17 nadir torpaq elementlərinin tətbiqi analizinin təfərrüatlarını öyrənin.

Nadir torpaq elementləri kimi tanınan cəmi 17 element var, o cümlədən lantan (La), serium (Ce), praseodimium (Pr), neodimium (Nd), prometium (Pm), samarium (Sm), europium (Eu), qadolinium (Gd), terbium (Tb), disprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), tulium (Tm), iterbium (Yb), lutetium (Lu) və skandium (Sc) və itrium (Y) lantanidlər seriyasındakı 15 elementlə sıx bağlıdır.
Nadir torpaq elementləri adlarını elm adamlarının onları çıxarmaq üçün istifadə etdikləri birləşmələrdən alan 17 xüsusi elementdən ibarət qrupdur.

Nadir torpaq elementlərinin təsnifatı

Ümumiyyətlə, lantan, serium, praseodim, neodim, prometium, samarium, europium yüngül nadir torpaq elementləri, qadolinium, terbium, disprosium, holmium, erbium, tulium, itterbium, lutetium və ittrium isə ağır nadir torpaq elementləri adlanır.Nadir torpaq elementlərinin fiziki-kimyəvi xassələrindəki oxşarlıqlara və fərqliliklərə görə skandiyumdan əlavə (skandium səpələnmiş elementlər kimi təsnif edilir) üç qrupa bölünə bilər, yəni yüngül nadir torpaq qrupu lantan, serium, praseodimidir. , neodim və prometium, bunlardan prometium süni radioaktiv elementdir.Orta nadir torpaq qrupu samarium, europium, gadolinium, terbium və disprosiumdur.Ağır nadir torpaq qrupları holmium, erbium, tulium, iterbium, lutetium və itriumdur.

Təbiət

Nadir torpaq elementləri çox oxşar xüsusiyyətlərə malik çox aktiv metallardır.Ümumi valentlik +3-dür.Nəmlənmiş ionların əksəriyyəti rəngə malikdir və sabit koordinasiya birləşmələri yaratmaq asandır.Solventin çıxarılması və ion mübadiləsi nadir torpaqların ayrılması üçün ən yaxşı üsullardır.Lantan, serium, praseodimium və neodim kimi yüngül nadir torpaq metalları ümumiyyətlə elektroliz zamanı aşağı ərimə nöqtəsinə və katodda ərimiş vəziyyətdə çökdüyünə görə elektroliz yolu ilə əldə edilir.İki duz sistemi mövcuddur: xlorid və florid.Birincisi xammal kimi nadir torpaq xlorid ilə elektrolitik hüceyrəyə əlavə edilir, ikincisi isə oksid şəklində əlavə olunur.

Nadir torpaq elementlərinin növləri və tətbiqi

1. Yüngül nadir torpaq qrupu elementləri
Lantan (La)
Lantan geniş istifadə olunur, məsələn, piezoelektrik materiallarda, elektrotermik materiallarda, termoelektrik materiallarda, maqnit müqavimətli materiallarda, luminescent materiallarda (mavi toz), hidrogen saxlama materiallarında, optik şüşələrdə, lazer materiallarında, hər cür ərinti materiallarında istifadə olunur.Lantan katalizatorda bir çox üzvi kimyəvi məhsulların hazırlanmasında da istifadə olunur, yüngül çevrilmə kənd təsərrüfatı filmi lantanda da istifadə olunur, xarici ölkələrdə lantananın bitkilərdə rolu və “super kalsium” təqdirəlayiq adıdır.

Serium (Ce)
(1) Serium hal-hazırda avtomobil işlənmiş qazlarının təmizlənməsi üçün katalizatorlarda istifadə olunur ki, bu da çox miqdarda avtomobil işlənmiş qazının havaya atılmasının qarşısını effektiv şəkildə ala bilir.Birləşmiş Ştatlarda bu ərazidə nadir torpaqların İSTƏKİLİ ümumi istehlakın üçdə birini təşkil edir.

(2) Ce:LiSAF lazer sistemi Amerika Birləşmiş Ştatları tərəfindən hazırlanmış bərk vəziyyətdə olan lazerdir.Triptofanın konsentrasiyasını izləyərək bioloji silahları aşkar etmək üçün istifadə oluna bilər və tibbdə də istifadə oluna bilər.

Praseodimium (Pr)
Praseodimium şüşə, keramika və maqnit materiallarında istifadə edilən çoxlu miqdarda nadir torpaq elementləridir.

(1) Praseodymium memarlıq keramikasında və gündəlik keramikada geniş istifadə olunur.Rəngli şir hazırlamaq üçün keramika şirəsi ilə qarışdırılır və ayrıca siraltı piqment kimi də istifadə oluna bilər.Hazırlanmış piqment təmiz və zərif tonda açıq sarı rəngdədir.

(2) Daimi maqnitlərin istehsalı üçün istifadə olunur.Daimi maqnit materialları istehsal etmək üçün təmiz neodim metal əvəzinə ucuz praseodimium və neodim metalından istifadə edərək, onun antioksidant və mexaniki xüsusiyyətləri açıq şəkildə yaxşılaşdırılır, müxtəlif elektron cihazlarda və mühərriklərdə geniş istifadə olunan müxtəlif formalı maqnitlərə emal edilə bilər;

(3) neft katalitik krekinq üçün.Y seolit ​​molekulyar ələkinə praseodimium və neodimiumun zənginləşdirilməsi əlavə edilməklə hazırlanan neft krekinq katalizatorunun aktivliyi, seçiciliyi və dayanıqlığı yaxşılaşdırıla bilər.1970-ci illərdə sənaye istifadəyə verməyə başlayan Çin, miqdarı artır;

(4) Praseodimium abraziv cilalama üçün də istifadə edilə bilər.Praseodymium optik lifdə də geniş istifadə olunur.

Neodimium (Nd)
Neodimium nadir torpaq sahəsindəki unikal mövqeyinə görə uzun illər bazarın diqqət mərkəzində olmuşdur.

(1) Neodim metalının ən böyük istifadəçisi ndfeb daimi maqnit materialıdır.NdFEB daimi maqnitinin yaranması nadir torpaqların yüksək texnologiyalı sahəsinə yeni güc və canlılıq vurdu.Müasir “daimi maqnit kralı” kimi tanınan yüksək maqnit enerjili məhsula malik Ndfeb maqnit əla performansı ilə elektronika, maşınqayırma və digər sənaye sahələrində geniş istifadə olunur.Çində Ndfeb maqnitlərinin maqnit xüsusiyyətlərini qeyd edən alfa maqnit spektrometrinin inkişafının uğuru dünya birinci sinif səviyyəsinə daxil oldu.

(2) Neodimium əlvan metal materiallarda da istifadə olunur.Maqnezium və ya alüminium ərintisinə 1,5% ~ 2,5% neodimium əlavə etmək, ərintinin yüksək temperatur performansını, hava keçirmə qabiliyyətini və korroziyaya davamlılığını yaxşılaşdıra bilər və aerokosmik materiallar kimi geniş istifadə olunur.Bundan əlavə, neodimium qatqılı itrium alüminium qranat qısa dalğalı lazer şüaları istehsal edir və sənayedə qalınlığı 10 mm-dən aşağı olan nazik materialların qaynaq və kəsilməsi üçün geniş istifadə olunur.

Prometium (Pm)
Prometium nüvə reaktorları tərəfindən istehsal olunan süni radioaktiv elementdir.Onun əsas istifadələri bunlardır:
(1) Vakuum aşkarlanması və süni peyklər üçün köməkçi enerji təmin etmək üçün istilik mənbəyi kimi istifadə edilə bilər.
(2) Pm147 prometium akkumulyatorunun istehsalı üçün istifadə olunan aşağı enerjili β şüası yayır, raketin istiqamətləndirici alətləri və saatlarının enerji təchizatı kimi.Bu cür batareya kiçik ölçülüdür və bir neçə il davam edə bilər.Prometium portativ rentgenölçənlərdə, fosforlarda, qalınlığın ölçülməsində və mayak işıqlarında da istifadə olunur.

2. Orta nadir torpaq qrupu elementləri

Samarium (Sm)

Açıq sarı rəngdə olan samarium, sənaye istifadəsi üçün ən erkən nadir torpaq maqnitləri olan samarium kobalt daimi maqnitləri üçün xammaldır.İki növ daimi maqnit var: SmCo5 və Sm2Co17.
Samarium kobalt maqnitlərində istifadə edilən samarium oksidinin saflığının çox yüksək olması lazım deyil.Qiymət baxımından məhsulun təxminən 95%-i əsasən istifadə olunur.Samarium oksidi keramika kondansatörlərində və katalizatorlarında da istifadə olunur.Bundan əlavə, samarium nüvə xassələrinə də malikdir, bu da atom reaktorları üçün struktur material, saxlama materialı və nəzarət materialı kimi istifadə edilə bilər ki, nüvə parçalanması nəticəsində yaranan böyük enerji təhlükəsiz şəkildə istifadə olunsun.

Avropa (Avropa)
Avropium oksidi daha çox fosforlarda istifadə olunur.Eu3+ qırmızı fosforlar üçün, Eu2+ isə mavi fosforlar üçün aktivator kimi istifadə olunur.İndi Y2OS:Eu3+ lüminesans səmərəliliyi, örtük sabitliyi və xərclərin ödənilməsi üçün ən yaxşı fosfordur, lüminesans effektivliyi və kontrastının yaxşılaşdırılması və digər texnologiyalarla birləşir, ona görə də geniş istifadə olunur.

Qadolinium (Gd)
Gadolinium əsasən aşağıdakılar üçün istifadə olunur:
(1) Onun suda həll olunan paramaqnit kompleksi tibbi müalicədə insan nüvə maqnit rezonansı (NMR) görüntüləmə siqnalını yaxşılaşdıra bilər.
(2) Onun kükürd oksidi xüsusi parlaqlığa malik osiloskop borusunun və rentgen ekranının matris şəbəkəsi kimi istifadə edilə bilər.
(3) Qadolinium qallium qranatdakı gadolinium maqnit qabarcıq yaddaşı üçün ideal tək substratdır.

Terbium (Tb)
TERbium-un əksər tətbiqləri texnologiya və bilik tutumlu qabaqcıl layihələr olan yüksək texnologiyalı sahələri əhatə edir.Əsas tətbiqlərə aşağıdakılar daxildir:
(1) yaşıl işığın həyəcanlanma vəziyyətində terbium aktivləşdirilmiş fosfat matrisi, silikat matrisi, serium maqnezium alüminat matrisi kimi üç rəngli fosfor üçün fosfor yaşıl toz aktivatoru.
(2) maqnito-optik saxlama materialları, son illərdə terbium seriyalı maqnito-optik materiallar kütləvi istehsal miqyasına çatdı, TB-Fe amorf filmi ilə maqnito-optik disk inkişaf etdirildi, kompüter saxlama komponentləri, saxlama qabiliyyəti 10 ~ 15 artdı dəfə.
(3) Maqnito-optik şüşə, tərkibində terbium olan Faraday fırlanan şüşə lazer texnologiyasında geniş istifadə olunan rotatorların, izolyatorların və sirkulyatorların istehsalında əsas materialdır.

Disprosium (Dy)
Dysprosiumun əsas istifadəsi aşağıdakılardır:
(1) Ndfeb daimi maqnitləri üçün əlavələr kimi istifadə olunur, bu maqnitə təxminən 2% ~ 3% disprosium əlavə etmək onun məcburiyyətini yaxşılaşdıra bilər.Disprosium əvvəllər kiçik tələbatda idi, lakin Ndfeb maqnitlərinə artan tələbatla zəruri əlavə oldu.
(2) Disprosium bir fosfor aktivatoru kimi, disprosium trivalent tək lüminesans mərkəzi üç rəngli fosfor materiallarının perspektivli aktivləşdirilməsi ionudur, bu, əsasən iki emissiya zolağından ibarətdir, biri sarı emissiya, digəri mavi emissiya, disprosium qatqılı fosfordur. materiallar üç rəngli fosfor kimi istifadə edilə bilər.
(3) Disprosium böyük maqnitostriktiv terbium dysprosium dəmir (Terfenol) ərintisi zəruri metal xammal hazırlanması, dəqiq fəaliyyətlər həyata keçirilə bilər bəzi mexaniki hərəkət edə bilər.
(4) Disprosium metalı yüksək qeyd sürəti və oxu həssaslığı ilə maqnito-optik saxlama materialları kimi istifadə edilə bilər.

3. Ağır nadir torpaq qrupu elementləri

Holmium (Ho)
Hal-hazırda holmiumun əsas istifadəsi aşağıdakılardır:
(1) Metal halogen lampa üçün əlavə kimi istifadə olunur.Metal halogen lampa bir növ qaz boşaltma lampasıdır, yüksək təzyiqli civə lampasına əsaslanır, onun xarakterik xüsusiyyəti lampada müxtəlif nadir torpaq halidləri ilə doldurulur.
(2) Holmium itrium dəmir və ya itrium alüminium qranat üçün əlavə kimi istifadə edilə bilər.
(3) Holmium (Ho:YAG) ilə aşqarlanmış itrium alüminium qranatı 2μm lazer buraxa bilər və insan toxumalarında 2μm lazerin udulma dərəcəsi yüksəkdir, Hd:YAG-dən demək olar ki, 3 dəfə yüksəkdir.Beləliklə, Ho:YAG lazeri tibbi cərrahiyyədə istifadə edildikdə, nəinki əməliyyatın effektivliyi və dəqiqliyi yaxşılaşdırıla bilər, həm də termal zədələnmə sahəsi kiçilə bilər.

Erbium (Er)
Erbium görkəmli optik xüsusiyyətlərinə görə diqqət mərkəzində olmuşdur:
(1) 1550nm-də Er3+ emissiyası xüsusi əhəmiyyət kəsb edir, çünki bu dalğa uzunluğu optik lif rabitəsində optik lifin ən aşağı itkisində yerləşir.Er3+ 980nm və 1480nm dalğa uzunluğunda işıqla həyəcanlandıqdan sonra əsas vəziyyət 4I15/2-dən yüksək enerji vəziyyətinə 4I13/2 keçir.Yüksək enerji vəziyyətində olan Er3+ yenidən əsas vəziyyətə keçdikdə və 1550nm dalğa uzunluğunda işıq yaydıqda, kvars lifi müxtəlif dalğa uzunluqlarının işığını ötürə bilər, lakin müxtəlif işığın optik çürümə sürəti fərqlidir.Kvars lifində 1550nm tezlik diapazonunun optik zəifləmə dərəcəsi ən aşağıdır (0,15dB/km), bu, demək olar ki, aşağı hədd zəifləmə dərəcəsidir.
(2) digər erbium lazer kristalı və onun 1730 nm və 1550 nm lazer çıxışı insanların gözləri üçün təhlükəsizdir, atmosfer ötürmə performansı yaxşıdır, döyüş sahəsinə nüfuzetmə qabiliyyətinin tüstüsü daha güclüdür, məxfilik yaxşıdır, düşmən tərəfindən asanlıqla aşkar edilmir, böyük miqdarda hərbi hədəfləri işıqlandırmaq, onu hərbi istifadə üçün təhlükəsiz hala gətirən portativ lazer diapazonu.
(3) Şüşəyə Er3+ əlavə edildikdə, o, hazırda ən böyük impuls enerjisi və ən yüksək çıxış gücü ilə bərk lazer materialı olan nadir torpaq şüşə lazer materialına çevrilə bilər.

Tulium (Tm)
Thulium əsasən aşağıdakı yollarla istifadə olunur:
(1) Tulium portativ tibbi rentgen aparatları üçün radiasiya mənbəyi kimi istifadə olunur.Nüvə reaktorlarında şüalandıqdan sonra thulium portativ qan şüaları istehsal etmək üçün istifadə oluna bilən rentgen şüaları yaya bilən bir izotop istehsal edir.
(2) Tulium şişlərin klinik diaqnostikasında və müalicəsində də istifadə edilə bilər, çünki şiş toxumasına yüksək yaxınlıq var, ağır nadir torpaq yüngül nadir torpaq yaxınlığından daha çoxdur, xüsusilə thulium ən yüksək yaxınlığa malikdir.
(3) Thulium aktivator lao-Br :Br (mavi) kimi istifadə oluna bilər, bu da optik həssaslığı artırmaq üçün rentgen şüalarına həssaslıq ekranında istifadə edilən flüoresan tozda istifadə edilə bilər, beləliklə, rentgen şüalarının insana məruz qalmasını və zərərini azaldır.Əvvəlki kalsium volfram həssaslaşdırma ekranı ilə müqayisədə rentgen şüalarının dozası 50% azaldıla bilər ki, bu da tibbi tətbiqdə böyük əhəmiyyət kəsb edir.

İtterbium (Yb)
İtterbiumun əsas istifadəsi aşağıdakılardır:
(1) istilik qoruyucu örtük materialı kimi.
(2) maqnitostriktiv materiallar kimi bu material nəhəng maqnitostriksiya, yəni maqnit sahəsində genişlənmə xüsusiyyətinə malikdir.
(3) Təzyiq ölçülməsi üçün istifadə edilən iterbium elementi.Test sübut edir ki, iterbium elementi kalibrlənmiş təzyiq diapazonunda yüksək həssaslığa malikdir və bu, təzyiqin ölçülməsində iterbiumun tətbiqi üçün yeni yol açır.

Lutetium (Lu)
Lutetiumun əsas istifadəsi aşağıdakılardır:
(1) Neytron aktivləşdirmə analizi üçün lütesium alüminium ərintisi kimi bəzi xüsusi ərintilərin istehsalı istifadə edilə bilər.
(2) Stabil lutetium nuklidləri neftin krekinqini, alkilləşməsini, hidrogenləşməsini və polimerləşməsini katalizləyir.
(3) bəzi xüsusiyyətləri yaxşılaşdırmaq üçün itrium dəmir və ya itrium alüminium qranat əlavə elementi kimi.

İtrium (Y)
İtrium geniş istifadə sahəsi olan bir metaldır, o cümlədən:
(1) dəmir və polad və əlvan ərintilər üçün əlavələr.
(2) İtrium 6% və alüminium 2% olan silisium nitridi keramika materialları, mühərrik komponentlərini hazırlamaq üçün istifadə edilə bilər;
(3) 400W gücündə itrium alüminium qranat lazer şüası böyük komponentlərin qazılması, kəsilməsi, qaynaqlanması və digər mexaniki emalı üçün istifadə edilə bilər.

4. Səpələnmiş elementlər

Skandium (Sc)
(1) İşıqlandırma sənayesi.Maraqlıdır ki, skandiumun istifadəsi (dopinq üçün deyil, əsas işləyən maddə kimi) işıq istiqamətində cəmlənir və onu işığın oğlu adlandırmaq ədalətlidir.Skandium natrium lampası, günəş batareyası, γ şüa mənbəyi və s.
(2) Skandium elementar şəklində alüminium ərintisi dopinqində geniş istifadə edilmişdir.
(3) Skandium elementar şəklində ümumiyyətlə ərintilərdə istifadə olunur və skandium oksidi də keramika materiallarında mühüm rol oynayır.Şəkil bərk oksid yanacaq hüceyrəsi elektrod materialı kimi istifadə oluna bilər, həm də sıxlaşdırıcı və stabilizator kimi yüksək güclü, yüksək temperatura davamlı mühəndislik keramika materialı silisium nitridi kimi istifadə edilə bilər.
(4) Yüksək temperaturlu reaktorun nüvə yanacağına az miqdarda Sc2O3 əlavə etmək, UO2-nin U3O8-ə çevrilməsi nəticəsində yaranan şəbəkə çevrilməsinin, həcm artımının və çatlamanın qarşısını ala bilər.
Nadir torpaq elementləri elektronika, neft-kimya, metallurgiya, maşınqayırma, energetika, yüngül sənaye, ətraf mühitin mühafizəsi, kənd təsərrüfatı və digər sahələrdə geniş istifadə edilmişdir.


Göndərmə vaxtı: 20 avqust 2022-ci il