů prvních sedmi prvků se blíží zbarvení následujících sedmi iontů v opačném pořadí (tabulka. 9). Změna magnetických vlastností tří nabitých iontů má také periodický charakter.
Na rozdíl od výše uvedených vlastností se některé vlastnosti prvků průběžně mění. Poloměry atomů a iontů se tedy s rostoucím pořadovým číslem plynule zmenšují (viz obr. 1). tabulka. 9). Tento jev, nazývaný „lanthanoidová komprese“, vysvětluje postupný pokles bazicity prvků od ceru k luteciu a určuje rozdíly v rozpustnosti lanthanoidových solí a stabilitě jejich komplexních sloučenin.
Stručný pohled do historie objevů lanthanoidů
Historie objevování REE je složitá. Zpočátku byly směsi oxidů lanthanoidů („zemin“), izolované z minerálů, považovány za jeden prvek. „Zeminy yttria“ byly poprvé objeveny finským chemikem Gadolnem v roce 1794. V minerálu nalezeném ve Švédsku (poblíž Itterby), později nazvaném gadolinit. O několik let později, v roce 1803, se historie objevu REE. Němec Claproth a Švéd Berzelnus současně izolovali nový „ceritový základ“ z „těžkého kamene bastnaise“. Yttrium a cer byly dlouho považovány za identické. Během následujících 100 let byly všechny lanthanoidy, kromě prvku s pořadovým číslem 61, objeveny a izolovány z yttria a ceru. Ten, který se ukázal být radioaktivní, byl izolován až v roce 1947. Marinsky et al. ze štěpných fragmentů uranu v jaderném reaktoru a nazývá se prométium.
Ačkoli byl objev lanthanoidů dokončen na počátku 20. století, v době, kdy byly lanthanoidy., Mnohé z nich nebyly izolovány v dostatečně čisté formě a byly jen málo studovány. V 50. letech byly vyvinuty účinné průmyslové metody separace lanthanoidů. V současné době se všechny lanthanoidy získávají nejen jako čisté sloučeniny, ale také jako čisté kovy.
Lanthanoidy. Stříbrnobílé kovy. Některé z nich mají mírně nažloutlou barvu (např. praseodym a neodym).
Teploty tání prvků podskupiny cerne jsou nižší než teploty tání prvků podskupiny yttrium. Je pozoruhodné, že samarium, europium a ytterbium, které mají valenci 2, mají teploty varu mnohem nižší než ostatní lanthanoidy. Všimněte si vysokých průřezů záchytu tepelných neutronů gadolinia, samaria a europia (tabulka 1). 10).
Lanthanoidy vysoké čistoty jsou kujné a snadno se deformují (kování, válcování). Mechanické vlastnosti jsou silně závislé na množství nečistot, zejména kyslíku, síry, dusíku a uhlíku. Hodnoty časové odolnosti a modulu pružnosti kovů s obsahem yttria (s výjimkou ytterbia) jsou vyšší než u kovů s obsahem ceru.
Všechny lanthanoidy a lanthan jsou paramagnetické, některé z nich (gadolinium, dysprosium, holmium) vykazují feromagnetické vlastnosti. a-lanthanum vstupuje do supravodivého stavu při 4,9 K, /3-lanthanum při 5,85 K. U ostatních lanthanoidů nebyla supravodivost zjištěna ani při teplotách nižších než desetina stupně Kelvina.
Lanthanoidy jsou vysoce chemicky reaktivní. Tvoří silné oxidy, halogenidy, sulfidy, reagují s vodíkem, uhlíkem, uhlovodíky, oxidem uhelnatým a oxidem uhličitým, dusíkem, fosforem. Kovy se rozkládají ve vodě (za studena pomalu, za tepla rychleji) a jsou snadno rozpustné v kyselině chlorovodíkové, sírové a dusičné. Při teplotách nad 180 °C. Při teplotě 200 °C kovy na vzduchu rychle oxidují.
Oxidy lanthanoidů jsou chemicky odolné a tají při vysokých teplotách. Takto se Се02 taví při teplotě přibližně 2500 °C, La203 při teplotě přibližně 2200 °C. nad 2000 °C.
Hydroxidy lanthanoidů 1m(OH)n mají zásaditou povahu a jsou mírně rozpustné ve vodě a zásadách. V důsledku snížení bazicity u řady lanthanoidů od ceru po lutecium klesá pH na počátku srážení hydroxidů ze 7,82 u ceru na 6,82 u lutecia.
Prvky a minerály vzácných zemin
Vzácné zeminy jsou nejdůležitějšími a nejdražšími součástmi magnetických, optických a elektronických zařízení vyráběných v obranném a leteckém průmyslu: bezpilotní letouny, řízené střely, laserem naváděné satelity atd.д. Říká se jim „vitamíny průmyslu“. Protože tyto kovy, i když v malém množství, se používají v základních materiálech a procesech.
Zelená kniha IUPAC (Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou chemii) uvádí seznam 17 prvků vzácných zemin. Jedná se o:
V průmyslu se pro prvky vzácných zemin používají běžné zkratky:
Kde se nacházejí v periodické soustavě
Prvky vzácných zemin, přeložené prvky vzácných zemin
7-71: lanthan až lutecium, plus yttrium, 9, skandium, 1
Lehké prvky vzácných zemin, přeložit jako lehké prvky vzácných zemin
7-62: od lanthanu po samarium
Těžké prvky vzácných zemin
3-71: od europia po lutecium, plus yttrium
Tyto prvky jsou seskupeny kvůli podobným vlastnostem. Tvoří jednoduché látky s následujícími vlastnostmi
- Stříbrná nebo šedá s výrazným kovovým leskem;
- poddajné a měkké;
- Aktivní, zejména při zvýšených teplotách nebo jemném mletí.
Kovy vzácných zemin mají určité rozdíly, a proto se používají k různým aplikacím. Zde je stručný popis.
Cenné vlastnosti kovu a jeho sloučenin
Žáruvzdornost, zvyšuje pevnost materiálů, zvyšuje luminiscenci
Zvyšuje tepelnou odolnost a trvanlivost materiálů, zlepšuje kvalitu luminiscence
Urychluje praskání ropy, zvyšuje tažnost, tepelnou odolnost a chemickou stabilitu materiálů
Zvyšuje elektrickou vodivost a tažnost kovů, dodává sklu narůžovělý odstín, katalyzátor
Zlepšuje vlastnosti supravodičů a slitin, dodává sklu světle zelenou barvu, používá se v laserech a při výrobě pigmentů
Zlepšuje kvalitu skla a slitin, rozpouští plutonium, zvyšuje kontrast a používá se v magnetech, laserech a zářičích
schopné luminiscence, používané v atomových bateriích, reaktorových tyčích, pro ionizaci vzduchu
Zlepšuje vlastnosti jader jaderných reaktorů, magnetů, skla pohlcujícího infračervené záření, žáruvzdorných materiálů
Vylepšuje mikročipy, paměťové karty, supravodiče, slitiny a keramiku
Silné paramagnetické vlastnosti pro velmi nízké teploty, používané v polovodičích a rentgenových přístrojích
Nezbytné pro výkonné magnety a ultrazvukové zářiče, katalyzátor v oxidačních reakcích
Dodává magnetům supravodivé vlastnosti, používá se v laserech, aktivuje luminofory
Zlepšuje kvalitu optických vláken, magnetických slitin, skla a speciální keramiky
Používá se v laserech, magnetických médiích, defektoskopii, diagnostických přístrojích
Zlepšuje termoelektrické a magnetické vlastnosti materiálů, odlehčuje polovodiče
Zvyšuje výkon magnetu, supravodivost a tepelnou odolnost
Z hlediska těžby se však skutečně jedná o vzácné zeminy. Protože se často nevyskytují v koncentrované a cenově výhodné formě.
Jak se vzácné kovy liší od vzácných zemin
Kromě vzácných zemin existuje další skupina vzácných kovů. Celkem jich je 18, z toho 4 takové kovy lze po obohacení získat jako koncentráty: berylium, niob, lithium, tantal. Dalších 14 se nazývá stopové složky nebo rozptýlené vzácné kovy.
Vzácné kovy se od sebe výrazně liší objemem výroby a použitím.
Kolik tun se přibližně ročně vyrobí na celém světě?
Ve formě karbidu pro stavebnictví, brusiva, slitiny v jaderných reaktorech
Sklo, odlitky, keramika, baterie do elektromobilů, léky
Slitiny s olovem a dalšími kovy k výrobě léků
Sklo, pigmenty, kopírky, léčiva, hnojiva, solární články
Pyrotechnika, supravodiče, protézy, zubní implantáty, skleněné výrobky, kubický zirkon
Kondenzátory pro elektroniku, slitiny pro letecké turbíny, lékařské implantáty
Displeje z tekutých krystalů, dotykové obrazovky, ploché obrazovky, chytré telefony, počítače
Jaderné reaktory, naváděcí systémy, satelitní zařízení, rentgenové přístroje, vyfukovací formy
Slitiny, solární články, polovodiče
Infračervená a vláknová optika, solární články, japonské PET lahve
Polovodiče, lasery, LED diody, mikroobvody, bezpečná náhrada rtuti
Tekutiny, elektrolyty, měřicí přístroje
Elektromobily a hybridní automobily, halogenidové výbojky
Letecké motory, rakety, bezolovnatý vysokooktanový benzín, rentgenové paprsky, záblesková fotografie, léčba nádorů
Baterie, dobíjecí baterie, antikorozní nátěry
Thallium je rovněž vzácný kov.
Minerály vzácných zemin se označují jako minerály vzácných zemin. První takový minerál byl objeven v dole poblíž švédské vesnice Itterby. Skládá se ze směsi vzácných zemin ytterbia, ceru a dalších méně cenných prvků.
Přední světový zdroj REE. tyto minerály:
- Bastnaesit. produkuje lanthan, yttrium a cer, lokalita Mountain Pass v Kalifornii, Bayan Obo v Číně;
- monazit je zdrojem ceru, praseodymu a gadolinia; naleziště v Austrálii, USA, Číně, Brazílii, Krasnoufimsku (Sverdlovská oblast);
- loparit. hlavně cer-lanthan, v menší míře neodym a promethium, nalezený v Karélii, ve vesnici Lovozero, v Pribajkalí, v Tuvě
- lateritové iontově adsorpční jíly. výtěžek yttria, dysprosia, gadolinia, neodymu, ložiska v Číně, na Madagaskaru, malé ložisko v Přímořském kraji.
Kovy, které tvoří skupinu vzácných zemin
Skupina vzácných zemin zahrnuje tyto prvky
- Skandium. 21. prvek periodické soustavy prvků. Pojmenován podle Skandinávského poloostrova, kde byl poprvé objeven.
- Yttrium. 39. prvek systému. Její název je odvozen od naleziště kovů ve švédské vesnici Itterby. Několik dalších prvků této skupiny později získalo jména tak či onak spojená s tímto nalezištěm.
- Lanthan. Jedná se o 57. prvek, jehož název pochází z řeckého slova „tajný“.
- Cer. prvek 58. Pojmenováno po Ceres, římské bohyni plodnosti a úrody.
- Praseodym. 59. prvek. Ve své spektrální analýze obsahuje zelené světlo, a proto dostal svůj latinský název „zelené dvojče“. Byl součástí didymu spolu s neodymem, odtud jeho název „dvojče“.
- Neodym. 60. prvek, který nese latinský název „nové dvojče“.
- Promethium. 61. prvek, pojmenovaný na počest starořeckého hrdiny Prométhea, který dal lidem oheň. Tento prvek byl izolován při umělém štěpení uranu.
- Samarium. 62. prvek. Byl izolován z minerálu samarxit, odtud jeho název.
- Europium. 63. prvek. Je pojmenována po bohyni Evropy.
- Gadolinium. 64. prvek. Její název je spojen s vědcem, který byl průkopníkem skupiny kovů vzácných zemin, Johanem Gadolinem.
- Terbium. 65. prvek, který dostal své jméno podle názvu naleziště, kde byl poprvé objeven. Itterby, které se nachází ve Švédsku.
- Dysprosium. 66. prvek, což latinsky znamená „těžko dosažitelný“.
- Holmium. 67. prvek, pojmenovaný podle města Stockholm.
- Erbium. 68. prvek. Jeho název je odvozen od místa zvaného Itterby ve Švédsku.
- Tulium. 69. prvek, pojmenovaný podle starého skandinávského jména.
- Ytterbium. 70. prvek, jehož název opět souvisí se švédskou vesnicí Itterby a jejím nalezištěm.
- Lutecium. 71. prvek, který je pojmenován podle starého názvu Paříže.
Prvky od prvku 57 se nazývají kovy lanthanové řady.
Věda pro život: 7 nejcennějších a nejdražších kovů na Zemi
V dnešní Mendělejevově tabulce je ze 118 chemických látek více než 90 různých kovů. Povíme vám o nejdražších kovech na Zemi, kde se používají a kde se těží.
Některé kovy jsou běžné, není příliš obtížné je těžit a nejsou příliš drahé, například nejběžnější kov hliník. Existují však i vzácné kovy, včetně.ч. jako jsou ty, které se těží výhradně v laboratorních podmínkách. Cena za gram těchto kovů může dosáhnout milionů dolarů, píše nauka.boltai.com.
Je to poměrně vzácný kov, ale není příliš drahý. Byl objeven v roce 1863 a je součástí rud zinku, olova, mědi a cínu. V čisté formě je to bílý a velmi lesklý kov, který lze snadno roztavit a řezat běžným nožem. Největšími dodavateli india jsou Čína, Jižní Korea a Japonsko, které ročně vyprodukují několik set tun tohoto kovu.
Indium se hojně používá v elektronice a automobilech. Za druhé světové války se používal jako kov v ložiskách leteckých motorů.
Stříbro je lidstvu známo již od starověku. V přírodě se vyskytuje jako čistý kov i jako sloučenina v jiných kovových rudách. Stříbro je velmi kujný, stříbřitě bílý kov. Největšími producenty jsou Čína, Kanada a USA, které ročně vytěží přibližně 22 tun tohoto kovu.
I přes svou vysokou hodnotu se stříbro používá v mnoha průmyslových odvětvích. Používá se v elektronice, zubním lékařství, špercích a mincích. Předpokládá se, že stříbro brání šíření bakterií a že samotný kov je bezpečný. Vždy je po nich velká poptávka, proto je jejich cena poměrně vysoká.
Kovové iridium bylo objeveno v roce 1803 a získává se především z platinových rud. Má bílou barvu a velmi vysoký bod tání 2466 °C. Iridium je odolné vůči korozi a kyselinám, což z něj činí nejodolnější kov na světě. Za největšího dodavatele iridia je považována Jihoafrická republika, kde se ho ročně vytěží přibližně jedna tuna.
Čisté iridium se nepoužívá, obvykle se přidává k platině. Slitina iridia a platiny je ideální pro výrobu šperků. vypadá krásně a téměř se neopotřebovává. Iridium se používá také při výrobě chirurgických nástrojů, leteckého vybavení a elektroniky. Kov se používá také k výrobě hrotů drahých per.
Objeven v roce 1803. Palladium je velmi vzácný stříbřitě bílý kov, který se snadno taví, nematuje a nekoroduje. V přírodě je velmi vzácný, těží se hlavně z rud niklu, stříbra a mědi. Největším dodavatelem je Jihoafrická republika a malé množství se těží také v Rusku.
Palladium se hojně používá ve šperkařství. lze ho míchat se zlatem a vyrábět z něj tzv. bílé zlato. Používá se k ražbě vzácných mincí připomínajících historická data. Tento kov je žádaný také v lékařství: vyrábí se z něj součástky pro kardiostimulátory a zubní protézy.
Mnoho národů o existenci platiny nevědělo až do 16. století, ale jsou i tací, kteří tento kov používají od nepaměti. Platina je pouze legovaná s jinými kovy, ale její čistá forma je stříbřitě bílá. Stala se oblíbenou pro svůj krásný vzhled a tvárnost. Za největší dodavatele se považují Jihoafrická republika, Rusko, USA a Kanada.
Platina se používá ve šperkařství, strojírenství a při ražbě mincí. Používá se k výrobě zrcadel pro laserové aplikace. Po platině je vysoká poptávka, a proto je velmi drahá.
Člověk poznal zlato již 9 500 let před naším letopočtem. Dnes je těžba náročná na čas a úsilí, ale v minulosti se kov nacházel ve formě ingotů. Má vysokou pevnost, ale je také velmi tvárný. Největšími dodavateli zlata jsou Čína, Austrálie, Rusko a USA. Po staletí bylo zlato považováno za nejžádanější drahý kov.
Mnoho šperků je vyrobeno ze zlata. Zlato je vysoce vodivé pro elektrický proud, a proto se hojně používá při výrobě elektroniky. Velmi žádaný je také v zubním lékařství.
Vědci ji poprvé získali v roce 1950. Jedná se o nejdražší kov, protože ročně se vyrobí pouze 20-40 mikrogramů kalifornia. Celková světová zásoba je pouze 8 gramů. Kalifornium se vyrábí v jaderných reaktorech v USA a Rusku. Hlavní hodnotou kalifornia je, že gram tohoto prvku vytváří energii průměrného atomového reaktoru.
Californium se v medicíně používá k léčbě zhoubných nádorů. někdy se jiná radioterapie ukáže jako neúčinná. Kov se používá také při vědeckém výzkumu a diagnostice poškození letadel.
Trh se vzácnými zeminami
Trh se vzácnými zeminami v současné době klesá a Čína plánuje od roku 2020 omezit roční produkci na 140 000 tun, aby se pokusila opět zvýšit ceny.
Důvody poklesu cen vzácných zemin
Neodym je prvek vzácných zemin, který je v zemské kůře zastoupen přibližně stejně jako olovo a chrom, ale koncentruje se ve vysoce kvalitních rudách. V roce 1982 General Motors a japonská společnost Sumitomo zjistily, že smícháním jedné čtvrtiny hmotnosti neodymu se třemi čtvrtinami železa a bóru lze vytvořit nejvýkonnější tehdy známou skupinu supermagnetů Nd2Fe14B a že vlastnosti těchto magnetů lze dále zlepšit přidáním stopových množství dalších kovů vzácných zemin. praseodymu plus dysprosia nebo dražšího terbia.
Čína s velkým množstvím všech těchto prvků a upřednostňováním přidané hodnoty před vývozem surovin vytvořila supermagnet, jehož nízké ceny ovládly velkou část světového trhu a vyloučily konkurenci. Čína také intenzivně pokračuje ve výzkumu a vývoji, aby našla další využití pro své bohatství vzácných zemin.
Ještě v roce 2015 se Čína podílela na celosvětové produkci vzácných zemin více než 80 procenty, nyní je to přibližně 70 procent, což je nepřiměřená rovnováha.
Technologická řešení ke snížení poptávky
Od roku 2010 průmyslníci varovali, že trh se vzácnými zeminami s čínským monopolem na supermagnety by mohl znemožnit rostoucí celosvětový přechod na elektromobily a větrné turbíny. protože jejich motory a generátory údajně vyžadují supermagnety, a tedy i tyto prvky. Některé z těchto zpráv byly dokonce v roce 2017. To vše je však zpochybňováno. Vše, co dělají takové rotační stroje s permanentními magnety, lze vyrobit nebo vylepšit také pomocí dvou dalších druhů motorů, které magnety nemají.
Motory nyní využívají nejmodernější řídicí software a výkonovou elektroniku vyrobenou z křemíku, nejběžnějšího pevného prvku na Zemi.
Prvním typem je asynchronní motor, který před 130 lety vynalezl Nikola Tesla a který se dnes používá ve všech elektromobilech Prius a Tesla. Bezmagnetové motory se vyrábějí nejen v elektromobilech, ale také ve větrných turbínách, čímž se uvolňují tuny neodymu. To, že některé větrné turbíny a výrobci používají generátory s permanentními magnety, neznamená, že by je měli vyrábět i ostatní.
Podobně se v červeném luminoforu kompaktních zářivek tradičně používá europium. Tyto žárovky jsou však nyní z velké části nahrazeny bílými LED diodami, které spotřebovávají o 96 % méně europia. Nové červené luminofory navíc nepoužívají kovy vzácných zemin, zatímco nejnovější zelený luminofor snižuje použití terbia o více než 90 %.
Erbium v optických opakovačích. další prvek vzácných zemin. Erbium je potřeba pro zvýšení kapacity optických vláken. Šířka pásma se nyní zvýšila díky vícenapěťovému přenosu a bezdrátové racionalizaci.
Některé hybridní automobily, jako například Honda Insight z roku 2001, používaly nikl-metal hydridové baterie obsahující lanthan, které však byly v současné době z velké části nahrazeny lehčími lithiovými bateriemi, které lanthan obvykle nepoužívají. Elektromobily s lithiovými bateriemi navíc potřebují dvakrát až třikrát menší hmotnost baterií.
Lithiové baterie v elektromobilech, které mají vedoucí postavení na trhu, stejně jako jejich motory, nepoužívají žádné vzácné kovy. Počet elektromobilů na světě roste. Objevují se nové technologie v podobě výkonných potenciálních náhrad baterií (zejména grafenové superkondenzátory).
