Lekkie pierwiastki ziem rzadkich (LREE)

Alfred Pasieka, Getty Images

Lekkie pierwiastki ziem rzadkich, lekkie pierwiastki ziem rzadkich lub LREE są podzbiorem seria lantanowców z rzadkie elementy ziemi , które same w sobie są specjalnym zestawem metale przejściowe . Podobnie jak inne metale, lekkie pierwiastki ziem rzadkich mają błyszczący metaliczny wygląd. Mają tendencję do wytwarzania barwnych kompleksów w roztworze, przewodzą ciepło i elektryczność oraz tworzą liczne związki. Żaden z tych pierwiastków nie występuje naturalnie w czystej postaci. Chociaż elementy nie są tak „rzadkie” pod względem obfitości pierwiastków, są niezwykle trudne do odizolowania od siebie. Ponadto minerały zawierające pierwiastki ziem rzadkich nie są równomiernie rozmieszczone na całym świecie, więc pierwiastki te są rzadkie w większości krajów i muszą być importowane.

Pierwiastki, które są lekkimi pierwiastkami ziem rzadkich

Zobaczysz, że różne źródła zawierają nieco inne listy elementów sklasyfikowanych jako LREE, ale Departament Energii Stanów Zjednoczonych, Departament Spraw Wewnętrznych Stanów Zjednoczonych, US Geological Survey i laboratoria krajowe stosują bardzo konkretny zestaw kryteriów do przypisywania elementów do tej grupy.

Pierwiastki ziem rzadkich z grupy lekkiej są oparte na konfiguracji 4f elektronów . LREE nie mają sparowanych elektronów. To sprawia, że ​​grupa LREE składa się z 8 pierwiastków o liczbie atomowej 57 (lantan, bez niesparowanych elektronów 4f) do liczby atomowej 64 (gadolin, z 7 niesparowanymi elektronami 4f):

lantan (O)- stosowany w wysokiej klasy soczewkach optycznych i akumulatorach lantanowo-niklowo-metalowo-wodorkowych (NiMH) wosk (Ten)- 25. najobficiej występujący pierwiastek w skorupie ziemskiej (a więc wcale nie rzadki), używany w katalizatorach i tlenek jako proszek do polerowania prazeodym (Pr)- tlenek jest używany jako katalizator w produkcji tworzyw sztucznych i łączy się z tlenkiem cyrkonu w celu uzyskania intensywnie żółtego pigmentu stosowanego w ceramice neodym (Nd)- służy do robienia super silnych magnesów; magnesy neodymowo-żelazowo-borowe (NeFeB) są używane do wibrowania telefonów komórkowych obietnica (Po południu)- służy do wytwarzania pigmentu fosforyzującego oraz do wykonania włącznika zapłonu do świetlówek samar (Sm)- stosowany w magnesach o wysokiej wytrzymałości oraz do produkcji serwomotorów europium (UE)- używany do produkcji luminoforów, zwłaszcza czerwono-pomarańczowego koloru ekranów i monitorów gadolin (Bg)- stosowany w reaktorze do kontroli prętów w celu kontroli reakcji rozszczepienia oraz jako środek kontrastowy w celu poprawy obrazowania metodą rezonansu magnetycznego (MRI)

Zastosowania LREE

Wszystkie metale ziem rzadkich mają duże znaczenie gospodarcze. Istnieje wiele praktycznych zastosowań lekkich pierwiastków ziem rzadkich, w tym:

• laser
• magnesy
• luminofory
• świecące farby
• katalizatory
• metalurgia
• nadprzewodniki
• czujniki
• płaskie wyświetlacze panelowe
• znaczniki medyczne
• mikrofony i głośniki
• ładowalne baterie
• światłowody
• liczne zastosowania obronne

Szczególny przypadek Scandium

The skand pierwiastkowy jest uważany za jeden z pierwiastków ziem rzadkich. Chociaż jest to najlżejszy z metali ziem rzadkich, o liczbie atomowej 21, nie jest klasyfikowany jako lekki metal ziem rzadkich. Dlaczego to? Zasadniczo dzieje się tak dlatego, że atom skandu nie ma konfiguracji elektronowej porównywalnej z konfiguracją lekkich pierwiastków ziem rzadkich. Podobnie jak inne pierwiastki ziem rzadkich, skand zazwyczaj występuje w stanie trójwartościowym, ale jego właściwości chemiczne i fizyczne nie uzasadniają grupowania go z lekkimi pierwiastkami ziem rzadkich lub ciężkimi pierwiastkami ziem rzadkich. Nie ma średnich metali ziem rzadkich ani innej klasyfikacji, więc skand jest klasą samą w sobie.