quelles utilisations magiques ont-elles des éléments de terres rares? (ⅰ) — - overview des applications d'éléments de terres rares

les terres rares sont des matériaux indispensables pour les nouvelles technologies et les nouveaux matériaux. ils sont communément appelés «or industriel» et sont des ressources stratégiques importantes. cet article vise à aider les lecteurs à comprendre les utilisations merveilleuses des éléments de terres rares.

i. combien de types d'éléments métalliques sont inclus dans les terres rares?

que sont les terres rares? «rare» signifie rare; la «terre» est généralement utilisée pour désigner les oxydes solides insolubles dans l'eau, comme l'oxyde d'aluminium, appelé argile et l'oxyde de magnésium, appelé pyrophyllite; la terre rare fait référence à certains oxydes métalliques. pour être précis, la terre rare est un terme général pour 17 éléments métalliques dans le tableau périodique, notamment «scandium», «yttrium» et «lanthanide elements». les oxydes de ces 17 éléments de terres rares sont toujours mélangés.

éléments de terres rares: série scandium, yttrium et lanthanide un total de 17 éléments

les éléments de terres rares sont situés dans la troisième colonne du tableau périodique, à savoir le scandium (sc), le yttrium (y) et le lanthane (la).

cependant, lanthanum signifie «lanthanide», qui est un groupe de 15 éléments: lanthanum (la), cérium (ce), prasyodymium (pr), néodyme (nd), prométhium (pm),

samarium (sm), europium (ue), gadolinium (gd), terbium (tb), dysprosium (dy),

holmium (ho), erbium (er), thulium (tm), ytterbium (yb), lutetium (lu).

par conséquent, il y a 17 éléments de terres rares au total, dont ceux aux propriétés actives et à la masse atomique légère sont appelées «éléments de terres rares légères», un total de 8:

lanthanum (la), cérium (ce), praseodymium (pr), néodyme (nd),

prométhium (pm), samarium (sm), europium (ue), gadolinium (gd).

il y a sept éléments avec des masses atomiques plus lourdes, connues sous le nom de «éléments de terre rare lourds»:

terbium (tb), dysprosium (dy), holmium (ho), erbium (er),

thulium (tm), ytterbium (yb), lutetium (lu).

présentation de «propriétés de terres rares»

les éléments de terres rares ont de nombreuses propriétés spéciales, dont quelques-unes sont introduites ci-dessous.

1. d'une manière générale, les éléments de terres rares sont plus actifs que «l'aluminium».

ils réagissent avec l'oxygène pour former des oxydes, réagissent avec l'hydrogène pour former des hydrures, forment des composés avec de nombreux éléments non métalliques et réagissent avec de nombreux acides et bases pour former des «sels de terres rares»;

2.le que le «nombre atomique» diminue, «l'activité» augmente; à mesure que le «nombre atomique» augmente, la «métallicité» diminue.

3. les alliages des «éléments de lanthanure» et des «métaux de transition» sont d'importants matériaux de stockage d'hydrogène, tels que lani5.

il a une forte capacité de stockage d'hydrogène sous plusieurs atmosphères de pression et peut libérer de l'hydrogène en réduisant la pression.

4. les métaux des terres rares et leurs oxydes, hydroxydes et carbonates sont à l'origine insolubles dans l'eau. pourtant, ils peuvent réagir avec de l'acide chlorhydrique pour produire des «chlorures de terres rares», qui sont facilement solubles dans l'eau, et plus la température est élevée, plus la solubilité est grande.

5. les métaux de la terre, leurs oxydes et hydroxydes réagissent avec l'acide sulfurique pour former des «sulfates de terres rares», et leur solubilité dans l'eau a également une forte régularité.

6. «les sulfates de la terre» peuvent former des «sels complexes» avec des «sulfates de métal de terre alcalins». la solubilité de ces sels complexes varie considérablement et ils sont faciles à séparer.

les caractéristiques de solubilité ci-dessus seront utilisées dans la technologie de séparation et d'extraction des éléments de terres rares.

7. les éléments de la terre rare sont relativement actifs, ce qui peut facilement fusionner avec d'autres cristaux, ce qui rend la structure cristalline petite et dense.

8.la structure atomique des éléments des terres rares est assez spéciale et a plusieurs «niveaux d'énergie». comment connaissons-nous ce phénomène? lorsque des éléments de terres rares sont illuminés par une certaine lumière pour observer leurs spectres, on peut constater qu'il existe plus d'un spectre, ce qui montre que les atomes des éléments de terres rares ont de multiples "niveaux d'énergie".

9. il existe environ 30 000 spectres d'absorption de tous les atomes ou ions d'élément de terre rares, qui sont tous des «spectres à bande étroite» de l'infrarouge à l'ultraviolet. étant donné que la fréquence du spectre d'absorption est également la fréquence du spectre d'excitation-émission, les éléments de terres rares peuvent émettre une lumière spéciale lorsqu'elle est irradiée avec une lumière d'excitation. pour cette raison, les terres rares sont devenues un énorme trésor de matériaux luminescents, à partir desquels de nombreux nouveaux matériaux luminescents peuvent être découverts. de plus, les éléments des terres rares ont des conditions de faible luminescence, une forte capacité de luminescence, une efficacité de luminescence élevée et une couleur lumineuse pure.

quelles sont les utilisations des terres rares?

les éléments des terres rares sont connues comme «l'or industriel» et les «vitamines industrielles», ce qui signifie qu'elles sont importantes et pratiques et sont partout dans l'industrie. lorsqu'ils sont utilisés dans un matériau, ils amélioreront comme par magie les performances et l'efficacité de la production, augmenteront le contenu scientifique et technologique et favoriseront les progrès technologiques de ce matériel. plus précisément, les produits modernes de haute technologie ne peuvent pas se passer de la participation de terres rares. ce qui suit est un résumé de l'application de terres rares dans plusieurs domaines.

1. usage dans l'industrie métallurgique

`` alliage de ferrosilicon de terres rares '' et `` alliage de silicon-magnésium de la terre rare '' sont utilisés comme agents sphéroïdisants en fonte, qui peuvent transformer les `` cristaux de carbone en fer 'en forme de bande' en `` sphères '', devenant ainsi le `` fer ductile '', qui améliore considérablement les performances de traitement et les propriétés mécaniques du fer en fonte. il joue un rôle énorme dans l'industrie de la fabrication de machines.

l'ajout de métaux des terres rares à des alliages non ferreux, tels que le magnésium, l'aluminium, le cuivre, le zinc et le nickel, peut améliorer les propriétés physiques et chimiques des alliages dans la pièce et des températures élevées.

2. application dans des matériaux magnétiques forts

le célèbre «roi des aimants permanents» est l'alliage «ndfeb», dans lequel rubidium est un élément de terre rare. les aimants permanents solides ont une large gamme d'utilisations, comme dans les «moteurs aimants permanents», «l'imagerie par résonance magnétique» et les «composants électriques».

3. utilisation dans l'industrie pétrochimique

dans l'industrie pétrochimique, la «fissuration» moléculaire et la «polymérisation» sont très courantes, mais elles nécessitent toutes l'utilisation de catalyseurs. l'ajout d'éléments de terres rares au catalyseur peut doubler l'efficacité; faire du catalyseur en un "catalyseur de tamis moléculaire" avec "bonne perméabilité" et "grande zone de contact" peut doubler l'effet catalytique.

dans l'impression chimique et la teinture, l'utilisation de terres rares peut rendre la teinture stable et brillante.

4.usage dans la céramique en verre

le «verre optique spécial» peut être fabriqué en ajoutant des éléments de terres rares, dont certains peuvent passer des rayons infrarouges, absorber les rayons ultraviolets, résister à la chaleur, à l'acide et à l'alcali, ou bloquer les rayons x. ces «lunettes optiques de haute qualité» sont largement utilisées dans la haute technologie civile.

les «cristaux laser» de haute puissance doivent contenir des éléments de terres rares. ce type de laser peut être utilisé dans le traitement mécanique, les scalpels, etc.

l'ajout de terres rares aux glaçures en céramique et aux glaçures en porcelaine peut non seulement faire en sorte que les produits frittés présentent des couleurs et un lustre différentes, mais aussi réduire la rupture du glaçage. les oxydes de terres rares à grain fin peuvent être largement utilisés comme agents de polissage pour divers types de verre.

5. utilisation pour la communication de fibres optiques

en ajoutant des terres rares aux matériaux de fibres optiques, les signaux peuvent voyager à travers la fibre avec moins de perte et peuvent voyager plus loin.

en dopant des terres rares dans les fibres optiques et en les irradiant avec des lumières led, les éléments de terres rares dopés peuvent être stimulés pour émettre de la lumière. ce principe peut être utilisé pour créer un «amplificateur de relais» pour la transmission de signal de fibre optique, que nous appelons «lumière de la pompe». la «lumière de la pompe» peut également être utilisée pour fabriquer des lasers haute puissance.

6. utilisation pour l'affichage électrochromique

les affichages à couches minces de haute technologie utilisent généralement des "phosphores qui présentent différentes couleurs", et ces phosphores nécessitent la participation de différents éléments de terres rares.

7. utilisé pour la radioactivité

des éléments de terres rares lourdes peuvent généralement absorber les neutrons et se transformer en isotopes correspondants, afin qu'ils puissent participer aux «matières premières d'uranium» et contrôler le taux de fission. ces isotopes sont également radioactifs et ont une énergie plus faible, ils peuvent donc être utilisés dans la «chimiothérapie locale» et le «suivi de l'affichage radioactif» dans le domaine médical.

8. utilisation de l'agriculture

les résultats de la recherche montrent que l'ajout d'une petite quantité de terres rares au sol peut favoriser la germination des graines, augmenter le taux de germination des graines et favoriser la croissance des semis; il peut augmenter la teneur en chlorophylle des plantes, améliorer la photosynthèse, favoriser le développement des racines et augmenter l'absorption des nutriments racinaires; il peut améliorer la résistance aux maladies, la résistance au froid et la résistance à la sécheresse des cultures; la pulvérisation de fruits avec une quantité appropriée de mélange de terres rares peut améliorer la qualité des fruits. la raison en est que la lumière émise par les éléments de terres rares sous la lumière du soleil est bénéfique pour la croissance des plantes.

rapport de consommation des zones d'application des terres rares