Kada pogledamo elemente periodnog sistema, mnogi od njih se nalaze na dnu i poznati su kao rijetka zemlja. Unatoč svom nazivu, oni nisu tako rijetki kao što se čine, ali su neophodni za razvoj mnogih modernih tehnologija. Oni su neophodni za proizvodnju uređaja visoke tehnologije kao što su mobilni telefoni, kompjuteri, električna vozila, kamere i još mnogo toga. Bez ovih retkih zemalja, život kakav danas poznajemo bio bi veoma drugačiji.
U ovom članku ćemo detaljno istražiti šta su rijetke zemlje, njihove karakteristike, primjenu i važnost koju imaju u našem svakodnevnom životu, kao i izazove koje predstavlja njihovo vađenje i povezani geopolitički utjecaj.
Koje su rijetke zemlje
u rijetka zemlja Oni su grupa koju čini 17 esencijalnih hemijskih elemenata u proizvodnji različitih tehnoloških proizvoda i čiste energije. Ovi elementi uključuju svih 15 elemenata iz porodice lantanida, plus itrijum i skandij. Uprkos svom imenu, neki od ovih elemenata relativno su zastupljeni u Zemljinoj kori; Ono što im daje naziv "rijetki" je teškoća u pronalaženju u visokim koncentracijama i njihovom efikasnom ekstrakciji iz minerala gdje su prisutni.
Ovi elementi se ističu po svojim jedinstvenim svojstvima, kao što su magnetna, luminiscentna i elektrohemijska svojstva, koji su ključni za proizvodnju visokotehnoloških proizvoda. Ova svojstva omogućavaju elektronskim uređajima da budu moćniji, lakši i energetski efikasniji.
Neki primjeri njihove upotrebe uključuju proizvodnju LCD ekrani, trajni magneti u elektromotorima koji se koriste u hibridnim i električnim vozilimai sistemi za skladištenje energije kao što su nikl-metal hidridne baterije. Koriste se i u tehnologije obnovljivih izvora energije kao što su vjetroturbine i fotonaponski paneli, doprinoseći razvoju održivijih rješenja.
Glavne karakteristike
Elementi rijetkih zemalja imaju niz jedinstvenih karakteristika koje proizlaze iz njihove elektronske konfiguracije. Raspored njihovih elektrona daje im svojstva koja ih značajno razlikuju od ostalih elemenata u periodnom sistemu. Najlakši i najteži elementi unutar grupe predstavljaju određene razlike u pogledu svojih svojstava i industrijske primjene. Ovi elementi se obično nalaze zajedno u mineralima, što njihovo razdvajanje čini složenim i skupim procesom. Podijeljeni su u dvije velike grupe:
- Lagane rijetke zemlje: Lantan, cerij, prazeodim, neodim, prometijum i samarijum.
- Teške rijetke zemlje: Europij, gadolinijum, terbijum, disprozijum, holmijum, erbijum, tulij, iterbijum i lutecijum.
Važno svojstvo rijetkih zemalja je kontrakcija lantanida, što se odnosi na progresivno smanjenje veličine atoma od lantana do lutecijuma. To utječe na njegovu primjenu u industriji jer omogućava da se neki od ovih elemenata lako ugrade u kristalne strukture drugih materijala, poboljšavajući njihova fizička svojstva.
Osim toga, rijetke zemlje su prepoznate po svojim magnetskim svojstvima. Legure neodimijuma, gvožđa i bora (NdFeB) neophodne su u proizvodnji trajni magneti, koji se koristi u prijenosnim elektroničkim uređajima kao što su slušalice i tvrdi diskovi.
Klasifikacija rijetkih zemalja
Elementi rijetkih zemalja dijele se u dvije grupe prema njihovoj atomskoj težini: laka retka zemlja y teška rijetka zemlja. Ova klasifikacija je takođe važna sa industrijskog gledišta, budući da su teži elementi rjeđi i stoga vrijedniji.
lake retke zemlje
Unutar ove grupe nalaze se sljedeći elementi:
- Lantan (The)
- cerij (Ce)
- prazeodim (Pr)
- neodim (Nd)
- prometijum (pm)
- samarijum (Sm)
Lantan se, na primjer, koristi u proizvodnji specijalne optičke naočare i poboljšati savitljivost čelika. Neodimijum je, sa svoje strane, postao bitan u industrija magneta velike snage i motori različitih elektronskih uređaja.
Teške rijetke zemlje
Ova grupa uključuje sljedeće elemente:
- europuj (Eu)
- gadolinij (Gd)
- terbijum (Tb)
- disprozijum (Dy)
- holmijum (ho)
- erbijum (er)
- Tulio (Tm)
- iterbijum (Yb)
- lutecij (Lu)
Ovi elementi imaju specijaliziranije primjene. Europuj je, na primjer, neophodan u proizvodnji displeji visoke definicije i LED sijalice, dok su disprozijum i terbijum neophodni za proizvodnju magneti za rijetke zemlje koji moraju stabilno raditi na visokim temperaturama, kao što su one koje se koriste u motorima električnih automobila.
Industrijska i domaća primjena rijetkih zemalja
Primjena rijetkih zemalja je vrlo raznolika i pokriva više industrija:
- Potrošačka elektronika: Rijetke zemlje su neophodne za proizvodnju mobilni telefoni, kompjuteri, tableti, ekrane visoke definicije i čvrste diskove. Za proizvodnju se koristi neodim lagani i snažni magneti, koristi se u slušalicama i zvučnicima.
- Obnovljiva energija: Zahvaljujući svojim magnetnim svojstvima i svojstvima skladištenja energije, elementi kao što su terbij i disprozijum su neophodni zračne turbine i proizvodnju metal-hidridne baterije koristi se u hibridnim i električnim vozilima.
- medicinski sektor: Gadolinijum se koristi u kontrastna sredstva za magnetnu rezonancu i rendgenske zrake, dok se samarijum koristi u radioterapiji za liječenje raka.
Geopolitika rijetkih zemalja
Jedan od najvećih izazova s rijetkim zemljištima je taj što je njihova proizvodnja jako koncentrisana u nekoliko zemalja, Kina vodeća svjetska eksploatacija. Procjenjuje se da Kina proizvodi oko 95% retkih zemalja u svijetu, što joj daje veliku moć na globalnim tržištima.
Kina je u prošlosti koristila svoju dominantnu poziciju da uvede ograničenja na izvoz rijetkih zemalja, što je dovelo do trgovinskih tenzija, posebno sa zemljama s visokom tehnološkom potražnjom kao što su Sjedinjene Američke Države i Japan. Kao rezultat toga, Vlada Sjedinjenih Država i Evropska unija ulažu u istraživanje i razvoj oblika reciklirajte već korištene materijale kako bi se smanjila njihova ovisnost o ovim elementima i diverzificirali izvori snabdijevanja.
Početkom 2023. godine, Švedska je objavila otkriće najvećeg nalazišta retkih zemalja u Evropi, koju je Evropska unija primila s optimizmom, koja nastoji da smanji svoju zavisnost od uvoza iz Kine.
Kontrola nad rijetkim zemljama postala je ključni strateški element komercijalni rat između Sjedinjenih Država i Kine, posebno u pogledu proizvodnje naprednih vojnih tehnologija kao što su borbeni avioni i vođene rakete.
Budućnost rijetkih zemalja stalno se razvija i potražnja će nastaviti rasti kako se povećava potreba za naprednijim i ekološki prihvatljivijim tehnologijama.
Rijetke zemlje, unatoč svom nazivu, nisu toliko rijetke, ali njihovo vađenje i prerada su složene i, u mnogim slučajevima, koncentrisane su u zemljama poput Kine, što otežava njihovu nabavku. Oni su ključni elementi za kretanje ka tehnološkoj i održivoj budućnosti.