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Las tierras raras son muy utilizadas.
Las tierras raras son elementos lantánidos de la tabla periódica de elementos químicos: lantano (La), cerio (Ce), praseodimio (Pr), neodimio (Nd), prometio (Pm), samario (Sm), Europio (Eu), gadolinio (Gd), terbio (Tb). Conocidas como tierras raras (RE o r).
El origen y aplicación del nombre de 17 elementos de tierras raras
El lantano (La) "La" fue nombrado en 1839. En aquella época, un sueco llamado "Mosander" descubrió que el mineral de cerio contenía otros elementos. Tomó prestada la palabra griega "oculto" y llamó a este elemento "La". El lantano se usa ampliamente en materiales piezoeléctricos, materiales electrotérmicos, materiales termoeléctricos, materiales magnetorresistivos, materiales luminiscentes (polvo azul), materiales de almacenamiento de hidrógeno, vidrio óptico, materiales láser, diversos materiales de aleaciones, etc. También se utiliza como catalizador en la preparación de muchos productos químicos orgánicos. El lantano también se utiliza para la conversión de luz en películas agrícolas. Los científicos en el extranjero le han dado al lantano la reputación de "súper calcio" debido a su papel en los cultivos.
Cerio (Ce) "Cerium" fue descubierto y bautizado en 1803 por los alemanes Kropoulos y los suecos Usbo Rizzi y Hitchinger para conmemorar el asteroide Ceres descubierto en 1801.
Amplias aplicaciones del cerio;
(1) Como aditivo para vidrio, el cerio puede absorber rayos ultravioleta e infrarrojos y se ha utilizado ampliamente en vidrios para automóviles. No solo
puede proteger contra los rayos ultravioleta y reducir la temperatura dentro del automóvil, ahorrando así electricidad del aire acondicionado. Desde 1997, el vidrio japonés para automóviles
Se ha añadido CeO2 a todos los vidrios. En 1996, se utilizaron al menos 2.000 toneladas de óxido de cerio en vidrios para automóviles, de las cuales aproximadamente 1.000 toneladas se utilizaron en los Estados Unidos.
(2) Actualmente, el cerio se utiliza en catalizadores de purificación de gases de escape de automóviles, que pueden prevenir eficazmente que grandes cantidades de gases de escape de automóviles se descarguen al aire.
El consumo estadounidense en esta área representa más de un tercio del consumo total de tierras raras.
(3) El sulfuro de cerio puede sustituir al plomo, el cadmio y otros metales nocivos para el medio ambiente y los seres humanos. Se utiliza en pigmentos y puede utilizarse para colorear plásticos.
También se puede utilizar en la industria de pinturas, tintas y papel. Actualmente, la empresa líder es la francesa Rhône-Poulenc.
(4) El sistema láser Ce:LiSAF es un láser de estado sólido desarrollado en los Estados Unidos y se puede utilizar para monitorear la concentración de triptófano.
Se utiliza para explorar armas biológicas y también puede usarse en medicina. El cerio tiene una amplia gama de aplicaciones y casi todas las aplicaciones de tierras raras son plomo.
Todos los dominios contienen cerio. Como polvo de pulido, materiales de almacenamiento de hidrógeno, materiales termoeléctricos, electrodos de cerio y tungsteno, condensadores cerámicos, materiales piezoeléctricos, etc.
Cerámicas, abrasivos de carburo de silicio y cerio, materias primas para pilas de combustible, catalizadores de gasolina, algunos materiales de imanes permanentes y diversos aceros aleados.
Y metales no ferrosos.
Praseodimio (Pr) Hace unos 160 años, el sueco Mosander descubrió un nuevo elemento a partir del lantano, pero no era un elemento único. Mosandel descubrió que este elemento era muy similar al lantano, por lo que lo llamó "Pr-Nd". "Neodimio" significa "gemelo" en griego. Unos 40 años después, en 1885, cuando se inventó el velo de la lámpara de vapor, el austriaco Welsbach aisló con éxito dos elementos de "Pr-Nd", uno llamado "Nd" y el otro "Pr-Nd". Este "gemelo" ha sido separado y el elemento praseodimio tiene un mundo amplio para mostrar sus talentos. El praseodimio es un elemento de tierras raras utilizado en grandes cantidades en vidrio, cerámica y materiales magnéticos.
Amplias aplicaciones del praseodimio;
(1) El praseodimio se usa ampliamente en cerámica arquitectónica y cerámica diaria. Se puede mezclar con esmalte cerámico para hacer un esmalte de color o se puede usar solo.
Pigmento underglaze, el pigmento es de color amarillo claro, con un tono puro y elegante.
(2) Se utiliza para fabricar imanes permanentes. Se utilizan praseodimio y neodimio metálicos baratos en lugar de neodimio metálico puro para fabricar materiales magnéticos permanentes, que tienen buena resistencia al oxígeno.
Se pueden transformar en imanes de diversas formas. Ampliamente utilizado en diversos equipos electrónicos y caballos.
Dashang.
(3) Utilizado en el craqueo catalítico del petróleo. Agregue enriquecimiento de Pr-Nd al tamiz molecular de zeolita Y para preparar el catalizador de craqueo del petróleo.
El catalizador puede mejorar la actividad, selectividad y estabilidad del catalizador. China comenzó a utilizarlo industrialmente en la década de 1970, y las dosis eran cada vez mayores.
(4)El praseodimio también se puede utilizar para esmerilar y pulir.
Además, el praseodimio se utiliza cada vez más en aplicaciones de fibra óptica.
El neodimio (nd) se creó con el nacimiento del praseodimio. La llegada del Nd ha activado el campo de las tierras raras, juega un papel importante en el campo de las tierras raras y afecta el mercado de las tierras raras. ?
El neodimio ha sido un punto caliente del mercado durante muchos años debido a su posición única en el campo de las tierras raras. El mayor usuario de metal de neodimio es el material de imán permanente NdFeB. La llegada de los imanes permanentes de NdFeB ha inyectado nueva vitalidad al campo de alta tecnología de las tierras raras. Los imanes de NdFeB son conocidos como el "rey de los imanes permanentes" debido a su producto de alta energía magnética. Se utilizan ampliamente en electrónica, maquinaria y otras industrias debido a su excelente rendimiento. El exitoso desarrollo del espectrómetro magnético alfa marca que el rendimiento magnético de los imanes NdFeB de mi país ha alcanzado el nivel de primera clase del mundo. El neodimio también se utiliza en materiales no ferrosos. Agregar entre un 1,5% y un 2,5% de neodimio a las aleaciones de magnesio o aluminio puede mejorar el rendimiento a altas temperaturas, la estanqueidad al aire y la resistencia a la corrosión de la aleación, y se usa ampliamente como material aeroespacial. Además, el granate de itrio y aluminio dopado con neodimio produce un rayo láser de onda corta, que se utiliza ampliamente en la industria para soldar y cortar materiales delgados con un espesor de menos de 10 mm. En medicina, el láser de granate de itrio y aluminio dopado con Nd sustituye al bisturí para la eliminación quirúrgica o la desinfección de heridas. El neodimio también se utiliza para colorear vidrio y materiales cerámicos y como aditivo en productos de caucho. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y la expansión y extensión del campo de la ciencia y la tecnología de tierras raras, el neodimio tendrá un espacio más amplio para su utilización.
Prometio (Pm) 1947, J.A. Marinsky, L.E. Glendenin y C.E. separaron con éxito 61 elementos del combustible de uranio gastado de reactores de energía atómica y utilizaron el nombre de Prometeo en la mitología griega. Elemento radiactivo artificial producido a partir de prometio y utilizado en reactores nucleares.
Los principales usos del prometio son:
(1) Puede utilizarse como fuente de calor. Proporcionar energía auxiliar para la detección de vacío y satélites artificiales.
(2)Pm147 emite rayos beta de baja energía y se utiliza para fabricar baterías de holmio. La electricidad como fuente de instrumentos y relojes de guiado de misiles
. Esta batería es pequeña y puede usarse de forma continua durante varios años. Además, el prometio también se utiliza en instrumentos portátiles de rayos X, preparación de fósforo, medición de espesores y luces de navegación.
Samario (Sm) En 1879, Boyce Baudelaire descubrió un nuevo elemento de tierra rara a partir del "Pr-Nd" obtenido del mineral de niobio-itrio, y lo llamó samario basándose en el nombre de este mineral. El samario es de color amarillo claro y es la materia prima de los imanes permanentes de samario y cobalto. Los imanes de samario y cobalto fueron los primeros imanes de tierras raras utilizados en la industria. Hay dos tipos de imanes permanentes: la serie SmCo5 y la serie Sm2Co17. El sistema SmCo5 se inventó a principios de la década de 1970 y el sistema Sm2Co17 se inventó más tarde. Ahora surge la necesidad de esto último. No es necesario que la pureza del óxido de samario utilizado en los imanes de samario y cobalto sea demasiado alta. Considerando el costo, utilizamos principalmente alrededor del 95% de los productos. Además, el óxido de samario se utiliza en catalizadores y condensadores cerámicos. Además, el samario tiene propiedades nucleares y puede utilizarse como material estructural, material de protección y material de control en reactores nucleares, de modo que la enorme energía generada por la fisión nuclear pueda utilizarse de forma segura.
Europio (Eu) En 1901, Eugene-Antore Madkay descubrió un nuevo elemento a partir del samario y lo llamó europio. Es de suponer que este nombre debe su nombre a la palabra Europa. El óxido de europio se utiliza principalmente en fósforos. Eu3+ se utiliza como activador de fósforos rojos y Eu2+ se utiliza para fósforos azules. Actualmente, Y2O2S:Eu3+ es el fósforo con mejor eficiencia luminosa, estabilidad del recubrimiento y coste de reciclaje. Junto con mejoras tecnológicas para mejorar la eficiencia luminosa y el contraste, se está utilizando ampliamente. En los últimos años, el óxido de europio también se ha utilizado como fósforo de emisión estimulada para nuevos sistemas de diagnóstico médico por rayos X. El óxido de europio también se puede utilizar para fabricar lentes y filtros de colores, en dispositivos de almacenamiento de burbujas magnéticas y en materiales estructurales, de control y de blindaje para reactores atómicos.
Linio (Gd) En 1880, Gnacke G.de Marignac de Suiza separó el "samario" en dos elementos, uno de los cuales fue confirmado por Sorett y el otro por las investigaciones de Boyce Baudelaire. En 1886, Nyack de Moray estudió las tierras raras para conmemorar al descubridor del itrio. El gadolinio desempeñará un papel importante en la innovación tecnológica moderna.
Sus principales usos son:
(1) Su complejo paramagnético soluble en agua puede mejorar la señal de resonancia magnética del cuerpo humano en tratamientos médicos.
(2) Su óxido de azufre puede utilizarse como rejilla matricial para tubos de osciloscopios y pantallas de rayos X con brillo especial.
(3) El gadolinio en el granate de gadolinio y galio es una memoria de burbuja magnética de sustrato único ideal.
(4) Cuando no hay restricción del ciclo de Camote, se puede utilizar como medio de refrigeración magnético sólido.
(5) Se utiliza como inhibidor para controlar el nivel de reacción en cadena de las centrales nucleares y garantizar la seguridad de las reacciones nucleares.
(6) Se utiliza como aditivo para imanes de samario y cobalto para garantizar que el rendimiento no cambie con la temperatura.
Además, el uso de óxido de gadolinio con lantano ayuda a cambiar la zona de vitrificación y mejora la estabilidad térmica del vidrio. El óxido de gadolinio también se utiliza en la fabricación de condensadores y pantallas intensificadoras de rayos X. Actualmente, la comunidad internacional está trabajando arduamente para desarrollar la aplicación del gadolinio y sus aleaciones en la refrigeración magnética y ha logrado grandes avances. Se han desarrollado refrigeradores magnéticos a temperatura ambiente que utilizan imanes superconductores, gadolinio metálico o sus aleaciones como medios refrigerantes.
Terbio (Tb) En 1843, Karl G. Mosander de Suecia descubrió el terbio a través de investigaciones en suelos de itrio. La mayoría de las aplicaciones del terbio involucran campos de alta tecnología. Se trata de un proyecto de vanguardia intensivo en tecnología y conocimiento que también tiene importantes beneficios económicos y atractivas perspectivas de desarrollo.
Las principales áreas de aplicación son:
(1) Los fósforos se utilizan como activadores de polvos verdes en fósforos de tres colores primarios, como la matriz de fosfato activado con terbio y el activado con terbio.
Tanto la matriz de silicato como la matriz de aluminato de magnesio y cerio activada por terbio emiten luz verde en estado excitado.
(2) Materiales de almacenamiento magnetoópticos: en los últimos años, los materiales magnetoópticos de terbio han alcanzado una escala de producción en masa, utilizando materiales amorfos de Tb-Fe.
El disco magnetoóptico revelado con película delgada se utiliza como elemento de almacenamiento informático, y la capacidad de almacenamiento se incrementa de 10 a 15 veces.
(3) Vidrio magnetoóptico. El vidrio de Faraday que contiene terbio se utiliza en la fabricación de rotadores y aisladores ampliamente utilizados en tecnología láser.
Materiales clave para circuladores y circuladores. Especialmente el desarrollo de TerFenol,
Esto también abrió nuevos usos para el terbio. El terfenol es un nuevo material descubierto en la década de 1970 y contiene la mitad de la aleación.
Los ingredientes son terbio, disprosio, a veces holmio y el resto es hierro. Esta aleación fue desarrollada por primera vez por Ames Laboratories en Iowa, EE. UU.
Desarrollado por primera vez, cuando Terfenol se coloca en un campo magnético, sus dimensiones cambian más que los materiales magnéticos ordinarios.
Este cambio puede hacer posibles algunos movimientos mecánicos precisos. Ferroterbium disprosium se utilizó inicialmente principalmente para sonar y ahora se ha utilizado ampliamente.
Se utiliza ampliamente en muchos campos, desde sistemas de inyección de combustible, control de válvulas de líquido y microposicionamiento hasta actuadores y máquinas mecánicas.
Estructura y ajuste de telescopios espaciales de aviones, reguladores de alas y otros campos.
Disprosio (Dy) En 1886, el francés Boyce Baudelaire separó con éxito el holmio en dos elementos, uno de los cuales todavía se llama holmio y el otro a base de holmio recibió el nombre de "difícil de obtener". ". El disprosio desempeña un papel cada vez más importante en muchos campos de alta tecnología.
El disprosio se utiliza principalmente para:
(1) Se utiliza como aditivo para imanes permanentes de NdFeB. Se puede agregar aproximadamente entre un 2 y un 3 % de disprosio a este imán para extraerlo.
La fuerza coercitiva del disprosio es muy alta y la demanda no era grande en el pasado. Sin embargo, con el aumento de la demanda de imanes de NdFeB, se ha convertido en
El grado de. los elementos añadidos necesarios deben estar en torno al 95 ~ 99,9%, la demanda también está aumentando rápidamente.
(2) El disprosio se utiliza como activador de fósforo. El disprosio trivalente es un prometedor material luminiscente de tres colores con un único centro luminiscente.
Iones activados, que se componen principalmente de dos bandas de emisión, una es de emisión de luz amarilla y la otra es de emisión de luz azul, dopaje.
El material luminiscente de disprosio se puede utilizar como fósforos de tres colores primarios.
(3) El disprosio es una materia prima metálica necesaria para preparar la aleación de terfenol en aleaciones magnetoestrictivas. Puede
realizar algunas actividades de precisión del movimiento mecánico.
(4) El disprosio metálico se puede utilizar como material de almacenamiento magnetoóptico con alta velocidad de grabación y sensibilidad de lectura.
(5) Se utiliza en la preparación de lámparas de disprosio. El yoduro de disprosio se utiliza como sustancia de trabajo en las lámparas de disprosio. Tiene alto brillo,
buen color, alta temperatura de color, pequeño. tamaño y resistencia al arco. Debido a sus ventajas como la estabilidad, se ha utilizado como fuente de iluminación para películas, impresión y otras aplicaciones.
(6) El elemento disprosio se utiliza en la industria de la energía atómica para medir la energía de los neutrones debido a su gran área transversal de captura de neutrones.
Absorbedores espectrales o de neutrones.
(7) Dy3L5O12 también se puede utilizar como fluido de trabajo magnético en refrigeración magnética. Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, el campo de uso del disprosio debería seguir ampliándose y extendiéndose.
En la segunda mitad del siglo XIX, el descubrimiento del holmio (Ho) y la publicación de la tabla periódica de elementos, junto con los avances en la tecnología de separación electroquímica de elementos de tierras raras, impulsaron aún más el descubrimiento de Nuevos elementos de tierras raras. El holmio fue descubierto en 1879 por Kliff en Suecia y recibió su nombre del lugar de Estocolmo, Suecia. ?
En la actualidad, es necesario desarrollar más los campos de aplicación del holmio y el consumo no es muy grande. Recientemente, el Instituto de Investigación de Tierras Raras de Baotou Steel utilizó tecnología de purificación y destilación a alta temperatura y alto vacío para desarrollar holmio metálico de alta pureza Ho/∑RE>.
En la actualidad, los principales usos del holmio son:
(1) Utilizado como aditivo para lámparas de halogenuros metálicos, que son lámparas de descarga de gas basadas en lámparas de mercurio de alta presión.
Desarrollado, se caracteriza por que la bombilla está llena de diversos haluros de tierras raras. Actualmente se utiliza principalmente
Es un yoduro de tierras raras, que emite diferentes líneas espectrales cuando se descarga gas. La sustancia de trabajo utilizada en las lámparas de holmio es el yoduro de holmio, que puede obtener una mayor concentración de átomos metálicos en la zona del arco, mejorando así en gran medida la eficiencia de la radiación.
(2) El holmio se puede utilizar como aditivo para el itrio-hierro o el granate de itrio-aluminio.
(3) El granate de itrio-aluminio dopado con holmio (Ho:YAG) puede emitir un láser de 2 μm; , que es bueno para el cuerpo humano. El tejido tiene una alta tasa de absorción de láser de 2 μm.
Casi tres órdenes de magnitud superior a Hd:YAG. Por lo tanto, cuando se utiliza el láser Ho:YAG para cirugía médica, no solo puede mejorar la eficiencia y precisión de la operación, sino también reducir el área de daño térmico a un tamaño más pequeño. Los rayos de luz libres producidos por los cristales de holmio pueden eliminar la grasa sin generar calor excesivo, reduciendo así el daño térmico al tejido sano, según informes estadounidenses sobre el uso del tratamiento con láser de holmio para el glaucoma puede hacer que la cirugía sea menos dolorosa para los pacientes. . Cristal láser de 2 μm de China
El nivel de este cristal láser ha alcanzado el nivel internacional y debe desarrollarse y producirse vigorosamente.
(4) En la aleación magnetoestrictiva Terfenol-D, también se puede añadir una pequeña cantidad de holmio para reducir la magnetización de saturación de la aleación.
Requerido jardín.
(5) Además, comunicadores ópticos como láseres de fibra, amplificadores de fibra y sensores de fibra. Puede fabricarse a partir de fibra dopada con holmio.
Los componentes desempeñarán un papel más importante en las comunicaciones de fibra óptica de alta velocidad actuales.
Erbio (Er) 1843, El erbio fue descubierto en Mosand, Suecia. El erbio tiene propiedades ópticas excepcionales, lo que siempre ha sido motivo de preocupación:
(1) La emisión óptica de Er3+ a 1550 nm es de especial importancia porque esta longitud de onda se encuentra en las comunicaciones de fibra óptica.
La pérdida más baja de la fibra óptica es el ion erbio (Er3+) excitado por la luz en longitudes de onda de 980 nm y 1480 nm, que cambia desde el estado fundamental.
4I15/2 pasa al estado de alta energía 4I13/2 y se emite cuando el Er3+ de alta energía vuelve al estado fundamental.
La longitud de onda de la fibra óptica actual es de 1550 nm, que puede transmitir luz de diferentes longitudes de onda, pero diferentes luces tienen diferentes tasas de atenuación óptica.
La tasa de atenuación óptica de la banda de 1550 nm es la más baja (0,15 dB/km), que es casi 0.
Tasa de caída del límite inferior. Por lo tanto, cuando la comunicación por fibra óptica utiliza 1550 nm como luz de señal, la pérdida óptica es mínima. De este modo,
Si se incorpora la concentración adecuada de erbio en la matriz adecuada, ésta puede funcionar según el principio del láser y el amplificador puede compensar.
Para compensar las pérdidas en los sistemas de comunicación, se dopa con erbio en las redes de telecomunicaciones que necesitan amplificar señales ópticas con una longitud de onda de 1550 nm.
El amplificador de fibra es un dispositivo óptico imprescindible. Actualmente se han comercializado amplificadores de fibra de sílice dopada con erbio.
Cambiar. Se informa que para evitar una absorción inútil, la cantidad de dopaje de erbio en la fibra óptica es de decenas a cientos de ppm. Comunicaciones por fibra óptica
Este rápido desarrollo abrirá nuevas áreas de aplicación para el erbio.
(2) Además, el cristal láser dopado con erbio y el láser de 1730 nm y el láser de 1550 nm que emite son seguros para los ojos humanos.
Tiene un buen rendimiento de transmisión de gas, una gran capacidad de penetración en el humo del campo de batalla, buena confidencialidad y no es fácil de descubrir e irradiar por parte del enemigo.
El contraste es alto al fotografiar objetivos militares y está convertido en un telémetro láser portátil seguro para uso militar.
(3) Se pueden fabricar materiales láser de vidrio de tierras raras agregando Er3+ al vidrio, que actualmente tiene la mayor energía de pulso de salida.
El material láser sólido de mayor potencia.
(4)Er3+ también se puede utilizar como ion activado para materiales láser de conversión ascendente de tierras raras.
(5) Además, el erbio también se puede utilizar para decolorar y colorear cristales y lentes de gafas.
Tulio (Tm) El tulio fue descubierto por Cliff Cliff en Suecia en 1879 y recibió su nombre del tulio escandinavo. ?
Los principales usos del tecnecio son los siguientes:
(1) El tecnecio se utiliza como fuente de radiación para máquinas de rayos X médicas portátiles. Cuando se irradia en un reactor nuclear, el tecnecio produce un isótopo que emite rayos X, que pueden usarse para crear irradiadores de sangre portátiles. Este radiómetro puede convertir el tecnecio-169 en tecnecio-170 bajo la acción de un haz de neutrones medio-alto y emitirlo.
(2) El tecnecio también se puede utilizar en el diagnóstico clínico y el tratamiento de tumores porque tiene una alta afinidad por el tejido tumoral. Las tierras raras pesadas tienen una mayor afinidad que las tierras raras ligeras, especialmente el tecnecio.
(3) El tecnecio se utiliza como activador LaOBr:Br (azul) en el fósforo de las pantallas intensificadoras de rayos X para mejorar la sensibilidad óptica, reduciendo así la exposición a los rayos X y el daño a las personas. La dosis de rayos es un 50% menor que la pantalla intensificadora de tungstato de calcio anterior, lo que tiene una importancia práctica importante en aplicaciones médicas.
(4) El tecnecio también se puede utilizar como aditivo en lámparas de halogenuros metálicos como nueva fuente de iluminación.
(5) Agregar Tm3+ al vidrio puede producir materiales láser de vidrio de tierras raras, que actualmente son los materiales láser de estado sólido con el mayor pulso de salida y la mayor potencia de salida. Tm3+ también se puede utilizar como ion activado para materiales láser de conversión ascendente de tierras raras.
Iterbio (Yb) En 1878, Jean Charles y G. de Gnacke descubrieron un nuevo elemento de tierra rara en Er, al que Ytterby denominó iterbio. ?
El iterbio se utiliza principalmente como (1) material de revestimiento de protección térmica. El iterbio puede mejorar significativamente la resistencia a la corrosión de los recubrimientos de zinc electrodepositados. Los granos de los recubrimientos que contienen iterbio son más pequeños, más uniformes y más densos que los de los recubrimientos sin iterbio. (2) Como material magnetoestrictivo. Este material tiene propiedades magnetoestrictivas gigantes, lo que significa que se expande en un campo magnético. La aleación se compone principalmente de una aleación de iterbio/ferrita y una aleación de disprosio/ferrita, con una cierta proporción de manganeso añadido para producir propiedades magnetoestrictivas gigantes. (3) Los componentes de iterbio se utilizan para medir la presión. Las pruebas han demostrado que los componentes de iterbio tienen una alta sensibilidad dentro del rango de presión calibrado, lo que abre una nueva forma para la aplicación del iterbio en la medición de presión. (4) Empastes de cavidades molares a base de resina para reemplazar la amalgama comúnmente utilizada en el pasado. (5) Los académicos japoneses completaron con éxito la preparación de un láser de guía de ondas enterrado con granate de gadolinio y galio dopado con iterbio, lo cual es de gran importancia para el desarrollo posterior de la tecnología láser. Además, el iterbio también se utiliza como activador de fósforo, radiocerámica, aditivo para elementos de almacenamiento electrónico en computadoras (burbujas magnéticas), fundente de fibra de vidrio y aditivo para vidrio óptico.
Lutecio (Lu) En 1907, Welsbach y Urban descubrieron un nuevo elemento a partir del iterbio utilizando diferentes métodos de separación. Weersbach llamó a este elemento Cp (Cassiopeia) y Obain lo llamó Lu (lutecio), por el antiguo nombre de París. Más tarde se descubrió que Cp y Lu eran el mismo elemento, por lo que colectivamente se les llamó lutecio. ?
El lutecio se utiliza principalmente para (1) fabricar algunas aleaciones especiales. Por ejemplo, se pueden utilizar aleaciones de lutecio y aluminio para el análisis de activación de neutrones. (2) Los nucleidos de lutecio estabilizados desempeñan un papel catalítico en el craqueo, alquilación, hidrogenación y polimerización del petróleo. (3) Agregar el elemento hierro itrio o granate de itrio aluminio puede mejorar ciertas propiedades. (4) Materias primas para depósito de burbujas. (5) El cristal funcional compuesto de tetraborato de itrio-neodimio de aluminio dopado con lutecio pertenece al campo de la tecnología de crecimiento de cristales de enfriamiento con solución salina. Los experimentos muestran que el cristal NYAB dopado con lutecio es superior al cristal NYAB en términos de uniformidad óptica y rendimiento del láser. (6) Descubrió que el lutecio tiene aplicaciones potenciales en pantallas electrocrómicas y semiconductores moleculares de baja dimensión. Además, el lutecio se utiliza en la tecnología de células energéticas y como activador de fósforos.
Itrio (Y) En 1788, Karl Areni, un oficial aficionado sueco que estudiaba química y mineralogía y recolectaba minerales, descubrió algo similar al betún y minerales en Ytterby, un pueblo en las afueras de la bahía de Estocolmo. El carbón se llama granate de itrio y hierro según el topónimo local. En 1794, el químico finlandés Johann Gadolin analizó esta muestra de Etebit. Se descubrió que, además de óxidos de berilio, silicio y hierro, también contiene un 38% de óxidos de elementos desconocidos, lo que se denomina "suelo nuevo". En 1797, el químico sueco Ekberg confirmó este "nuevo suelo" y lo llamó óxido de itrio (que significa óxido de itrio).
El itrio es un metal muy utilizado. Sus principales usos son: (1) Aditivo para aceros y aleaciones no ferrosas. Las aleaciones de FeCr suelen contener entre un 0,5% y un 4% de itrio, lo que mejora la resistencia a la oxidación y la ductilidad de estos aceros inoxidables. Después de agregar una cantidad adecuada de tierras raras mixtas ricas en Y a la aleación MB26, el rendimiento general de la aleación mejora significativamente y puede reemplazar algunas aleaciones de aluminio de resistencia media para componentes sometidos a estrés en aviones. Agregar una pequeña cantidad de tierras raras ricas en Y a una aleación de aluminio y circonio puede mejorar la conductividad de la aleación. Esta aleación ha sido adoptada por la mayoría de las fábricas de alambrón en China. Agregar itrio a las aleaciones de cobre mejora la conductividad eléctrica y la resistencia mecánica.
(2) Los materiales cerámicos de nitruro de silicio que contienen un 6% de Y y un 2% de Al se pueden utilizar para desarrollar piezas de motor. (3) El rayo láser Nd:YAG con una potencia de 400 vatios se utiliza para perforar, cortar y soldar piezas grandes. (4) La pantalla fluorescente del microscopio electrónico compuesta de monocristal de granate Y-Al tiene un alto brillo de fluorescencia, baja absorción de luz dispersa y buena resistencia a altas temperaturas y resistencia al desgaste mecánico. (5) La aleación estructural con alto contenido de itrio que contiene un 90% de itrio se puede utilizar en la aviación y otras aplicaciones que requieren baja densidad y alto punto de fusión.
(6) El material conductor de protones de alta temperatura SrZrO3 dopado con itrio que actualmente está atrayendo mucha atención es de gran importancia para la producción de pilas de combustible, celdas electrolíticas y sensores de gas que requieren una alta solubilidad del hidrógeno. Además, el itrio también se utiliza como material de pulverización de alta temperatura, diluyente para combustible de reactores nucleares, aditivo para materiales magnéticos permanentes y captador en la industria electrónica.
Scandium (Sc) 1879, los profesores de química suecos Nelson (L.F. Nelson, 1840 ~ 1899) y Clive (P.T. Cliff, 1840 ~ 1905) eran similares. Llamaron a este elemento "escandio", que es el elemento "similar al boro" predicho por Mendeleev. Su descubrimiento demostró una vez más la exactitud de la ley periódica de los elementos y la previsión de Mendeleev. En comparación con el itrio y los lantánidos, el escandio tiene un radio iónico particularmente pequeño y su hidróxido es particularmente débilmente alcalino. Por lo tanto, cuando el escandio y los elementos de tierras raras se mezclan y se tratan con amoníaco (o álcali muy diluido), el escandio precipitará primero, por lo que se puede utilizar el método de "precipitación paso a paso" para separar fácilmente el escandio de las tierras raras. elementos de la tierra. Otro método es separar el nitrato mediante descomposición por polarización, porque el nitrato de escandio es el más fácil de descomponer, logrando así el propósito de la separación. ?
El escandio metálico se puede producir mediante electrólisis. Al fundir escandio, se funden ScCl3, KCl y LiCl***, y el zinc fundido se utiliza como cátodo para la electrólisis para precipitar el escandio en el electrodo de zinc, y luego el zinc se evapora para obtener escandio metálico. Además, el escandio se recupera fácilmente cuando el mineral se procesa para producir uranio, torio y lantánidos. La recuperación integral de escandio asociado con minerales de tungsteno y estaño es también una de las fuentes importantes de escandio. El escandio existe principalmente en estado trivalente en el compuesto y se oxida fácilmente a Sc2O3 en el aire, perdiendo su brillo metálico y volviéndose gris oscuro.
El escanadio puede reaccionar con agua caliente para liberar gas hidrógeno y también puede disolverse en ácido, por lo que es un fuerte agente reductor. Los óxidos e hidróxidos del escandio son sólo alcalinos, pero su ceniza salada es casi no hidrolizable. El cloruro de escandio es un cristal blanco que es fácilmente soluble en agua y delicuescente en el aire. En la industria metalúrgica, el escandio se utiliza a menudo para fabricar aleaciones (aditivos de aleación) para mejorar la resistencia, la dureza, la resistencia al calor y el rendimiento de la aleación. Por ejemplo, agregar una pequeña cantidad de escandio al hierro fundido puede mejorar significativamente las propiedades del hierro fundido, y agregar una pequeña cantidad de escandio al aluminio puede mejorar su resistencia y resistencia al calor. En la industria electrónica, el escandio se utiliza en diversos dispositivos semiconductores. Por ejemplo, la aplicación del sulfito de escandio en semiconductores ha atraído la atención en el país y en el extranjero, y las ferritas que contienen escandio también tienen un gran potencial en los núcleos magnéticos de las computadoras. En la industria química, los compuestos de escandio se utilizan como catalizadores eficaces para la deshidrogenación del alcohol, la producción de etileno y la producción de cloro a partir de ácido clorhídrico residual. En la industria del vidrio se pueden fabricar vasos especiales que contienen escandio. En la industria de fuentes de luz eléctrica, las lámparas de escandio-sodio hechas de escandio y sodio tienen las ventajas de una alta eficiencia y un color de luz positivo.
El escanadio existe en la naturaleza en forma de 45Sc.
Además, hay 9 isótopos radiactivos de escandio, a saber, 40 ~ 44SC y 46 ~ 49SC. Entre ellos, el 46Sc se ha utilizado como trazador en la industria química, la metalurgia y la oceanografía. En medicina, algunas personas en el extranjero han estudiado las tierras raras del 46Sc para tratar el cáncer.
La palabra tierras raras es un nombre que quedó de la historia. Los elementos de tierras raras comenzaron a descubrirse a finales de 2018. En aquella época, la gente solía referirse a los óxidos sólidos que eran insolubles en agua como suelo. Las tierras raras generalmente se separan en estado de óxido y son relativamente raras, por lo que se denominan tierras raras. El lantano, el cerio, el praseodimio, el neodimio, el prometio, el samario y el europio suelen denominarse tierras raras ligeras o del grupo del cerio; las tierras raras del grupo del gadolinio, el terbio, el disprosio, el holmio, el erbio, el tulio, el iterbio, el lutecio y el itrio se denominan tierras raras pesadas o del grupo del itrio; tierras raras. Según las similitudes y diferencias en las propiedades físicas y químicas de los elementos de tierras raras, a excepción del escandio, algunos se dividen en tres grupos (algunos se clasifican como elementos dispersos), es decir, el grupo de tierras raras ligeras es lantano, cerio y praseodimio. , neodimio y prometio; el grupo de tierras raras medianas es samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio; el grupo de tierras raras pesadas es holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio e itrio.
El descubrimiento de estas tierras raras duró más de 150 años, desde el aislamiento del itrio por el finlandés J. Gadolin en 1794 hasta la preparación del prometio por J. A. Malinsky de Estados Unidos en 1947. La mayoría de los elementos de tierras raras fueron descubiertos por unos pocos mineralogistas, químicos y metalúrgicos europeos. El polonio fue obtenido a partir de elementos de tierras raras en productos de fisión de uranio por Malinsky, L.E. Glendening y C.D. Corell en los Estados Unidos mediante separación por intercambio iónico. En el pasado, se pensaba que el prometio no existía en la naturaleza hasta 1965, cuando se descubrió una pequeña cantidad de prometio en una planta de fosfato en Finlandia mientras se procesaba apatita.