とは希土類?
人類は1794年にレアアースを発見して以来、200年以上の歴史を持っています。当時、レアアース鉱物はほとんど発見されていなかったため、化学的方法で得られる水に不溶な酸化物はごくわずかでした。歴史的に、そのような酸化物は習慣的に「土」と呼ばれていたため、レアアースという名前が付けられました。
実際、レアアース鉱物は自然界には珍しいものではありません。レアアースは土ではなく、代表的な金属元素です。その活性型はアルカリ金属、アルカリ土類金属に次ぐものです。これらは、一般的な銅、亜鉛、錫、コバルト、ニッケルよりも地殻中に多く含まれています。
現在、レアアースは、エレクトロニクス、石油化学、冶金などのさまざまな分野で広く使用されています。ほぼ 3 ～ 5 年ごとに、科学者はレアアースの新しい用途を発見できますが、6 件の発明のうち 1 件は実現できません。レアアースなしで。
中国はレアアース鉱物が豊富で、埋蔵量、生産規模、輸出量の３つの世界ランキングで第１位となっている。同時に、中国は17種類のレアアース金属、特に軍事用途が極めて顕著な中・重レアアースを供給できる唯一の国でもある。
希土類元素の組成
希土類元素は、化学元素周期表のランタニド元素で構成されています。ランタン(ラ)、セリウム(セ)、プラセオジム(PR)、ネオジム(Nd)、プロメチウム (Pm)、サマリウム(Sm)、ユーロピウム（欧州連合）、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(TB)、ジスプロシウム(ディ)、ホルミウム（ほ）、エルビウム（えー）、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ルテチウム(Lu)、およびランタニドと密接に関連する 2 つの元素:スカンジウム(SC) とイットリウム(Y)。
いわゆる希土類、レアアースと略されます。
希土類元素の分類
元素の物理的および化学的特性によって分類されます。
軽希土類元素:スカンジウム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム
重希土類元素:ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム
鉱物の特徴による分類:
セリウム系：ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム
イットリウム基：ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、スカンジウム、イットリウム
抽出分離による分類：
軽希土類（P204弱酸性抽出）：ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム
中希土類 (P204 低酸性抽出):サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム
重希土類 (P204 での酸性抽出):ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、イットリウム
希土類元素の性質
希土類元素の 50 以上の機能は、その独特な 4f 電子構造に関連しており、伝統的な材料とハイテク新材料の両方の分野で広く使用されています。
4f電子軌道
1. 物理的および化学的性質
★ 明らかな金属特性を持っています。シルバーグレーですが、プラセオジムとネオジムを除くと淡黄色に見えます
★ 豊富な酸化物カラー
★非金属と安定した化合物を形成します。
★メタルライブ
★空気中で酸化しやすい
2 光電子特性
★ 充填されていない 4f サブレイヤー。4f 電子が外側の電子によって遮蔽され、さまざまなスペクトル項とエネルギー レベルが得られます。
4f電子は遷移する際に紫外、可視、赤外領域までのさまざまな波長の放射線を吸収または放出することができるため、発光材料として適しています。
★導電性が良く、電解法による希土類金属の調製が可能
新材料における希土類元素の 4f 電子の役割
1.4f電子特性を活かした材料
★4f電子スピン配置：強力な磁性として現れる - 永久磁石材料、MRI イメージング材料、磁気センサー、超電導体などとしての使用に適しています。
★4f軌道電子遷移: 発光特性として発現 – 蛍光体、赤外線レーザー、ファイバー増幅器などの発光材料としての使用に適しています。
4f エネルギー準位ガイドバンドの電子遷移: 着色特性として現れる – ホットスポットコンポーネント、顔料、セラミックオイル、ガラスなどの着色および脱色に適しています
2 は、イオン半径、電荷、化学的性質を使用して、4f 電子に間接的に関連します。
★核の特徴：
熱中性子の吸収断面積が小さく、原子炉等の構造材として最適
中性子吸収断面積が大きい – 原子炉などの遮蔽材に適しています。
★希土類のイオン半径、電荷、物理的および化学的特性:
格子欠陥、類似のイオン半径、化学的特性、異なる電荷 – 加熱、触媒、検知素子などに適しています
構造の特異性 – 水素吸蔵合金正極材料、マイクロ波吸収材料などとしての使用に適しています
電気光学特性および誘電特性 – 光変調材料、透明セラミックなどとしての使用に適しています
投稿時間: 2023 年 7 月 6 日