ما هي العناصر الأرضية النادرة - الخصائص الفيزيائية والاستخدامات

في السنوات الأخيرة، أولى العالم المزيد والمزيد من الاهتمام للعناصر الأرضية النادرة، وأدرجتها العديد من الدول ضمن المعادن المعدنية الرئيسية. تسميها وزارة الطاقة الأمريكية "معادن التكنولوجيا". ولذلك أصبحت المعادن الأرضية النادرة من الموارد الاستراتيجية التي تتنافس عليها الاقتصادات الكبرى في العالم.

ما هي العناصر الأرضية النادرة؟

العناصر الأرضية النادرة (REEs) هي مجموعة من 17 عنصرًا معدنيًا. وتشمل هذه اللانثانيدات الخمسة عشر الموجودة في الجدول الدوري بالإضافة إلى السكانديوم والإيتريوم. وفقا للخصائص والخصائص المختلفة، عادة ما يتم تقسيم العناصر الأرضية النادرة الـ 17 إلى مجموعتين:

• العناصر الأرضية النادرة الخفيفة: اللانثانم، السيريوم، البراسيوديميوم، النيوديميوم، البروميثيوم، السماريوم، اليوروبيوم، الجادولينيوم.
• العناصر الأرضية النادرة الثقيلة: التيربيوم، الديسبروسيوم، الهولميوم، الإربيوم، الثوليوم، الإيتربيوم، اللوتيتيوم، السكانديوم، والإيتريوم.

أين يمكنك العثور على خامات الأرض النادرة؟ يمكنك العثور على خامات أرضية نادرة في الصين وفيتنام والبرازيل وغيرها.

وفي الاحتياطي العالمي من الموارد المعدنية الأرضية النادرة، تحتل الصين المرتبة الأولى، وفيتنام في المرتبة الثانية، والبرازيل في المرتبة الثالثة. كما أن أستراليا وروسيا والولايات المتحدة وكندا غنية بالموارد الأرضية النادرة. وفي السنوات الأخيرة، اكتشفت الهند وجنوب أفريقيا وماليزيا وإندونيسيا ودول أخرى أيضًا رواسب أرضية نادرة كبيرة.

وبعد ذلك، سنشرح بالتفصيل خصائص واستخدامات العناصر الأرضية النادرة البالغ عددها 17 عنصرًا.

1. اللانثانم (لا)

اللانثانم هو معدن أبيض فضي ناعم وقابل للطرق، وهو أحد أكثر العناصر الأرضية النادرة نشاطًا. ويطلق عليه العلماء أيضًا اسم "الكالسيوم الفائق" بسبب استخدامه في أفلام تحويل الضوء. تم العثور عليها في خامات الأرض النادرة.

الخصائص الفيزيائية لللانثانم

ما هو اللانثانم المستخدم؟

يمكن أن ينتج اللانثانم المعدني بطاريات هيدريد معدن النيكل ويصنع زجاجًا بصريًا خاصًا. يتم استخدامه أيضًا في مواد السبائك المختلفة مثل المواد الكهرضغطية والمواد الكهروضوئية ومواد المقاومة المغناطيسية والمواد الانارة ومواد الليزر.

2. السيريوم (Ce)

السيريوم هو معدن نشط ذو لون رمادي فضي، ومسحوقه يتأكسد بسهولة في الهواء ويذوب في الحمض. يعتبر السيريوم العنصر الأكثر تفاعلاً بين جميع المعادن الأرضية النادرة باستثناء اليوروبيوم.

الخصائص الفيزيائية للسيريوم

ما هو السيريوم المستخدمة ل؟

باعتباره مادة مضافة للزجاج، يمكن للسيريوم أن يمتص الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء، ويستخدم على نطاق واسع في زجاج السيارات. إن استخدام السيريوم في محفزات عوادم السيارات يمكن أن يقلل بشكل فعال من انبعاث غاز عوادم السيارات. يمكن لكبريتيد السيريوم تلوين البلاستيك ويستخدم أيضًا في صناعات مثل الطلاء والأحبار والورق.

3. البراسيوديميوم (العلاقات العامة)

البراسيوديميوم هو معدن أصفر شاحب ذو ملمس ناعم وليونة. البراسيوديميوم والنيوديميوم عنصران تم اكتشافهما في نفس الوقت. يشكل البراسيوديميوم بسهولة طبقة أكسيد خضراء هشة في الهواء.

الخصائص الفيزيائية للبراسيوديميوم

ما هي استخدامات البراسيوديميوم؟

البراسيوديميوم هو عدد كبير من المعادن الأرضية النادرة المستخدمة في الزجاج والسيراميك والمواد المغناطيسية. يصنع بقع برتقالية صفراء للسيراميك. إن التوليفات مع النيوديميوم والبراسيوديميوم تجعل المغناطيسات عالية الطاقة معروفة بقوتها ومتانتها.

4. النيوديميوم (بدون تاريخ)

النيوديميوم هو معدن ناعم، أبيض فضي، يوجد بشكل أساسي في المونازيت. يصبح داكنًا بسرعة في الهواء، مكونًا أكاسيد. يرتبط النيوديميوم بالبراسيوديميوم، وكلاهما لانثانيدات لهما خصائص متشابهة جدًا.

الخصائص الفيزيائية للنيوديميوم

ما هو النيوديميوم المستخدمة ل؟

أكبر استخدام للنيوديميوم هو مادة Nd-Fe-B المغناطيسية الدائمة، وهي أقوى مغناطيس دائم معروف. يُعرف باسم "ملك المغناطيس الدائم" المعاصر، ويستخدم على نطاق واسع في الإلكترونيات والآلات والفضاء وغيرها من الصناعات بفضل أدائه الممتاز. ويستخدم النيوديميوم أيضًا في تلوين الزجاج والياقوت الاصطناعي والمواد الخزفية.

5. البروميثيوم (مساء)

البروميثيوم هو العنصر الأرضي النادر المشع الطبيعي الوحيد، المعروف باسم "لؤلؤة الليل الاصطناعية". في الظلام، يتوهج البروميثيوم باللون الأزرق أو الأخضر الشاحب بسبب نشاطه الإشعاعي العالي.

الخصائص الفيزيائية للبروميثيوم

ما هي استخدامات البروميثيوم؟

كمصدر للحرارة، يوفر البروميثيوم طاقة مساعدة للكشف عن الفراغ والأقمار الصناعية. يستخدم البروميثيوم أيضًا على نطاق واسع في صناعة الصلب والبلاستيك وصناعة الورق.

6. سماريوم (سم)

السماريوم معدن فضي ذو صلابة متوسطة وصلابة وكثافة مماثلة لمعدن الزنك . يمثل السماريوم 2.8% من المعادن المختلفة، بما في ذلك الدياتوميت، نيوبات الإيتريوم، المونازيت، والباستناسيت.

الخصائص الفيزيائية للسماريوم

ما هي استخدامات السماريوم؟

السماريوم هو المادة الخام لصنع مغناطيس دائم من السماريوم والكوبالت. يعد مغناطيس كوبالت السماريوم أول مغناطيس أرضي نادر يستخدم في الصناعة. ويستخدم السماريوم في صناعة مواد الليزر ومعدات الأشعة تحت الحمراء. كما أن له استخدامات مهمة في صناعة الطاقة الذرية.

7. اليوروبيوم (الاتحاد الأوروبي)

اليوروبيوم هو العنصر المعدني الأقل كثافة والأنعم والأكثر تطايرا بين العناصر الأرضية النادرة. اليوروبيوم، الموجود بشكل رئيسي في المونازيت والباستناسيت، هو أندر العناصر الأرضية النادرة.

الخصائص الفيزيائية لليوروبيوم

ما هي استخدامات اليوروبيوم؟

وكمصدر للضوء، تم استخدام اليوروبيوم لإنتاج الضوء المرئي في مصابيح الفلورسنت، مما ساعد على انتشار أجهزة التلفزيون الملونة المبكرة. وفي السنوات الأخيرة، تم استخدام أكسيد اليوروبيوم في الفوسفور المحفز في الأنظمة الطبية الجديدة للأشعة السينية، وفي صناعة العدسات الملونة والمرشحات البصرية.

8. الجادولينيوم (جي دي)

يعتبر الجادولينيوم، وهو معدن فضي اللون أبيض اللون، من أكثر العناصر الأرضية النادرة تميزًا. الجادولينيوم مغناطيسي في درجة حرارة الغرفة، ومستقر نسبيًا في الهواء الجاف، ويفقد بريقه في الهواء الرطب.

الخصائص الفيزيائية للجادولينيوم

ما هي استخدامات الجادولينيوم؟

الجادولينيوم هو عنصر أرضي نادر جدير بالملاحظة في الرعاية الصحية، والذي ينطبق على المجال الطبي. إنه يحمي المفاعلات النووية والتصوير الشعاعي النيوتروني. يعمل على تحسين التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، الذي يساعد في علاج الورم والكشف عن نمو الورم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يقترب الجادولينيوم الممغنط للتبريد من الصفر المطلق.

9. تيربيوم (تيرابايت)

التيربيوم هو معدن أرضي نادر ذو لون رمادي فضي وهو سام. إنها مرنة وناعمة بدرجة كافية لتقطيعها بسكين. يتآكل التيربيوم بسهولة بالهواء عند درجة حرارة عالية ويتآكل ببطء شديد عند درجة حرارة الغرفة.

الخصائص الفيزيائية للتربيوم

ما هي استخدامات التيربيوم؟

تشتمل تطبيقات التيربيوم في الغالب على مشاريع متطورة كثيفة الاستخدام للتكنولوجيا. على سبيل المثال، يمكن استخدام التيربيوم في المنشطات، ومواد التخزين المغناطيسية الضوئية، والزجاج البصري الممغنط، وما إلى ذلك. وفي السنوات الأخيرة، تم إنتاج المواد المغناطيسية الضوئية المصنوعة من التيربيوم بكميات كبيرة. يتم استخدامها كمكونات تخزين للكمبيوتر، ويتم زيادة سعة التخزين بمقدار 10 إلى 15 مرة.

10. الديسبروسيوم (دي)

الديسبروسيوم معدن فضي ناعم ذو طبيعة حيوية. يتمتع الديسبروسيوم بواحدة من أعلى القوى المغناطيسية. يتفاعل بسرعة مع الماء وقابل للذوبان في الأحماض.

الخصائص الفيزيائية للديسبروسيوم

ما هي استخدامات الديسبروسيوم؟

يلعب الديسبروسيوم دورًا مهمًا في العديد من مجالات التقنية العالية. يستخدم الديسبروسيوم كمادة مضافة للمغناطيس الدائم للأتربة النادرة لزيادة كفاءتها عند درجات الحرارة المرتفعة. يمكن استخدام الديسبروسيوم لتحضير مصابيح الديسبروسيوم، التي تتميز بمزايا السطوع العالي واللون الجيد والحجم الصغير. وقد تم استخدامها كمصادر إضاءة للأفلام والطباعة.

11. الهولميوم (هو)

يشبه الهولميوم الديسبروسيوم من حيث أنه ناعم ومرن. الهولميوم مستقر في الهواء الجاف ويتأكسد بسرعة في درجات الحرارة المرتفعة. أكسيد الهولميوم هو أكثر المواد المغناطيسية المعروفة.

الخصائص الفيزيائية للهولميوم

ما هو الهولميوم المستخدمة ل؟

تعمل سبائك الهولميوم على إنشاء مكثفات تدفق تنتج أقوى المجالات المغناطيسية. يمكن استخدام الهولميوم كمادة مضافة لمصابيح الهاليد المعدنية وحديد الإيتريوم وعقيق الألومنيوم الإيتريوم. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في إنتاج أجهزة الاتصالات البصرية.

12. الإربيوم (إيه)

الإربيوم هو معدن رمادي فضي وله خصائص بصرية متميزة. وهو عنصر أرضي نادر مهم في المنطقة النووية. الإربيوم ذو مغناطيسية حديدية قوية بالقرب من الصفر المطلق وهو موصل فائق.

الخصائص الفيزيائية للإربيوم

ما هي استخدامات الإربيوم؟

أكسيد الإربيوم (Er₂O₃) ذو لون أحمر وردي ويستخدم في صناعة طلاء الفخار. يستخدم الإربيوم في الجيش لأجهزة تحديد المدى بالليزر، ويمكن استخدامه أيضًا كمنشط لبعض مواد الفلورسنت. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الإربيوم في إزالة اللون وتلوين زجاج عدسات النظارات والزجاج البلوري.

13. الثوليوم (TM)

الثوليوم هو ثاني أندر معدن في سلسلة اللانثانيدات، بعد البروميثيوم. يمتلك الثوليوم بريقًا رماديًا فضيًا لامعًا وهو مستقر نسبيًا في الهواء. أكسيد الثوليوم هو بلورة خضراء فاتحة.

الخصائص الفيزيائية للثوليوم

ما هو استخدام الثوليوم؟

يستخدم الثوليوم في التشخيص السريري وعلاج الأورام بسبب ارتباطه العالي بأنسجة الورم. يستخدم الثوليوم كمادة مضافة في مصادر الضوء الجديدة (مصابيح الهاليد المعدنية) ويستخدم أيضًا كمصدر للضوء لأجهزة الأشعة السينية الطبية المحمولة.

14. الإيتربيوم (Yb)

الإيتربيوم هو معدن ناعم أبيض فضي لامع وسهل الأكسدة. الأكسيد أبيض. تم العثور على الإيتربيوم بشكل رئيسي في الزينوتايم والإوكسينيت.

الخصائص الفيزيائية للإيتربيوم

ما هي استخدامات الإيتربيوم؟

نظرا لخصائصه الطيفية الممتازة، يتم استخدام الإيتربيوم كمادة ليزر عالية الجودة. ويمكن استخدامه لصنع الليزر والألياف الزجاجية. يستخدم الإيتربيوم أيضًا في حماية مواد الطلاء، ومواد استشعار الضغط، والمواد المغنطيسية، والمواد المضافة للسبائك عالية التقنية.

15. اللوتيتيوم (لو)

يعتبر اللوتيتيوم، باعتباره آخر اللانثانيدات، المعدن الأكثر صلابة وكثافة بين العناصر الأرضية النادرة. اللوتيتيوم مستقر نسبيًا في الهواء. أكسيد اللوتيتيوم هو بلورة عديمة اللون.

الخصائص الفيزيائية لللوتيتيوم

ما هي استخدامات اللوتيتيوم؟

يمكن استخدام اللوتيتيوم في تكنولوجيا بطاريات الطاقة. يمكن استخدام نويدات اللوتيتيوم المستقرة كمحفزات لتكسير البترول، والألكلة، والهدرجة، والبلمرة. بالإضافة إلى ذلك، اللوتيتيوم له العديد من الاستخدامات المثيرة للاهتمام. على سبيل المثال، يمكن أن تساعد نظائر اللوتيتيوم في الكشف عن عمر الأشياء القديمة.

16. سكانديوم (العلوم)

سكانديوم، معدن أبيض فضي، هو واحد من اثنين من العناصر الأرضية النادرة غير اللانثانيدية. يوجد الإسكنديوم بشكل أساسي في حجر سكانديوم الإيتريوم النادر جدًا، والذي يتأكسد بسرعة في الهواء ويفقد بريقه.

الخصائص الفيزيائية للسكانديوم

ما هي استخدامات سكانديوم؟

في صناعة الإلكترونيات، غالبا ما يستخدم السكانديوم في مجموعة متنوعة من أجهزة أشباه الموصلات. في صناعة المعادن، يتم استخدام السكانديوم لصنع السبائك لتحسين قوتها وصلابتها ومقاومتها للحرارة. وفي صناعة الزجاج يمكن تصنيع زجاج خاص يحتوي على سكانديوم. في صناعة مصادر الضوء الكهربائية، تتمتع مصابيح الصوديوم سكانديوم بمزايا الكفاءة العالية ولون الضوء الإيجابي.

17. الإيتريوم (Y)

الإيتريوم، وهو معدن رمادي-أسود، هو عنصر أرضي نادر آخر غير اللانثانيد. في القشرة الأرضية، يعد الإيتريوم والسيريوم أكثر العناصر الأرضية النادرة وفرة، وكانا أيضًا أول العناصر الأرضية النادرة التي تم اكتشافها.

الخصائص الفيزيائية للإيتريوم

ما هو الإيتريوم المستخدمة ل؟

الإيتريوم له العديد من الاستخدامات في الصناعة. باعتبارها مادة مضافة للصلب والسبائك غير الحديدية، تحتوي سبائك FeCr عادة على 0.5-4٪ من الإيتريوم، مما يمكن أن يعزز مقاومة الأكسدة والليونة للفولاذ المقاوم للصدأ. يمكن استخدام مواد سيراميك نيتريد السيليكون التي تحتوي على 6% إيتريوم و2% ألومنيوم لتطوير مكونات المحرك.

مراجع

1. حقائق عن العناصر الأرضية النادرة
2. العناصر الأرضية النادرة واستخداماتها
3. العناصر الأرضية النادرة: أين توجد في العالم؟

مؤلف : Jordan جوردان هو كاتب المدونة ويتمتع بمعرفة واسعة بهذه الصناعة. والأهم من ذلك أنه يأمل أن يساعدك في مشاريعك بإخلاص.