عندما ننظر إلى عناصر الجدول الدوري ، يبقى العديد منها ويتم تسميته الأرض النادرة. إنهم في أسفل الجدول الدوري، وبدونهم لن تكون حياتنا كما نعرفها. بفضل هذه العناصر الأرضية النادرة، أصبح من الممكن تصنيع معظم الأجهزة عالية التقنية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك. وتكمن أهمية الأرض النادرة إنها تمتد إلى العديد من الصناعات بسبب خصائصها الفريدة.
الملامح الرئيسية
كما ذكرنا ، هذه المعادن ليست نادرة كما توحي أسمائها ، لكن يصعب تعدينها. ولا تتراكم عادة في المعادن. إذا قمنا بدمج هذا المعدن النادر مع متطلبات تطبيقات التكنولوجيا الفائقة ، فهناك جميع أنواع التعقيدات الاقتصادية والسياسية التي تجعل الأرض النادرة مثيرة جدًا للاهتمام.
إنها سلسلة من العناصر الكيميائية التي توجد في قشرة الأرض وهي ضرورية للعديد من التقنيات التي لدينا اليوم. على سبيل المثال، تُستخدم المعادن النادرة في العديد من الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية، وأجهزة الكمبيوتر والشبكات، والاتصالات، والطاقة النظيفة، والرعاية الصحية، والتخفيف من حدة الآثار البيئية، والدفاع، والنقل المتقدم، وغير ذلك الكثير. وقد أدت الحاجة المتزايدة إلى حلول مستدامة إلى زيادة استخدام هذه المواد في التقنيات الخضراء، وكذلك في تطوير السيارات الكهربائية.
وهي مشهورة جدًا بخواصها المغناطيسية والضوئية والكيميائية الكهربائية. هذه هي السمات الفريدة، وكل هذه العناصر تساعد العديد من التقنيات ليس فقط على العمل بكفاءة، ولكن أيضًا على توفير الوزن. وبالإضافة إلى ذلك، يمكننا تقليل الانبعاثات واستهلاك الطاقة. من هنا، نصل إلى التكنولوجيا الحالية بكفاءة وأداء وسرعة ومتانة واستقرار حراري أكبر. تساعد المنتجات التي تحتوي على تقنية الأرض النادرة في دفع النمو الاقتصادي العالمي مع الحفاظ على مستويات عالية من المعيشة وحتى إنقاذ الأرواح.
خصائص الأرض النادرة
دعونا نرى الأتربة النادرة وخصائصها ، نعلم أنها ليست نادرة بشكل خاص من حيث وفرتها في قشرة الأرض. ومع ذلك ، فإن خصائصه الفريدة ترجع إلى هيكلها الذري. لديهم تكوينات إلكترونية تميزهم عن العناصر الأخرى في الجدول الدوري. بينما تشترك جميع العناصر الأرضية النادرة في بعض الخصائص المهمة ، فإن البعض الآخر أكثر تحديدًا لعناصر محددة. تم العثور عليها مع المعادن و الصخور ويصعب فصلها عن بعضها بسبب تشابهها الكيميائي، وهو التحدي الذي ينشأ أيضًا عند فصل أنواع أخرى من المعادن.
أصبحت المعادن النادرة مشهورة جدًا بخصائصها الكيميائية، والتي تتمتع بالعديد من الاستخدامات العملية، وخاصة في تصنيع التكنولوجيا المتقدمة. إنها مرتبطة بعناصر محددة، لذا فإن التحدي المتمثل في القدرة على فصلها يجب التغلب عليه. للحصول على معلومات إضافية عن الأنواع الرئيسية للمعادن، يمكنك الرجوع إلى قسمنا ذي الصلة، بما في ذلك الخصائص المختلفة للمعادن. علم المعادن.
بالإضافة إلى التركيب الذري ، هناك أنواع مختلفة من الأتربة النادرة بناءً على خصائصها الكيميائية. الحجم هو أيضا سمة مميزة. الحجم الذري من اللانثانيدات يتناقص مع زيادة العدد الذري. ويؤدي هذا إلى انفصال المعادن النادرة الأخف وزناً عن المعادن النادرة الأثقل وزناً. ويتم إنتاج كل منهما بمعادن مختلفة. ويمكن ملاحظة هذه الظاهرة في تصنيف الأنواع المختلفة من العناصر الأرضية النادرة، والتي يتم الحصول عليها من خلال توزيعها في قشرة الأرض.
تصنيف الأرض النادرة
دعونا نرى ما هي التصنيفات المختلفة التي يتم تقسيم هذه العناصر على أساسها. الأولى هي اللانثانويد التي تصنف على أنها تربة خفيفة ونادرة. دعونا نرى ما هم:
- اللانثانم
- السيريوم
- البراسيوديميوم
- النيوديميوم
- بروميسيو
- السماريوم
من ناحية أخرى ، لدينا الأتربة النادرة الثقيلة وهي كالتالي:
- اليوروبيوم
- الجادولينيوم
- تيربيوم
- الديسبروسيوم
- هولميوم
- الإربيوم
- توليو
- الإيتربيوم
- اللوتيتيوم
العنصر الوحيد في القائمة بأكملها غير موجود بشكل طبيعي هو البروميثيوم. نحن نعلم أن جميع نظائر البروميثيوم مشعة، لذلك لا يمكن تكوينها إلا في المفاعلات النووية. لا يمكن العثور عليه بشكل طبيعي على الأرض. ويسلط هذا الجانب الضوء على تفرد المعادن النادرة واستخدامها في تطوير التقنيات المتقدمة، كما أظهرت دراسات أخرى أجريت على الصخور المغناطيسية.
اللانثانيدات وأهميتها
بالطبع ، أنت تعرف عن اللانثانيدات عندما درست الجدول الدوري الذي يجعلك تشعر بالفضول. هذه عناصر شائعة جدًا في قشرة الأرض وغالبًا ما يصعب استخلاصها. ليس فقط من الصعب استخلاصها ، ولكن يتم استخدامها أيضًا بكميات كبيرة. عادة ما تكون لامعة ، وعادة ما تكون فضية. بمجرد تعرضهم للأكسجين ، لديهم الكثير من هذا اللون الفضي. تتميز بفاعلية عالية ، وعلى الرغم من أنها ليست متفجرة ، إلا أنها تشوه بسرعة ، مما يجعلها عرضة للتلوث من قبل العناصر الأخرى.
نحن نعلم أنه ليست كل اللانثانيدات تشوه بنفس المعدل. على سبيل المثال ، يمكن تعريض اللوتيتيوم والجادولينيوم للهواء لفترات طويلة دون تلطيخ. من ناحية أخرى، لدينا اللانثانيدات الأخرى مثل اللانثانم والنيوديميوم والأوروبيوم ، وهي مواد شديدة التفاعل ويجب تخزينها في زيت معدني لمنع الضباب. علاوة على ذلك، تعتبر هذه الخصائص ذات أهمية بالغة في التطبيقات التكنولوجية حيث تكون المتانة ضرورية.
جميع أعضاء سلسلة اللانثانيد لديهم نسيج ناعم للغاية. يمكن قطع الكثير منها بسهولة بسكين ولا تتطلب أدوات ثقيلة للمعالجة. لا يتم اعتبار العناصر التي تعتبر أتربة نادرة لأنه يصعب العثور عليها. تعتبر ببساطة تربة نادرة لأنه من الصعب استخراجها في شكل نقي بكميات كافية لتلبية أي وجميع الاحتياجات الصناعية. إذا كانت عديمة الفائدة لا يمكن الحصول على الكميات اللازمة لإنتاج المنتجات التقنية. وتكتسب هذه الحقيقة أهمية خاصة في السياق الحالي للطلب المتزايد، حيث تلعب التكنولوجيا الخضراء دوراً أساسياً.
وتواجه هذه الأراضي خطرا حقيقيا بأن تصبح المنتجات المهيمنة في السوق. نحن نعلم أن الصين تمتلك أكبر احتياطيات من المعادن النادرة وتستخدمها. إنها وفيرة نسبيًا بالنسبة لقشرة الأرض، ولكن في تركيزات يمكن اكتشافها أو أقل شيوعًا من معظم المعادن الأخرى. ويثير هذا الوضع تساؤلات حول استقرار إمدادات المعادن النادرة في المستقبل.
هذا يجعل استخراجك أكثر قيمة. من المتوقع أن يرتفع الطلب العالمي على الأرض النادرة بفضل لاستخدامها في السيارات والإلكترونيات الاستهلاكية والإضاءة الموفرة للطاقة والمحولات الحفازة. للحصول على معلومات حول الاستراتيجيات الرامية إلى تنفيذ استخدام أكبر للتكنولوجيا الخضراء، يمكنك استشارة المقال عن السيارات الكهربائية.
إنها عناصر أساسية لأنها فريدة من نوعها ولا يمكن الاستغناء عنها وتستخدم على نطاق واسع في الصناعات الخضراء (المركبات الكهربائية، والهجينة، والتوربينات، وما إلى ذلك) لتطوير عناصر مثل أجهزة الكمبيوتر، وأجهزة التلفزيون، والليزر مع تطبيقات متعددة. وعلاوة على ذلك، فإن دورها في التطور نحو التكنولوجيات المستدامة له أهمية حاسمة في مكافحة تغير المناخ.
ومع ذلك ، فإن تركيز الإنتاج في الصين تمثل أكثر من 90٪ من الإجمالي العالمي ، تجعل هذه العناصر حساسة بشكل خاص للبيئة الجيوسياسية ويمكن أن تؤدي إلى إمداد محدود من المواد الحيوية للاقتصاد الأوروبي.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الأتربة النادرة وخصائصها.