Qu'est-ce queterre rare?
Les êtres humains ont une histoire de plus de 200 ans depuis la découverte des terres rares en 1794. Comme il y avait peu de minéraux de terres rares découverts à cette époque, seule une petite quantité d'oxydes insolubles dans l'eau pouvait être obtenue par méthode chimique. Historiquement, ces oxydes étaient habituellement appelés « terre », d’où le nom de terre rare.
En fait, les minéraux de terres rares ne sont pas rares dans la nature. Les terres rares ne sont pas de la terre, mais un élément métallique typique. Son type actif est juste derrière les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux. Ils ont plus de contenu dans la croûte que le cuivre, le zinc, l’étain, le cobalt et le nickel ordinaires.
À l'heure actuelle, les terres rares sont largement utilisées dans divers domaines tels que l'électronique, la pétrochimie, la métallurgie, etc. Presque tous les 3 à 5 ans, les scientifiques parviennent à découvrir de nouvelles utilisations des terres rares, et sur six inventions, une ne peut pas faire sans terres rares.
La Chine est riche en minéraux de terres rares, se classant au premier rang dans trois classements mondiaux : réserves, échelle de production et volume des exportations. Dans le même temps, la Chine est également le seul pays à pouvoir fournir les 17 métaux des terres rares, en particulier les terres rares moyennes et lourdes ayant des applications militaires extrêmement importantes.
Composition des éléments des terres rares
Les éléments des terres rares sont composés d'éléments lanthanides dans le tableau périodique des éléments chimiques :lanthane(La),cérium(Ce),praséodyme(Pr),néodyme(Nd), le prométhium (Pm),samarium(Sm),europium(UE),gadolinium(D.ieu),terbium(To),dysprosium(Dy),holmium(Ho),erbium(Euh),thulium(Tm),ytterbium(Yb),lutétium(Lu), et deux éléments étroitement liés au lanthanide :scandium(Sc) etyttrium(Y).
On l'appelleTerre rare, abrégé en Terre Rare.
Classification des éléments des terres rares
Classés selon les propriétés physiques et chimiques des éléments :
Éléments légers de terres rares :scandium, yttrium, lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhium, samarium, europium
Éléments de terres rares lourds :gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutécium
Classés par caractéristiques minérales :
Groupe cérium :lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhium, samarium, europium
Groupe Yttrium :gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutécium, scandium, yttrium
Classification par séparation par extraction :
Terre rare légère (extraction à faible acidité P204): lanthane, cérium, praséodyme, néodyme
Terre rare moyenne (extraction P204 à faible acidité) :samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium
Terres rares lourdes (extraction acide en P204) :holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutécium, yttrium
Propriétés des éléments des terres rares
Plus de 50 fonctions des éléments des terres rares sont liées à leur structure électronique 4f unique, ce qui les rend largement utilisés dans les domaines des matériaux traditionnels et des nouveaux matériaux de haute technologie.
Orbite électronique 4f
1. Propriétés physiques et chimiques
★ Possède des propriétés métalliques évidentes ; Il est gris argenté, à l'exception du praséodyme et du néodyme, il apparaît jaune clair
★ Couleurs d'oxyde riches
★ Former des composés stables avec des non-métaux
★ Métal vivant
★ Facile à oxyder dans l'air
2 Propriétés optoélectroniques
★ Sous-couche 4f non remplie, où les électrons 4f sont protégés par des électrons externes, ce qui donne lieu à divers termes spectraux et niveaux d'énergie.
Lors de la transition des électrons 4f, ils peuvent absorber ou émettre un rayonnement de différentes longueurs d'onde allant des régions ultraviolettes, visibles aux régions infrarouges, ce qui les rend appropriés comme matériaux luminescents.
★ Bonne conductivité, capable de préparer des métaux des terres rares par méthode d'électrolyse
Le rôle des électrons 4f des éléments des terres rares dans les nouveaux matériaux
1.Matériaux utilisant les fonctionnalités électroniques 4f
★ Disposition des spins électroniques 4f :se manifeste par un magnétisme puissant – adapté à une utilisation comme matériaux à aimants permanents, matériaux d’imagerie IRM, capteurs magnétiques, supraconducteurs, etc.
★ Transition électronique orbitale 4f: se manifeste par des propriétés luminescentes – convient pour une utilisation comme matériaux luminescents tels que les phosphores, les lasers infrarouges, les amplificateurs à fibre, etc.
Transitions électroniques dans la bande guide du niveau d'énergie 4f : se manifestent par des propriétés colorantes – adaptées à la coloration et à la décoloration des composants de points chauds, des pigments, des huiles céramiques, du verre, etc.
2 est indirectement lié à l'électron 4f, en utilisant le rayon ionique, la charge et les propriétés chimiques
★ Caractéristiques nucléaires :
Petite section efficace d'absorption des neutrons thermiques – convient pour une utilisation comme matériau de structure des réacteurs nucléaires, etc.
Grande section efficace d'absorption des neutrons – adaptée aux matériaux de blindage des réacteurs nucléaires, etc.
★ Rayon ionique des terres rares, charge, propriétés physiques et chimiques :
Défauts de réseau, rayon ionique similaire, propriétés chimiques, charges différentes – adaptés au chauffage, au catalyseur, à l'élément de détection, etc.
Spécificité structurelle – convient pour une utilisation comme matériaux cathodiques en alliage de stockage d’hydrogène, matériaux d’absorption des micro-ondes, etc.
Propriétés électro-optiques et diélectriques – adaptées à une utilisation comme matériaux de modulation de la lumière, céramiques transparentes, etc.
Heure de publication : 06 juillet 2023