Lantanide ( lantanide ) [K 1] - o familie formată din 15 elemente chimice din grupa III a perioadei a 6-a a tabelului periodic - metale , cu numere atomice 57-71 (de la lantan la lutețiu ) [1] [2] [3 ] [4 ] [5] [6] [7] [8] [9] . Toți membrii familiei au izotopi stabili, cu excepția prometiului . Numele provine de la cuvântul grecesc λανθάνειν („ascuns”).
Scandiul , ytriul și lantanidele aparțin grupului de elemente de pământuri rare (abreviar REE ) și sunt adesea considerate în acest context, totuși, prevalența elementelor individuale arată că acestea nu sunt rare. În materialele științifice, termenul de mai sus este folosit pentru a desemna lantanide, inclusiv ytriu și scandiu, sau separat.
Notația Ln este folosită pentru a indica toate sau unele metale, ioni, stări de oxidare, la scrierea formulelor chimice etc.
Toate lantanidele, de la ceriu la iterbiu, au o subcoasta 4f umplută ; lantanul nu are electroni 4f, în timp ce lutețiul are 14. Electronii 4f nepereche conferă unor metale diferite proprietăți magnetice , spectroscopice și luminiscente valoroase . Mai mult, deoarece acești electroni sunt bine protejați de subînvelișurile exterioare (5s și 5p), caracteristicile spectrale sunt păstrate atunci când sunt adăugați liganzi . Toate lantanidele formează cationi Ln 3+ (unii și Ln 2+ , Ln 4+ ), a căror rază ionică scade constant odată cu creșterea numărului atomic - acest fenomen este cunoscut sub denumirea de contracție a lantanidelor (același lucru se manifestă în actinide ) [10] . Bazicitatea elementelor de la lantan la lutețiu scade continuu, ceea ce determină o diferență în solubilitatea sărurilor și în stabilitatea compușilor complecși ai acestora [11] .
Legătura chimică cu lantanidele este aproape întotdeauna ionică . Lantanidele sunt acceptori „grei” și au o asemănare semnificativă în proprietățile lor cu atomul donor de oxigen, motiv pentru care cei mai probabili liganzi biologici pentru ei sunt grupările carboxil și fosfat . Numerele de coordonare pentru ele pot fi de la 6 la 12 (8-9 în principal în sistemele biologice) [10] .
Publicarea lucrării de către geochimistul norvegian Victor Goldschmidt , în care termenul de lantanide a fost folosit pentru prima dată, a avut loc în 1925 (denumirea de actinide a fost dată în mod similar în 1937) [12] [13] [14] .
* | La | Ce | Relatii cu publicul | Nd | P.m | sm | UE | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | lu |
Există o mulțime de neînțelegeri asociate cu lantanidele în utilizarea terminologiei. Numele de „pământ rar” a fost folosit inițial pentru a descrie aproape toți oxizii naturali neexplorați, necunoscuți, și până în 1920 chiar și ThO2 și ZrO2 au fost referiți la aceștia . Cam în aceeași perioadă, termenul a început să fie folosit pentru a se referi la elementele în sine, precum și la un grup de elemente care puteau fi separate unele de altele cu mare dificultate [15] [16] .
Împărțirea inițială a elementelor în grupe de ceriu („pământuri ușoare”; La-Eu) și ytriu („pământuri grele”; Gd-Lu) s-a bazat pe diferența de solubilitate a sulfaților dubli formați din lantanide cu sulfați de sodiu sau de potasiu. . Ulterior, s-a stabilit periodicitatea modificărilor proprietăților în grup, corespunzătoare împărțirii acestora în două subgrupe [11] .
Este de remarcat faptul că termenii „pământuri rare” și „ pământuri alcaline ” – încă folosiți în chimie – provin de la substantivul „pământ”, folosit de alchimiști , iatrochimiști și primii flogiști ca principal indiciu al rezistenței la foc , al insolubilității precipitațiilor. formate după ardere (oxidare) sau alte interacțiuni chimice profunde în substanțe. Abia după anii 1750. chimiștii au început să înțeleagă că pământ de siliciu ( silice engleză ), pământ de aluminiu ( alumină engleză ), talc , var - toate sunt pământuri diferite , judecând după proprietățile chimice. În 1779, li s-a adăugat pământ de bariu ( în engleză baryta ), pe care K. V. Scheele l-a izolat din var. A. L. Lavoisier a inclus toate cele cinci pământuri în 1789 în lista sa de 33 de elemente, făcând o notă: pot fi oxizi de metal cu o asemănare mai mare cu o legătură cu oxigenul decât cu carbonul. Acest lucru i-a determinat pe mulți chimiști la începutul secolului al XIX-lea să restaureze terenurile cunoscute și să caute altele noi. Printre noile șase pământuri: zirconiu (1789, M. Klaproth ), stronțiu (1790, A. Crawford ), beriliu (1798, L. N. Vauquelin ) și toriu (1829, J. Berzelius [K 2] ), ytriu ( 1794) și ceriu (1803). Descoperirea acestuia din urmă a determinat diferența dintre pământuri și oxizii metalici obișnuiți, iar în 1808, după ce G. Davy a redus pământurile alcalino -pământoase prin electroliză la metale alcalino pământoase - calciu , bariu , stronțiu și magneziu - a devenit clar pentru majoritatea chimiștilor că pământurile adevărate sunt nu alții decât oxizi metalici [17] .
Lantanidele formează cel mai mare grup de elemente din tabelul periodic găsit în natură. Proprietățile lor sunt atât de asemănătoare încât din 1794, când Johan Gadolin a izolat oxidul de ytriu , până în 1907, aproape o sută de afirmații au fost făcute cu privire la descoperirea elementelor [K 3] . Acest lucru se explică prin faptul că la acel moment nu exista un test pentru individualitatea elementului, iar cercetătorii nu au înțeles câte elemente ar trebui să fie în familie, deoarece în sistemul periodic putea fi plasat un singur element, lantanul. . Până în 1913, pe baza lucrării lui G. Moseley , devenise deja clar că între lantan și hafniu , numărul de elemente era exact egal cu paisprezece [15] : când se compară energia spectrelor de raze X ale atomilor din elemente ale tabelului periodic și greutatea lor atomică, a găsit lacune, omisiuni. Pentru a elimina golurile, omul de știință a considerat că este necesar să aranjeze elementele în conformitate cu proprietățile chimice, și nu cu greutatea atomică în creștere. Lucrările sale au arătat că fiecare element are o valoare constantă - numărul atomic , crescând cu o cantitate constantă de la element la element. În cele din urmă, lantanidele au fost amplasate într-un loc separat sub masa principală. Și în 1921, Niels Bohr a propus structura orbitalilor de electroni ai atomului, care a explicat problema elementelor pământurilor rare [18] . (Lantanidele sunt adesea numite și incluse în conceptul de elemente de pământuri rare , cu toate acestea, de exemplu, lutețiul depășește din abundență argintul în scoarța terestră [3] .)
O idee despre proprietățile lor chimice similare poate fi obținută din faptele istoriei studiului. Separarea diferitelor elemente de mineralele care le conțin a luat oamenilor de știință mai mult de o sută de ani [3] [9] , și chiar până la mijlocul secolului al XX-lea (înainte de dezvoltarea tehnicilor de separare prin schimb de ioni), până la 40.000 de repetări. a operațiunii au fost necesare pentru obținerea unor compuși de lantanide rare într-o formă cu adevărat pură.prin recristalizare fracționată [19] . De exemplu: în 1911, izolarea bromatului de tuliu pur de către C. James a necesitat aproximativ 15.000 de astfel de operații [20] , iar în 15 ani J. Urbain și asistenții săi au efectuat în total aproximativ 20.000 [21] . Această metodă de separare este doar una dintre câteva dintre cele clasice și include câteva proprietăți [20] :
Pe lângă cele de mai sus, există posibilitatea transferului în alte stări de oxidare, altele decât +3, de exemplu, Ce IV , Eu II . Această metodă, aplicabilă în unele cazuri, a făcut posibilă obținerea celui mai pur produs [20] . În prezent, metoda de recristalizare este învechită, deoarece reacțiile de schimb ionic și extracția cu solvent sunt mai rapide și mai puțin laborioase în comparație [24] .
Istoricul descoperirilor [K 4] | |||||
---|---|---|---|---|---|
La. cameră | Element | data | Descoperitor | originea numelui | Sursă |
57 | Lantan | 1839 | K. Mosander | Din greaca. "ascunderea" | [25] [K 5] |
58 | ceriu | 1803 | J. Berzelius și W. Hisinger ; M. Klaproth |
În onoarea asteroidului Ceres | [25] |
59 | Praseodimiu | 1885 | C. Auer von Welsbach | Din greaca. „verde” + „gemeni” | [25] [26] |
60 | neodim | 1885 | C. Auer von Welsbach | Din greaca. „nou” + „gemeni” | [25] [26] |
61 | Prometiu | 1947 | J. Marinsky , L. Glendenin și C. Coryell |
în cinstea lui Prometeu | [25] [27] [11] |
62 | Samariul | 1879 | P. Lecoq de Boisbaudran | Pe numele mineralului samarskite | [25] [28] [29] |
63 | Europiu | 1901 | E. A. Demarce | Din cuvântul Europa | [25] [30] [31] |
64 | Gadoliniu | 1880 | J. Marignac | Numit după mineralul gadolinit | [25] [32] |
65 | terbiu | 1843 | K. Mosander | De la numele orașului Ytterby | [25] [33] |
66 | Disprosiu | 1886 | P. Lecoq de Boisbaudran | Din greaca. "greu de atins" | [25] [34] [35] |
67 | Holmiu | 1879 | P. T. Kleve | Din vechiul lat. Holmia din Stockholm | [25] [36] |
68 | Erbiu | 1843 | K. Mosander | De la numele orașului Ytterby | [25] [33] |
69 | Tuliu | 1879 | P. T. Kleve | Din lat. Thule - „Țara cea mai nordică” | [25] [36] |
70 | Iterbiu | 1878 | J. Marignac | De la numele orașului Ytterby | [25] [37] |
71 | lutețiu | 1907 | J. Urbain ; C. James | Din lat. Lutetia din Paris | [38] [39] |
Studiul și clasificarea ulterioară a lantanidelor datează de la sfârșitul secolului al XVIII-lea: în vara anului 1787, ofițerul suedez K. A. Arrhenius a găsit un mineral negru necunoscut într-o carieră din apropierea orașului Ytterby , poreclit itterbit (mai târziu redenumit gadolinit) [ 40] . Johan Gadolin , studiind-o în 1794, a descoperit un nou pământ în el - oxidul de ytriu [K 6] . Astfel, odată cu descoperirea unuia dintre compușii unui element care are proprietăți chimice similare, dar care nu este inclus în familie, au continuat studiile suplimentare ale mineralelor și descoperirea lantanidelor [41] . Analiza chimică a gadolinitului a condus la descoperirea a 7 elemente chimice din grupul ytriului și încă șapte - ceriu , în studiul ceritei [42] . ( Pământurile de ytriu și ceriu au fost cele două începuturi ale „căilor” pentru descoperirea elementelor lantanide [42] .) Este de remarcat faptul că descoperirea multor lantanide s-a datorat mineralelor din locul lor comun de origine: faimosul zăcământ de pegmatită . este situat lângă Ytterby în Suedia [43] .
Ceritul mineral , descoperit în 1751 de A. Kronstedt și care conține elemente de pământuri rare, a servit drept punct de plecare pentru descoperirea ceriului [43] . În 1803, Wilhelm von Hisinger și Jöns Berzelius în Suedia (și independent Martin Klaproth în Franța) au găsit un nou pământ în mineral , numit ceriu după asteroidul Ceres [44] [45] . După descoperire, chimistul francez Louis Vauquelin l-a examinat pentru prima dată și a arătat că pământul de ceriu poate fi alb și portocaliu. Acest fapt a indicat pentru prima dată existența ceriului în două forme de valență. Omul de știință a restaurat pământul și a ajuns la concluzia că ceriul este un metal diferit de oricare altul cunoscut la acea vreme [46] . Ulterior (din 1839 până în 1843) Karl Mosander a demonstrat că acestea și cele descoperite anterior - ytriu - pământurile erau amestecuri de oxizi ai mai multor lantanide [20] . Elementul a fost izolat sub formă metalică de W. Hillebrand și T. Norton abia în 1875 [44] .
În 1826, Karl Mosander, student, asistent și unul dintre prietenii apropiați ai lui J. Berzelius, a investigat pământul de ceriu și a concluzionat că este eterogen: putea conține cel puțin un element nou. Pentru a testa această presupunere, a fost nevoie de multă cerită [47] . În 1839, căutând să izoleze un medicament pur din pământul de ceriu, omul de știință l-a tratat cu acid azotic și a cristalizat sarea, evaporând apa. El a mai constatat că această sare (fiind contaminată cu nitrat de ceriu [48] ) se descompune la încălzire și se transformă într-o substanță gălbuie. Prin tratarea acestui reziduu galben, pământos cu acid azotic diluat, s-a observat că partea puternic colorată a acestuia nu s-a dizolvat în acid: acesta a fost dioxidul de ceriu , care a fost întâlnit pentru prima dată de Vauquelin [46] [K 7] . După ce a îndepărtat azotatul de ceriu din soluție, omul de știință a reușit să extragă un pământ nou, de lantan [48] , al cărui nume a fost propus de Berzelius și dat de Mosander la 12 februarie 1839 [49] . Elementul, fiind strămoșul unui grup de elemente, a fost descoperit al doilea după ceriu doar ca impuritate. Este posibil ca lantanul să fi fost numit astfel pentru că s-a „ascuns” de oamenii de știință timp de 36 de ani [50] . A fost obținut în formă relativ pură în 1923 [51] .
În ianuarie 1840, Mosander a reușit să izoleze două fracții dintr-o soluție de ametist de sulfat de lantan :
Din acel moment, omul de știință a putut dovedi că culoarea ametist a sărurilor de ceriu și oxizi de lantan a fost cauzată de prezența oxidului La r , iar acestea au devenit maronii când sunt încălzite în aer la o căldură roșie [55] . Carl Mosander în 1842 [56] a numit oxidul necunoscut La r - didimiu (Di) [55] pentru a arăta legătura acestuia cu lantanul și ceriul deja descoperite [33] [57] [52] . După aceea, omul de știință a fost convins că didimiul a fost obținut în forma sa pură și nu a mai revenit la el [58] , iar numele pe care l-a dat „elementului” a apărut în manualele de chimie din acea vreme pentru încă 50 de ani [56] .
Preocupat de omogenitatea probelor din care s-a obținut ytriul și inspirat de progresele înregistrate în studiul ceritei, Carl Mosander a început studiul gadolinitului [59] . În toamna anului 1842, omul de știință s-a convins că probele de pământ de ytriu , izolate din gadolinit , cerit, cerină , ortit , toate conțineau, pe lângă „adevăratul” oxid de ytriu (deoarece au dat săruri incolore), și un oxid galben necunoscut, mai puțin bazic, în soluții ale sărurilor sale - ametist. În februarie 1843, acest pământ a primit numele de Odin (în onoarea zeului Odin ), dar rezultatele experimentelor ulterioare efectuate în aprilie l-au convins că există cel puțin trei oxizi în pământ . Dintr-o solutie de acid azotic si oxid de ytriu, Mosander, prin precipitare fractionata, a obtinut saruri bazice de amoniu , cu incalzire puternica din care s-au obtinut trei oxizi diferiti, diferiti de cei obtinuti anterior. (Puțin mai devreme, în 1842, Jöns Berzelius a efectuat lucrări care au confirmat împărțirea pământului de ytriu în trei oxizi, dar până în aprilie 1843 a fost încă nepublicat.) Pentru oxidul cel mai elementar (culoare albă, incolor în sărurile sale) Omul de știință a lăsat vechiul nume - pământ de ytriu , următorul - în ordinea descrescătoare a proprietăților de bază - a fost numit oxid de terbiu , în forma sa pură, probabil - alb (soluții de sare - roz [60] ), iar al treilea - oxid de erbiu : când încălzit în aer, oxidul a fost vopsit într-o nuanță închisă de galben-portocaliu, pierdut la încălzire într-o atmosferă de hidrogen (date recente ne-au permis să concluzionam că are două stări de valență ) [23] . Itterbiul și tuliul au fost izolate ulterior din erbiu, care a fost descoperit cu siguranță la acea vreme [61] .
Activitatea omului de știință a condus la concluzia că familia sa extins în 1843 la șase elemente [62] [63] : compușii de ceriu sunt galbeni, compușii de lantan sunt albi, compușii de didim sunt roșii, compușii de ytriu și erbiu sunt albi, compușii de terbiu sunt roz [K 8 ] . Pentru a dovedi descoperirea la acea vreme, a fost necesar să se obțină date despre izolarea (obținerea), culoarea, forma cristalelor și capacitatea de a forma compuși cu un element [22] . Dar chiar și în ciuda autorității descoperitorului, istoria descoperirii terbiului a fost pusă sub semnul întrebării, de exemplu: R. V. Bunsen și P. T. Kleve au găsit doar doi oxizi în pământul de ytriu [60] . Mai târziu, existența elementului a fost reconfirmată de oamenii de știință: studii ale gadolinitului de Marignac (1878), izolarea elementului de samarskite de L. Smith (în același an), comunicare de J.-L. Soret privind studiul spectrelor de absorbție a elementului (1880), primirea preparatelor pure de J. Urbain (începutul secolului al XX-lea) - toate au confirmat studiile lui Mosander [64] [60] . Erbiul a fost obținut într-o formă metalică destul de pură în 1934 [65] .
D. I. Mendeleev a aderat la ideea, pe care a confirmat-o ulterior prin cercetări, că elementele pământurilor rare sunt trivalente. Drept urmare, în prima jumătate a secolului al XIX-lea s-a stabilit nu numai existența marii patrii a elementelor, ci au fost studiate și unele proprietăți individuale [66] .
În 1848, a murit J. Berzelius , un chimist proeminent care a fost implicat în știință timp de aproape 50 de ani, iar în următorii 30 de ani, interesul oamenilor de știință pentru chimia organică a umbrit chimia anorganică : majoritatea compușilor metalici au învățat să fie obținuți prin metode tradiționale. metode de precipitare fracționată și cristalizare – a devenit clar că o perioadă strălucitoare din istoria descoperirii s-a încheiat [67] . Progresele suplimentare au necesitat noi concepte și dezvoltări în tehnicile de învățare [63] .
Cu toate acestea, studiul elementelor pământurilor rare nu s-a oprit, în ciuda faptului că la început atenția s-a concentrat în principal pe lantan, ceriu și didimiu. O nouă figură proeminentă în studiu a fost Jean Charles Marignac, care puțin mai târziu a identificat trei elemente noi; de asemenea, a determinat mai precis masele atomice ale mai multor elemente (ceriu, lantan si didimiu), a rafinat metoda de separare dezvoltata de Mosander, care a facut posibila obtinerea unor preparate mai pure. În 1848 a calculat greutatea atomică a ceriului în reacția sulfatului de ceriu(III) cu clorura de bariu (modificată ulterior de mai multe ori de către alți cercetători), iar un an mai târziu a calculat greutățile lantanului și didimiului. În 1853, a studiat în detaliu proprietățile chimice ale didimiului: culoare, cristale de sare, solubilitate, metode de obținere a halogenurilor, sulfurilor, fosfaților, sulfaților, oxalaților, compușilor cu arsen; doi ani mai târziu a făcut același lucru cu lantanul [68] .
Pasul înainte necesar dezvoltării ulterioare a științei prin analiza spectrală a fost făcut de R. Bunsen și G. Kirchhoff în 1859 [63] .
Mark Delafontaine în 1864 a început să lucreze cu gadolinit: erbiul și compușii săi au fost studiati în detaliu prin diferite metode, inclusiv folosind un arzător cu gaz . De asemenea, a oferit dovezi destul de clare pentru descoperirea erbiului, dar nu a terbiului [69] . Și dacă existența celui dintâi a fost în cele din urmă confirmată prin descoperirea în spectrul solar de către C. Young în 1872 [70] , atunci prezența celui din urmă în natură a fost infirmată de O. Popp (el a negat atât existența terbiului, cât și a erbiului). [71] ), J. Bar , R. Bunsen , P. T. Cleve . Rezultatele mai multor studii ulterioare până la începutul anilor 1880. a dus la tot mai multe confuzii: existența terbiului a fost fie confirmată, fie infirmată, Delafontaine a raportat descoperirea mai multor „elemente” (mosandria, filipium, decipium) etc. [K 9] [69]
Înțelegerea faptului că elementele pot fi organizate într-o serie logică, grup cu grup, așa cum sugerează tabelul periodic al lui D. I. Mendeleev din 1869, nu a venit imediat [63] . De asemenea, a făcut posibil să se vadă direcția pentru descoperiri ulterioare, să pună o „hartă” în mâinile oamenilor de știință, a cărei înțelegere a durat mult timp [72] . Deci, de exemplu, nota lui Delafontaine că didimiul nu este omogen a fost confirmată de Lecoq de Boisbaudran în 1875 printr-un studiu paralel al spectrelor galiului (ekaaluminiu), primul element „eka” prezis de tabelul lui D. I. Mendeleev, reflectând realitatea element de existență și care avea o explicație mai complexă a poziției elementelor [73] . Puțin mai devreme, în 1870, D. I. Mendeleev însuși a prezis existența ecaborului ( scandium ) [ 74] , ale cărui spectre au fost descoperite de L. Nilson în 1879, iar un an mai târziu, a izolat și oxidul de scandiu cu un amestec de iterbiu. din oxenit [ 75] .
Descoperirea scandiului chiar înainte de descoperirea sa în natură a ajutat semnificativ la formarea și aprobarea ulterioară a sistemului periodic de elemente chimice [75] . Mai mult decât atât, diferite poziții ale elementelor din tabel au fost furnizate de cercetători în încercarea de a rezolva problema poziției elementelor pământurilor rare [76] deoarece a existat o lipsă de cunoștințe în teorie; în timp ce majoritatea elementelor se încadrează bine în anumite celule (locuri) ale tabelului, metalele pământurilor rare cu proprietățile lor foarte asemănătoare au rămas încă într-o poziție nedeterminată, servind drept sursă de inspirație pentru cercetători [77] .
Cercetările lui Carl Gustaf Mosander (1797-1858) au determinat mulți chimiști să investigheze mineralele care conțin ceriu și ytriu. Cu toate acestea, progresul a fost lent până când oamenii de știință la sfârșitul anilor 1870. nu a învățat cum să studieze proprietățile chimice folosind spectroscopie (pe lângă îmbunătățirea tehnicilor de separare). În anii următori, progresul în studiul și descoperirea elementelor a fost mult mai rapid [66] [78] . Datorită analizei spectrelor, unii dintre reprezentanți au fost descoperiți (sau s-a confirmat existența): terbiu, iterbiu, holmiu, tuliu și samariu. Pe de altă parte, folosirea unei tehnici mai sensibile a condus și la concluzii eronate: chiar și o cantitate mică de impurități din preparatul studiat ar putea modifica foarte mult spectrul înregistrat [79] .
Jean Marignac a obținut succes prin izolarea pământului de ytterbiu de pământul de ytriu la 22 octombrie 1878 [80] astfel: dintr-un amestec de terbiu cu ytriu, cercetătorul a izolat un precipitat de erbiu și a concluzionat că acesta este eterogen pe baza faptului că oxidul de un element necunoscut (iterbiul) era, ca și sărurile sale, incolor, spre deosebire de oxidul de erbiu [73] ; în același timp, cercetătorul a făcut o concluzie despre starea 3-valentă a elementului și a calculat greutatea atomică - 172 [81] [K 10] . Acest teren a fost verificat de L. Nilson și alți oameni de știință, care erau aproape complet convinși de puritatea lui, dar unii credeau că în el sunt prezente impurități. Printre aceștia din urmă au fost J. Urbain în Franța și K. Auer von Welsbach în Austria (mai târziu, ambii au descoperit independent lutețiul, în 1907, respectiv 1908), W. Crookes a ajuns la aceeași concluzie (a anunțat descoperirea mai multor elemente) , spectroscopiștii F. Exner și E. Hasek (1899), și E. A. Demarce , studiind spectrele, în 1900 au descoperit elementul „ Θ ” și au făcut o notă despre intrarea lui în ținutul Marignac [81] .
Samarskitul mineral (descoperit de G. Rose în 1839 și numit după un inginer minier rus ) a atras multă atenție cercetătorilor în 1878; M. Delafontaine, studiind probe de mineral, a descoperit un spectru excelent de absorbție al didimului din cel izolat din cerită. Ca o sursă potențială de noi elemente, mineralul a fost studiat de P. E. Lecoq de Boisbaudran , care a găsit linii inexplicabile în spectru care sugerează un nou element. Ulterior s-a dovedit că poate fi separat de didimiu și decipiu pe baza diferitelor proprietăți chimice, iar pe 16 iulie 1879, cercetătorul a raportat descoperirea samariumului, izolat din mineral pentru prima dată [64] [73] [82] .
Per Theodor Cleve în 1879, studiind erbiul, care a rămas după separarea de iterbiu, a ajuns la concluzia că fracțiunea era eterogenă: spectrul înregistrat de R. Alain a ajutat să se înțeleagă că conținea o impuritate. Cercetătorul a împărțit substanța în trei fracții: prima era similară cu ytriul, a doua cu yterbiul și a treia cu erbiul. Dintre liniile presupuse ale spectrului de erbiu, una (linia) a fost prezentă doar în fracția apropiată de iterbiu, dar nu și iterbiul în sine; al doilea este similar - doar într-o fracție apropiată de ytriu, dar nu și ytriul în sine; ambele linii au fost foarte slab prezente în spectrul fracției de erbiu. Omul de știință și-a dat seama că a descoperit două elemente noi și le-a dat imediat nume: tuliu și holmiu. În același timp, Kleve a notat că împărțirea elementelor nu era definitivă [83] . Imediat ce s-a întâmplat acest lucru, s-a dovedit că cu un an mai devreme, J.-L. Soret a găsit același spectru de absorbție al holmiului într-o probă de erbiu obținută de la J. Marignac; cercetătorul l-a desemnat drept element „X” [75] . În același timp, Lecoq de Boisbaudran a confirmat atât studiile lui Cleve, cât și ale lui Soret [84] .
Incertitudinea cu privire la prezența noilor elemente a condus la studiul intensiv al samariului, ducând la descoperirea a două lantanide: gadoliniu și europiu [85] . În 1880, J. Marignac a început să studieze samarskitul. Prin aplicarea precipitarii fracționate și utilizarea sulfatului de potasiu urmată de izolarea oxalaților s-au obținut două terenuri potențial noi: Yα și Yβ. Analiza spectrală a lui Soret a sugerat că Yβ era samariu, iar Yα nu era similar cu niciunul dintre elementele cunoscute, inclusiv cu decipiu [85] . În 1881, Delafonte a obținut un decipiu mai pur, ceea ce a făcut posibilă concluzia că este similar cu elementul Yα și că a existat anterior un amestec de samariu [84] .
P. E. Lecoq de Boisbaudran (cu aprobarea lui Marignac) a sugerat în 1880 ca elementul să fie numit gadoliniu, dar nu se știe dacă elementul a fost numit după Johan Gadolin sau după mineral, sau ambele; totuși, gadoliniu este singura lantanidă al cărei nume provine din ebraică : rădăcina gadol („mare”) a fost aleasă ca nume de familie de tatăl omului de știință și provine de la numele fermei din Finlanda ( finlandeză Maunala ) în care a locuit [9] ] . În 1886, Marignac a numit elementul Yα, gadoliniu [84] .
În 1885, E. A. Demarcet a primit mostre contaminate de samariu de la P. T. Cleve și, după ce a examinat liniile spectrale, s-a îndoit de prezența impurităților. Această întrebare a rămas deschisă câțiva ani, iar mai târziu chiar Lecoq de Boisbaudran și Demarcet au raportat descoperirea impurităților (în 1892 și 1893). Un compus pur de europiu a fost obținut de E. A. Demarce în 1901. Puțin mai târziu, Georges Urbain (1903 și 1904) a raportat izolarea europiului din gadoliniu folosind o nouă metodă, în care bismutul era elementul separator [85] .
În 1882, B. Brauner a raportat (pe lângă J. Marignac în 1853, M. Delafonte în 1875 și P. T. Cleve în 1882) eterogenitatea didimiului, marcând impuritatea cu intrarea Diγ, iar un an mai târziu și-a confirmat presupunerile. Câțiva ani mai târziu, timp în care K. Auer von Welsbach s-a angajat în separarea diferitelor lantanide descoperite, grație repetarea a mai mult de o sută de ori de operații de cristalizare fracționată (nu de precipitare) și analiză a spectrelor, în 1885 fracții. de praseodidiu (verzui) și neodidiu s-au obținut [ 86] [87] . Mai târziu, numele lor au fost scurtate în praseodim și neodim, iar în 1890 descoperirea a fost confirmată independent de A. Bettendorff [87] . Neodimul [88] a fost primul care a fost obținut într-o formă metalică relativ pură în 1925, iar praseodimiul [89] în 1931 .
Un studiu detaliat al holmiului de către Lecoq de Boisbaudran a condus la descoperirea disproziului în 1886. Noul element a fost numit astfel deoarece izolarea lui a necesitat 32 de operații obositoare pentru a precipita sărurile de amoniu și 26 de operații ulterioare pentru oxalați; studiul ulterior al spectrelor și fluorescenței a făcut posibilă descoperirea unui nou element [75] . Descoperirea disproziului a fost primită de chimiști fără neîncrederea și controversele obișnuite pentru acea vreme [84] ; Până în 1950, metalul (împreună cu alte elemente de pământuri rare) nu a putut fi obținut în formă pură până la dezvoltarea reacțiilor de schimb ionic și a tehnicii de reducere metalografică dezvoltată de F. Spedding [90] .
Până la începutul secolului următor, mulți chimiști erau convinși de existența următoarelor elemente: lantan, ceriu, praseodim, neodim, samariu, gadoliniu, terbiu, disprosiu, holmiu, erbiu, tuliu, iterbiu [91] .
Drumul lung de studiere și găsire a majorității lantanidelor din natură a fost finalizat datorită cercetărilor lui J. Urbain , care în 1907 (la mai bine de un secol de la descoperirea ceriului [43] ) în yterbiul lui J. Marignac a relevat prezența lutețiu [66] . Un an mai târziu și independent de Urbain, în 1908 acest element a fost descoperit de C. Auer von Welsbach, care a numit elementul Cassiopeia [19] . Denumirile lutetium și cassiopeia au fost folosite în paralel timp de câteva decenii, acestea din urmă fiind folosite în Germania și Austria până în anii 1950 [79] .
Dacă analiza spectrală a făcut posibilă identificarea elementelor individuale de pământuri rare în diferite roci, pentru a trage o concluzie despre gradul lor de puritate, atunci el nu a putut sugera nimic despre abundența inițială a lantanidelor, pentru a prevedea existența unor noi elemente. Răspunsul la ultima întrebare a fost dat după studierea spectrelor de raze X ale REE. Astfel, folosind legea lui Moseley , s-a constatat că lantanul are numărul atomic 57, cel mai greu element din familia lantanidelor fiind 71. După determinarea spectrală cu raze X a numerelor atomice ale tuturor lantanidelor cunoscute, s-a constatat că printre ele există nu este niciun element cu numărul 61 [92] . Un grup de oameni de știință italieni de la Universitatea din Florența a anunțat descoperirea florentiului în 1924. Un raport similar despre descoperirea illiniumului (în cinstea statului Illinois ), a sunat doi ani mai târziu, a fost de asemenea prematur [76] .
A început căutarea acestui element. Cincizeci de mostre de minerale lantanide au fost supuse unui studiu amănunțit în regiunile optice și cu raze X ale spectrului - al 61-lea element nu a fost găsit. Chimistul german L. Prandtl a sugerat că acest element fie nu există, fie prezența lui în natură este la fel de mică ca cea a tehnețiului . Totuși, cercetătorul german I. Noddak , care era cunoscut pentru căutarea elementelor analoge ale manganului și mai ales reniului , a formulat o ipoteză despre instabilitatea atomilor celui de-al 61-lea element, adică despre radioactivitatea acestuia : baza unei astfel de ipoteza a fost că al 62-lea element - samariul - are o emisie radioactivă slabă, iar ipoteza a fost confirmată. Atomii celui de-al 61-lea element au fost obținuți datorită reacțiilor nucleare [92] : în 1945, cercetătorii americani J. Marinsky, L. Glendenin și C. Coryell au obținut 61 de elemente [93] (sub forma nuclidului 147 Pm ) și au identificat chimic. doi izotopi, folosind cromatografia cu schimb ionic. În 1947, proprietățile sale chimice au fost anunțate pentru a dovedi descoperirea, iar un an mai târziu i s-a dat numele [94] [95] [96] .
Tendințe în învățareÎn 1937, W. Klemm și G. Bommer au pregătit REE într-o formă care le-a permis să descrie mai multe dintre proprietățile metalelor: descriu-le structurile cristaline, susceptibilitatea magnetică , densitățile și, de asemenea, confirmă datele lui Viktor Goldschmidt din 1925 privind compresia lantanidelor . Lanthaniden-Kontraktion) cu o creștere a numărului de serie. Lucrarea a condus la concluzia că elementele nu sunt atât de asemănătoare între ele, judecând după proprietățile lor, așa cum se credea în general mai devreme: au fost descrise stări divalente pentru Eu și Yb, iar valența lui Ce s-a dovedit a fi mai mare de 3+. . Diferențele au crescut treptat odată cu studiul lor în continuare [97] [98] [99] .
De la mijlocul secolului al XX-lea, diverse probleme legate de taxonomia lantanidelor, Sc și Y, au făcut obiectul a numeroase lucrări publicate, ceea ce a condus, în general, la o înțelegere mai profundă a naturii chimice, metalurgice și fizice. din cele 17 elemente [99] . În timpul celui de -al Doilea Război Mondial și în anii următori, tehnica separării elementelor din pământuri rare folosind rășini schimbătoare de ioni a fost studiată și extinsă semnificativ de F. Spedding [K 11] . Sute de kilograme de oxizi puri ai elementelor au fost separați și produși la Laboratorul Ames . În paralel, metalele pământurilor rare au devenit treptat disponibile pentru utilizare și studiul proprietăților lor. După 1957, când industria a început să obțină compuși de înaltă puritate, prețurile pentru unii dintre aceștia (de la Eu la Lu) au scăzut în medie de 282 de ori [97] [K 12] .
Studiul proprietăților fizice de bază, în special magnetismul în metale, aliaje și compuși, a făcut obiectul unui studiu intens de către oamenii de știință timp de câteva decenii. În anii 1960 - începutul anilor 1970. atenția principală s-a concentrat pe lantanidele „grele”; „plămânii”, însă, au atras atenția în anii 1970, când au devenit disponibili sub formă de cristale [100] . În aceiași ani au început să apară lucrări legate de efectul metalelor asupra corpului uman [101] : 144 Ce radioactiv a fost găsit în oasele animalelor și moluștele [102] , precum și în plămânii și ganglionii limfatici ai oamenilor. care a inhalat aerosoli radioactivi [103] . La mijlocul anilor 1980. Atenția oamenilor de știință a fost atrasă de proprietățile lor anticorozive: au fost publicate lucrări care descriau efectul pozitiv al clorurilor REE asupra inhibării coroziunii anumitor metale (de exemplu, aluminiu) în electroliții care conțin clor [104] [105] [106] .
De la Proiectul Manhattan , SUA au fost un centru de cercetare privind REE și tehnologiile conexe. La începutul anilor 1980 centrul „puterii” s-a mutat în Japonia datorită progreselor rapide din industria electronică și auto din țară , iar în prezent se mută în China, poate din aceleași motive (inclusiv locația geografică avantajoasă) [107] .
Numărul total de lucrări științifice înregistrate la Chemical Abstracts Service în 1990 a fost de aproximativ 490.000 , dintre care 18.000 s-au ocupat de studiul elementelor pământurilor rare ; în 2007, totalul a fost aproape de 1.000.000 , din care aproximativ 3% erau REE. Majoritatea materialelor au fost publicate pe subiecte legate de oxizii grupului (până la 5000 de articole, 2008), apoi spectroscopie (mai mult de 1400 de articole, 2008), magnetism (până la 1400, 2006), magneți (la fel), cataliză și catalizatori (până la 1400, 2008) [107] .
Cele mai importante minerale ale elementelor pământurilor rare [108] | |||
---|---|---|---|
Nume | Compoziția mineralului | Conținutul de elemente din grupa ceriu, % |
Conținutul de elemente ale grupului de ytriu, % |
Monazit | REE și ortofosfați de toriu (Ln, Th) PO 4 |
42-70 | 0,5—5 |
Bastnäsite | fluorocarbonați REE (Ce, La) CO 3 F |
73-76 | 0,0—0,1 |
Loparit | Titanoniobate REE, calciu | 30,7-34 | 0,0—0,5 |
Cerite | REE silicati | 59,4-70 | — |
euxenita | Titanoniobați REE, calciu (Y, Ca, Ce,) (Nb, Ta, Ti) 2 O 6 |
0,2—4,3 | 18.2—28.1 |
Xenotim | REE ortofosfați YPO 4 |
0,3-5 | 52-63 |
Gadolinit | Silicați de REE, fier, beriliu | 2,9—7,9 | 31-46,6 |
Samarskit | Tantloniobat de ytriu, erbiu etc. | 0,3—1,7 | 9.1-38 |
Fergusonit | Un amestec de tantaloniobați , titanoniobați de samariu, ytriu, erbiu și fier |
0,9—6,2 | 31,2—42,3 |
Piroclor | (Na, Ca, Ce, Y, Th, U) 2 (Nb, Ta, Ti, Fe) 2 O 6 (OH, F) |
0,78—7,5 | 0,1—0,6 |
Lantanidele sunt larg distribuite în natură. Distribuția lor în scoarța terestră este de 0,015 % [109] . Concentrația lor totală se apropie de valorile de abundență ale cuprului , plumbului , zincului [109] , staniului , aurului [19] , arsenului , care nu sunt elemente rare în natură. Nu există roci pe pământ care să nu conțină măcar un mic amestec de ceriu, lantan, praseodimiu, ytriu etc. Lantanidele se găsesc în apatite , barite , granite , bazalt , piroxenite , andezite , argile , în apa de mare etc. În plus, prezența lor a fost găsită și în cărbune , petrol , în diverse soluri, animale și plante [92] .
Distribuția geologică a rezervelor de metale [110] | |
---|---|
Țară | Rezerve de oxizi, t |
China | 55.000.000 |
țările CSI | 19.000.000 |
STATELE UNITE ALE AMERICII | 13.000.000 |
India | 3.100.000 |
Australia | 1 600 000 |
Brazilia | 48 000 |
Malaezia | 30.000 |
Alte | 22.000.000 |
Total | 113 778 000 |
Cu toate acestea, lantanidele sunt încă destul de oligoelemente și nu se găsesc adesea în minerale care sunt ușor de reciclat. Doar unele țări ( India , Africa de Sud ) au suficiente zăcăminte pentru a produce concentrate, dar mai mult de 95% din toate zăcămintele sunt situate în China . În mod paradoxal, datorită creșterii rolului lor în agricultură și industrie, a crescut și impactul lor negativ asupra mediului [109] . În natură, există acumulări mai concentrate de REE. În prima jumătate a secolului al XIX-lea, au fost identificate o serie de minerale care conțin lantanide. Conținutul acestui grup de elemente în minerale se apropie de 250 de specii. Există aproximativ 60-65 de tipuri de minerale în care REE reprezintă 5-8 % din greutate. Majoritatea mineralelor conțin ceriu și elemente apropiate acestuia (metale de ceriu). Se cunosc mult mai puține minerale care conțin ytriu și lantanide grele [108] .
Concentrația de lantanide „ușoare” este de obicei mai mare decât cea a celor „grele”: majoritatea depozitelor de elemente conțin de la 80 până la 99% compuși de lantan, ceriu, praseodim și neodim. Metalele pot fi extrase sub formă de oxizi sau sub formă pură ( mischmetal ), urmată de separare. Doar lantanul, ceriul, praseodimiul și ytriul sunt extrase separat și reprezintă aproximativ un sfert din producția totală [111] .
În India se găsesc depozite bogate de lantanide (elemente de pământ rare) ; Nisipul monazit se găsește pe plajele de coastă din Travankori, în Brazilia , Australia , SUA , Africa , Scandinavia etc. În Europa, mineralele REE sunt situate pe Peninsula Kola , Urali , Ucraina , în Asia - în Kazahstan , Siberia .
În iunie 2011, cercetătorii din Japonia au descoperit zăcăminte extinse de metale - lantanide și ytriu - pe fundul Oceanului Pacific . În apele internaționale , în 78 de locuri situate la o adâncime de 3,5 până la 6 km, depozitele de mâl au fost îndepărtate de pe fund [115] . Potrivit estimărilor oamenilor de știință, volumul total de sedimente care conțin metale de pe fundul oceanului este de aproximativ 110 milioane de tone [116] . Locurile studiate au fost alese astfel încât să acopere cea mai mare parte a suprafeței fundului. Zonele cele mai bogate în compuși (în principal sedimente care conțin metale, argilă zeolitică , argilă roșie ) sunt situate dinspre central (aproximativ 13°30′ N 175°00′ W ) spre sud-est ( 15° S lat 145° W ) zone ale oceanului. Totuși, atâta timp cât adâncimea de 4–5 km, unde se află majoritatea nămolului bogat în oxizi, va influența puternic fezabilitatea economică și tehnologică a exploatării miniere, depozitele vor rămâne doar o resursă foarte promițătoare pentru minerit [117] .
Principalele minereuri din care sunt extrase metalele pământurilor rare sunt bastnäsite , monazite , xenotime și argile cu absorbție ionică [118] .
Compoziția elementară a unor zăcăminte metalice (în %) [118] [119] | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Mount Weld (CLD) [K 16] (Australia) |
Mount Weld (Duncan) [K 16] (Australia) |
Trecătoarea de munte (SUA) |
Bayan-Obo (China) |
Guangdong (China) |
Xunwu (China) |
Longnan (China) | |
Mineral | Monazit secundar | Churchit | Bastnäsite | Bastnäsite | Xenotim | laterit | laterit |
Lantan | 25.57 | 23.93 | 33.2 | 23 | 1.2 | 43.4 | 1,82 |
ceriu | 46.9 | 39,42 | 49.1 | cincizeci | 3 | 2.4 | 0,4 |
Praseodimiu | 4,92 | 4,85 | 4.34 | 6.2 | 0,6 | 9 | 0,7 |
neodim | 16.87 | 18.08 | 12 | 18.5 | 3.5 | 31.7 | 3 |
Samariul | 2.29 | 2,87 | 0,8 | 0,8 | 2.2 | 3.9 | 2.8 |
Europiu | 0,49 | 0,77 | 0,1 | 0,2 | 0,2 | 0,5 | 0,1 |
Gadoliniu | 1.33 | 2.15 | 0,2 | 0,7 | 5 | 3 | 6.9 |
terbiu | 0,13 | 0,29 | — | 0,1 | 1.2 | — | 1.3 |
Disprosiu | 0,31 | 1.36 | — | 0,1 | 9.1 | — | 6.7 |
Holmiu | 0,04 | 0,21 | — | — | 2.6 | — | 1.6 |
Erbiu | 0,113 | 0,46 | — | — | 5.6 | — | 4.9 |
Tuliu | 0,01 | 0,04 | — | — | 1.3 | — | 0,7 |
Iterbiu | 0,05 | 0,2 | — | — | 6 | 0,3 | 2.5 |
lutețiu | 0,02 | 0,03 | — | — | 1.8 | 0,1 | 0,4 |
Există trei zone miniere principale în China: în Baotou , Sichuan și Jiangxi - acestea reprezintă 88% din toate zăcămintele din țară. În Bayan-Obo (Baotou, Mongolia Interioară ), aproximativ 83% din zăcămintele Chinei sunt concentrate, în provincia Shandong - 8%, în provincia Sichuan - 3% (în aceste provincii există zăcăminte de lantanide uşoare); 3% din depozitele grele de lantanide sunt situate în provincia Jiangxi situată în sudul Chinei [118] [120] .
Abundența elementelor în bastnazit și monazit din Bayan-Obo este similară: 26% este La 2 O 3 , 50% este Ce 2 O 3 , 5% este Pr 2 O 3 , 16% este Nd 2 O 3 și 1% Sm 2 O 3 (altele mai mici de 1%). În provincia Sichuan, bastnazitul este dezvoltat cu următoarea compoziție: 37% - La 2 O 3 , 47% - Ce 2 O 3 , 4% - Pr 2 O 3 , 10% - Nd 2 O 3 (altele - mai puțin de 1%). În sud-estul Chinei este cunoscută prezența argilei lateritice care conține REE; în mai multe provincii situate în jurul Jiangxi se dezvoltă argile absorbante de ioni, care prezintă o compoziție destul de diferită: 2-30% - La 2 O 3 , 1-7% - Ce 2 O 3 și Pr 2 O 3 , 3-30% - Nd2O3 , 2-7 % - Dy2O3 [ 118 ] [ 121 ] [122] . Datorită acestuia din urmă se realizează aprovizionarea mondială cu metale din grupul ytriului; ele sunt de obicei și mai ușor extrase din astfel de argile chiar la fața locului - acest proces este mult mai puțin consumator de energie decât exploatarea din roci dure [114] [123] [124] .
Alte situri explorate din provinciile Yunnan , Guizhou și Sichuan includ crusta de bazalt, care face obiectul unei explorări ulterioare a potențialelor depozite [125] .
Nivelul de extracție a elementelor pământurilor rare de către China este în prezent de 80% sau mai mult din nivelul global [126] .
Costul compușilor metalici în 2009 (estimat) [127] și 2011 [128] . | |||||
---|---|---|---|---|---|
oxid metalic | Puritate, % | Cost, USD/kg | |||
2009 | 2011 | ||||
Lantan | 99,99 | treizeci | 100 | ||
ceriu | 96-99,50 | treizeci | 100 | ||
Praseodimiu | 96 | 38 | 225 | ||
neodim | 95 | 42 | 270 | ||
Samariul | 99,90 | 130 | 118 | ||
Europiu | 99,99 | 1600 | 3 300 | ||
Gadoliniu | 99,99 | 150 | 239 | ||
terbiu | 99,99 | 900 | 2750 | ||
Disprosiu | 99 | 170 | 1600 | ||
Holmiu | 99,90 | 750 | — | ||
Erbiu | 96 | 100 | 255 | ||
Tuliu | 99,90 | 1500 | — | ||
Iterbiu | 99 | 325 | 450 | ||
lutețiu | 99,99 | 1800 | 4000 |
Cererea de REE a crescut în ultimii 35 de ani de la 30.000 de tone (anii 1980) la aproximativ 120.000 de tone (2010), ceea ce este mai mare decât producția de compuși metalici în 2011 - 112.000 de tone [116] . Consumul de metale pământuri rare în anul 2014 a fost de 120148 tone [129] . Studiile efectuate au făcut posibilă estimarea că rata de creștere anuală compusă (din engleză. Rata de creștere anuală compusă ) cererea din 2014 până în 2020. va fi de 3,9% (de la 120148 tone la 150766 tone) în principal din cauza cererii puternice de oxizi de neodim, praseodim și disprosiu (printre alte elemente de pământuri rare) [130] .
În 2010, China a impus cote serioase: scăderea volumului exporturilor de metale s-a ridicat la aproape 70%, ceea ce s-a reflectat în creșterea maximă (2011) și scăderea (2012) a prețurilor [131] , și ca urmare, lumea prețul La din 2009 până în 2012. crescut cu un factor de 5, cu Sm și Tb cu 5,8, cu Er cu 6,3, cu Ce și Pr cu 9, cu Nd cu 11 și cu Dy cu 12,4 [132] . După acest eveniment au fost inițiate numeroase proiecte de dezvoltare a siturilor de exploatare a metalelor în diverse țări [131] , precum și de explorare (posibile) noi [117] [133] [134] [135] [136] , ceea ce a dus la o creșterea resurselor din afara țărilor de peste 7 ori - de la 13,4 (2010) la 100,2 milioane de tone (2015) [126] .
Potrivit unor ipoteze, în prezent, creșterea prețurilor poate fi cauzată și de un dezechilibru între cererea individuală de metale din pământuri rare și conținutul lor cantitativ în minereuri [137] .
Pe lângă căutarea site-urilor miniere, sunt publicate recenzii:
Date recente arată că nivelul de procesare REE este mai mic de 1% (2011) [156] [157] sau 1–2% (2013) [158] [159] în ceea ce privește EOL-RR ( reciclarea la sfârșitul vieții ). rata - procentul din cantitatea de metal care urmează să fie prelucrată într-un produs uzat).
O opinie despre importanța critică a acestor metale pentru tehnologiile înalte a fost publicată de US Geological Survey în 2002 [160] . De asemenea, Comisia Europeană a recunoscut în 2010 grupul ca fiind critic și de importanță medie pentru economie [5] [161] , iar Institutul pentru Energie și Transport , parte a Centrului de Cercetare Comună , din cauza riscului de piață și a factorilor politici, izolați. neodim și disproziu [162] . În 2014, UNCTAD a lansat un raport special în care afirmă gradul ridicat de dependență de producția chineză și importanța elementelor pentru sistemele de apărare [5] [163] . Mulți experți[ ce? ] elementele sunt recunoscute ca fiind al patrulea ca important după petrol , apă și minereu de fier [164] , și sunt uneori numite „vitamine” („vitamine industriale”, „vitamine pentru metale”): adăugarea chiar și a unor cantități mici poate spori semnificativ proprietățile benefice ale produsului final [165] [166] [167] [168] [169] .
Folosind exemplul Chinei, o țară care a fost simultan cel mai mare producător , consumator și exportator de REE [171] [K 18] , se poate concluziona că a existat o schimbare semnificativă în structura consumului de metale pe o perioadă de 20 de ani. perioada 1988-2008. Deci, dacă în 1988 mai mult de jumătate (56%) din consum reprezenta industria metalurgică și mașini, atunci în 1998 era deja mai puțin de o treime (30%), iar în 2008 - 15%. Dimpotrivă, producția de magneți, fosfori, pulberi de lustruit etc. în 1988 a fost mai mică de 1%, dar după 10 ani - 18%, iar în 2008 - 52%. Alte domenii de consum - chimie , petrol , textile , industria de iluminat , agricultură , pentru producția de ochelari , lentile , materiale ceramice - reprezintă până la 56% pentru fiecare an individual al intervalului. O creștere semnificativă a consumului de metale de către China este așteptată în viitor datorită creșterii numărului de companii străine care își mută producția și au posibilitatea de a le cumpăra mai ieftin pe plan intern, ceea ce reduce costul de fabricație a produsului final și este unul dintre principalele strategii ale țării care dorește să mențină controlul industriei [170 ] .
Element chimic | La | Ce | Relatii cu publicul | Nd | P.m | sm | UE | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | lu |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
numărul de taxare | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 |
Imagine | — | ||||||||||||||
Densitate, g/cm³ | 6.162 | 6,77 | 6,77 | 7.01 | 7.26 | 7,52 | 5.244 | 7.9 | 8.23 | 8.54 | 8,79 | 9.066 | 9.32 | 6,90 | 9.841 |
Punct de topire, °C | 920 | 795 | 935 | 1024 | 1042 | 1072 | 826 | 1312 | 1356 | 1407 | 1461 | 1529 | 1545 | 824 | 1652 |
Punct de fierbere, °C | 3464 | 3443 | 3520 | 3074 | 3000 | 1794 | 1529 | 3273 | 3230 | 2567 | 2720 | 2868 | 1950 | 1196 | 3402 |
Configurație electronică [K 19] | 5d 1 | 4f1 5d1 _ _ | 4f 3 | 4f 4 | 4f5 _ | 4f 6 | 4f7 _ | 4f 7 5d 1 | 4f9 _ | 4f 10 | 4f 11 | 4f 12 | 4f 13 | 4f 14 | 4f 14 5d 1 |
grătar metalic | DGPU | HCC | DGPU | DGPU | DGPU | R | BCC | GPU | GPU | GPU | GPU | GPU | GPU | GPU | GPU |
Raza metalică, pm | 162 | 181,8 | 182,4 | 181,4 | 183,4 | 180,4 | 208,4 | 180,4 | 177,3 | 178,1 | 176,2 | 176.1 | 175,9 | 193,3 | 173,8 |
Rezistivitate (la 25 °C), µOhm cm |
57-80 (la 20°C) |
73 | 68 | 64 | — | 88 | 90 | 134 | 114 | 57 | 87 | 87 | 79 | 29 | 79 |
Susceptibilitate magnetică , χ mol / 10 −6 (cm 3 mol −1 ) |
+95,9 | +2500 (β) | +5530(α) | +5930 (α) | — | +1278(α) | +30900 | +185000 (la 350 K) |
+170000 (α) | +98000 | +72900 | +48000 | +24700 | +67 (β) | +183 |
Se știe că atomii de lantanide au următoarele configurații electronice [Xe] 4 f n 6 s 2 și [Xe] 4 f n −1 5 d 1 6 s 2 (unde n este un număr de la 1 la 14) [172] . Lantanul ([Xe] 5 d 1 6s 2 ) nu are electroni f , ceriul are unul ([Xe] 4 f 1 5 d 1 6 s 2 ), praseodimiul are 3. În plus, odată cu creșterea numărului de serie, numărul de f - electronii cresc treptat cu jumătate de umplere a nivelului 4 f în gadoliniu (4 f 7 5 d 1 6 s 2 ) și completarea lui completă în lutețiu (4 f 14 5 d 1 6 s 2 ) [173] .
În lantan, gadoliniu și lutețiu, 5 d 1 6 s 2 electroni sunt de valență, prin urmare aceste elemente din compuși sunt exclusiv trivalente. În alte lantanide, legăturile de valență sunt create cu participarea a 4 electroni f . Totuși, au și o valență de 3. Ținând cont de stabilitatea configurațiilor 4 f 0 -, 4 f 7 - și 4 f 14 , elementele Eu ([Xe] 4 f 7 6 s 2 ) și Yb ([ Xe] 4 f 14 6 s 2 ) [175] poate prezenta valență 2, în timp ce Ce ([Xe] 4 f 1 5 d 1 6 s 2 ) și Tb ([Xe] 4 f 9 6 s 2 ) chiar 4 [173 ] .
Primele potențiale de ionizare ale lantanidelor și împreună cu acestea REE sunt mici: 5,61 (La)-5,64 eV ( Sc ). Al doilea și al treilea potențial nu sunt, de asemenea, foarte mari. În plus, ionizarea suplimentară a ionilor cu încărcare unică sau dublă se realizează cu ușurință, deoarece energia necesară pentru aceasta este obținută ca un câștig de energie în timpul formării unei rețele cristaline sau a hidraților de R3 + mai mici . Prin urmare, lantanidele formează cu ușurință ioni R3 + . Prin urmare, legăturile create de ei cu alte elemente au un procent ridicat de ionicitate [173] .
Toți ionii de lantanidă Ln 3+ , cu excepția La 3+ și Lu 3+ , au 4 f electroni nepereche . Acest lucru indică paramagnetismul lor și trăsăturile caracteristice ale spectrelor ionice. Deoarece subcoapele exterioare 5 s 2 și 5 p 6 evaluează foarte vizibil cei 4 orbitali f , cei 4 electroni f n rămân practic neschimbați în toți compușii lor.
Lantanidele se caracterizează prin culoarea argintie, maleabilitatea , duritatea scăzută și punctele de topire medii , intervalul de valori fiind de la 804 °C (ceriu) la 1700 °C (lutețiu). Pe baza valorilor densității , lantanidele pot fi împărțite în două grupe: ușoare și grele. Primul grup include lantan , ceriu , praseodim , neodim , samariu , europiu și gadoliniu . Densitatea acestor metale este sub 8 g/cm³ . Elementele rămase formează a doua grupă, în care densitatea, excluzând iterbiul , se află între 8,272 ( terbiu ) și 9,482 g/cm³ ( lutețiu ) [176] .
Lantanidele metalice sunt caracterizate de paramagnetism . Majoritatea ionilor de lantanide cu trei încărcări sunt, de asemenea, paramagnetice . Unele dintre metalele lantanide, cu excepția ceriului, își păstrează proprietățile paramagnetice chiar și la temperaturi foarte scăzute (temperatura azotului lichid ), în timp ce altele își schimbă vizibil paramagnetismul odată cu schimbarea temperaturii [176] .
Lantanul și lantanidele conduc căldura și electricitatea . Iterbiul are cea mai bună conductivitate electrică , mai rău - ytriu, lantan, ceriu, praseodim și neodim. Cel mai rău dintre toate conduc electricitatea gadoliniu și terbiu. Rezultă că modificarea conductivității electrice odată cu creșterea numărului de serie crește neuniform. Și datorită acestei proprietăți, lantanidele sunt împărțite în două grupe [177] .
Volumul atomic al lantanidelor se caracterizează printr-o modificare și mai neuniformă . Dependența volumului atomic sau a razelor atomilor de lantanide de numerele de serie are caracterul unei linii întrerupte cu vârfuri la început, mijloc și sfârșit. Astfel, modificarea proprietăților fizice ale metalelor lantanide indică deja o periodicitate secundară în această familie și împărțirea lor în două grupe: ceriu și ytriu.
O caracteristică fizică importantă a lantanidelor este capacitatea lor de a absorbi neutronii termici . În acest sens, se disting în special gadoliniul, samariul, europiul și disproziul. De exemplu, pentru ceriu, secțiunea transversală de captare a neutronilor termici este de 0,73 barn , în timp ce pentru gadoliniu această valoare este egală cu 46 000. Pe lângă ceriu, ytriul (1,3 barn ) și lantanul (9,3 barn ) absorb neutronii slab [173] .
Al patrulea strat adânc 4f 14 este umplut cu atomul de lantanidă . Prin urmare, pot exista doar lantanide 14. Deoarece structura celor două învelișuri de electroni exterioare nu se modifică pe măsură ce sarcina nucleară crește, toate lantanidele au proprietăți chimice similare [178] .
În natură, lantanidele se însoțesc reciproc. Izolarea elementelor individuale prin metode chimice este o sarcină foarte dificilă datorită similitudinii mari a proprietăților lor.
PolimorfismModificări polimorfe ale lantanidelor [179] | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Element | Modificare | Sistem de cristal |
Structura tipului |
Parametrii rețelei, pm | Grupul spațial , simbolurile Schoenflies și Pearson |
Interval de stabilitate | |||
A | c | ||||||||
Lantan | α-La | Hexagonal | α-La | 377,4 | 1217.1 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP4 | Cameră ritm. si presiune |
β-La | HCC | Cu | 530,45 | — | Fm 3m _ | O5 h |
cF2 | > 613K | |
γ-La | BCC | W | 426,5 | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | > 1141K | |
β'-La | HCC | Cu | 517 | — | Fm 3m _ | O5 h |
cF4 | > 2 GPa | |
ceriu | α-Ce | HCC | Cu | 516.1 | — | Fm 3m _ | O5 h |
cF4 | Cameră ritm. si presiune |
β-Ce | Hexagonal | α-La | 367,3 | 1180,2 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP4 | >263K | |
γ-Ce | HCC | Cu | — | — | Fm 3m _ | O5 h |
cF4 | < 95K | |
α′-Ce | HCC | Cu | 482 | — | Fm 3m _ | O5 h |
cF4 | > 1,5 GPa | |
Ce-III | ortorombic | α- U | — | — | cmcm | D17 2h |
oC4 | 5,1 GPa | |
Praseodimiu | α-Pr | Hexagonal | α-La | 367,21 | 1183,26 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP4 | Cameră ritm. si presiune |
β-Pr | BCC | W | 413 | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | > 1094K | |
γ-Pr | HCC | Cu | 488 | — | Fm 3m _ | O5 h |
cF4 | > 4 GPa | |
neodim | α-Nd | Hexagonal | α-La | 365,82 | 1179,66 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP4 | Cameră ritm. si presiune |
β-Nd | BCC | W | 413 | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | > 1135K | |
y-Nd | HCC | Cu | 480 | — | Fm 3m _ | O5 h |
cF4 | > 5 GPa | |
Prometiu | α-Pm | Hexagonal | α-La | 365 | 1165 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP4 | Cameră ritm. si presiune |
β-Pm | BCC | W | — | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | > 1163K | |
Samariul | α-Sm | Trigonală | α-Sm | 362,9 | 2620,7 | R 3 m | D5 3d |
hR3 | Comp. ritm. si presiune |
β-Sm | BCC | W | — | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | > 1190K | |
γ-Sm | Hexagonal | α-La | 361,8 | 1166 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP4 | > 4 GPa | |
Gadoliniu | α-Gd | GPU | mg | 363,36 | 578,1 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP2 | Cameră ritm. si presiune |
β-Gd | BCC | W | 406 | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | > 1535K | |
y-Gd | Trigonală | α-Sm | 361 | 2603 | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 3 GPa | |
terbiu | α-Tb | GPU | mg | 360,55 | — | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP2 | Cameră ritm. si presiune |
β-Tb | BCC | W | — | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | > 1589 K | |
Tb-II | Trigonală | α-Sm | 341 | 2450 | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 6 GPa | |
Disprosiu | α-Dy | GPU | mg | 359,15 | 565,01 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP2 | Cameră ritm. si presiune |
β-Dy | BCC | W | — | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | > 1243K | |
α'-Dy | ortorombic | — | a=359,5, b=618,4, c=567,8 | cmcm | D17 2h |
oC4 | < 86K | ||
γ-Dy | Trigonală | α-Sm | 343,6 | 2483 | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 7,5 GPa | |
Holmiu | α-Ho | GPU | mg | 357,78 | 561,78 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP2 | Cameră ritm. si presiune |
β-Ho | BCC | W | — | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | La temperatură ridicată | |
γ-Ho | Trigonală | α-Sm | 334 | 2450 | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 4 GPa | |
Erbiu | α-Er | GPU | mg | 355,92 | 558,5 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP2 | Cameră ritm. si presiune |
β-Er | BCC | W | — | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | La temperatură ridicată | |
Tuliu | α-Tm | GPU | mg | 353,75 | 555,4 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP2 | Cameră ritm. si presiune |
β-Tm | BCC | W | — | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | La temperatură ridicată | |
Tm-II | Trigonală | α-Sm | — | — | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 6 GPa | |
Iterbiu | α-Yb | HCC | Cu | 548,48 | — | Fm 3m _ | O5 h |
cF4 | Cameră ritm. si presiune |
β-Yb | BCC | W | 444 | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | > 1005 K | |
y-Yb | GPU | mg | 387,99 | 638,59 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP2 | <270K | |
lutețiu | α-Lu | GPU | mg | 350,52 | 554,94 | P6 3 /mmc | D 46h _ |
hP2 | Cameră ritm. si presiune |
β-Lu | BCC | W | — | — | am 3m_ _ | O9 h |
cI2 | > 1005 K | |
Lu II | Trigonală | α-Sm | — | — | R 3 m | D5 3d |
hR3 | > 23 GPa |
Pentru lantan și lantanide, polimorfismul este caracteristic, la fel ca și pentru actinide . Deci, lantanul are trei modificări (α-, β- și γ-lantanul), ceriul are patru modificări (α-, β-, γ- și δ-ceriu). În condiții normale, lantanidele sunt caracterizate printr-o rețea hexagonală (cu excepția ceriului) [177] .
Lantanidele sunt active din punct de vedere chimic, formează oxizi puternici , halogenuri, sulfuri , reacţionează cu hidrogenul , carbonul , azotul , fosforul . Ele descompun apa, se dizolvă în acizi clorhidric , sulfuric și azotic . În acizii fluorhidric și fosforic , lantanidele sunt stabile, deoarece sunt acoperite cu pelicule protectoare de săruri puțin solubile - fluoruri și fosfați .
Cu un număr de compuși organici, lantanidele formează compuși complecși . Importante pentru separarea lantanidelor sunt complexele cu acidul citric și acidul etilendiaminotetraacetic .
Primele probe de compuși complecși caracterizați cristalografic de ioni Tb 2+ , Pr 2+ , Gd 2+ , Lu 2+ au arătat că ionii tuturor Ln 2+ (cu excepția, eventual, prometiu) pot fi obținuți în soluții [180] [181 ]. ] [182 ] .
Pentru a determina conținutul de lantanide într-o soluție, se poate folosi albastru de calceină [K 20] [183] [184] .
Compuși binari Oxizi și hidroxiziMonoxizii de LnO (unde Ln = La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Ho, Er, Yb) sunt stabili mecanic, au o rezistență bună la deformarea plastică și au un caracter de legătură metalică . Valorile ridicate ale modulului Young , în comparație cu modulul în vrac și modulul de forfecare , indică faptul că monoxizii La, Ce, Nd, Sm, Eu, Ho, Er și Yb au un caracter mai rigid decât TbO; Raportul lui Poisson între toți monoxizii de mai sus este în intervalul de la 0,23 la 0,409, ceea ce indică rezistența lor la deformarea externă. Calculele distribuției electronice a densității de sarcină de-a lungul planului (100) în compuși au confirmat datele privind natura covalentă a legăturii în LaO , SmO , EuO , ErO , HoO și natura ionică a legăturii în CeO , PrO , NdO , TbO şi YbO [185] .
HalogenuriIodura de samariu(II) , care este utilizată în chimia organică ca unul dintre cei mai importanți agenți reducători în sinteza organică [186] , poate fi obținută, de exemplu, prin descompunerea la temperatură ridicată a triiodurii sale [187] [188] [189 ] sau prin reacția pulberii de samariu cu diiodetanul în THF anhidru în condiții de laborator [190] . Compușii cu disproziu (II) și tuliu (II) sunt agenți reducători mai puternici în sinteza organică decât compușii cu samariu (II) [191] [192] [193] [194] .
Datorită calculelor efectuate, s-au obținut date experimentale privind proprietățile compușilor LnX 4 (Ln = Ce, Pr, Tb; X = F, Cl, Br, I), în care nivelurile 4f- și n p (pentru lantanide). și, respectiv, halogenuri) sunt în mod semnificativ suprapuse una peste alta. Contribuția nivelului 4f la legătura Ln—X în tetrahalogenuri este cu aproximativ o treime mai mare decât în trihalogenuri (LnX 3 ) [195] .
Compuși organometaliciRecenzii în domeniul sintezei compușilor organometalici ai metalelor de grup sunt publicate anual [181] [196] [197] [198] [199] .
Efecte în subnivelul 4fAsemănarea proprietăților chimice ale lantanidelor este o consecință a particularităților structurii lor atomice: au același număr și același tip de electroni de valență în ultimul al șaselea strat, în ciuda creșterii numărului atomic. Acești electroni de valență, compensând sarcina pozitivă crescută din nucleu, umplu subnivelul 4f parțial ocupat. Și din moment ce rămâne neumplut, lantanidele au proprietăți chimice similare [200] .
Datorită creșterii forțelor atractive dintre sarcina pozitivă din nucleu și cea negativă din subnivelul 4f [200] , lantanidele tind să piardă trei electroni (formând Ln III ) [172] și să își scadă raza atomică . Dar există excepții când anumiți ioni de elemente capătă stări ionice „neobișnuite”, de exemplu: în mediul de bază, europiul poate lua un electron și poate lua o stare 2-valentă (Eu 2+ ), iar într-un mediu acid, ceriul îl poate pierde și deveni 4-valent ( Ce 4+ ) [200] .
Proprietățile spectroscopice unice ale atomilor grupului sunt explicate prin creșterea radială a orbitalului 4f, care, la rândul său, este mai mică decât creșterea subnivelurilor umplute 5s 2 și 5p 6 . Această proprietate conferă elementelor o atenție deosebită din partea cercetătorilor din domeniul fotonicii , în special în materie de generare a luminii, amplificarea și transformarea acesteia [201] .
Henry Moseley în 1914 [129] a fost primul care a confirmat faptul că trebuie să existe exact 15 lantanide . Se obișnuiește să se clasifice exact 15 elemente ca lantanide, dar chiar și în prezent nu există un acord general cu privire la poziția lantanului, adică dacă elementele de la lantan la lutețiu sau de la ceriu la lutețiu formează acest grup [15] [1] [ 202] . În decembrie 2015, IUPAC a creat un proiect pentru a studia această problemă [203] . Într-o lucrare științifică a lui Pekka Pyukkö , un profesor finlandez de chimie la Universitatea din Helsinki , există trei rezultate diferite pentru aranjarea elementelor f în tabelul periodic [204] [K 21] :
Litigii similare sunt generate de întrebarea privind poziția familiei în tabelul periodic: pentru a răspunde, au fost propuse mai multe idei diferite despre clasificarea periodică, în care elementele blocului d și f au fost amestecate [205] [206 ] ] . În ceea ce privește majoritatea lantanidelor descoperite până în 1906, care nu se încadrează în tabel, D. I. Mendeleev a scris următoarele [207] :
Aici părerea mea personală nu s-a stabilit încă pe nimic cert și aici văd una dintre cele mai dificile sarcini prezentate de legalitatea periodică.
informatii generale | ||||
---|---|---|---|---|
Simbol | CAS | Conținut în ser de sânge uman [208] [K 22] , pg /ml | Date toxicologice [209] | LD 50 [209] |
La | 7439-91-0 | 62,7 ± 7,1 | La animale: injectarea de compuși ai lantanului duce la hiperglicemie , tensiune arterială scăzută , degenerarea splinei și modificări ale ficatului | Oxid de lantan (III) , oral, șobolani: mai mult de 8,5 g/kg; şoareci, ip: 530 mg/kg |
Ce | 7440-45-1 | 214 ± 22 | Ceriul este un agent reducător puternic, se aprinde spontan în aer de la 65 la 80 °C. Vaporii eliberați în timpul arderii sunt toxici. Injecțiile cu doze mari de ceriu la animale au dus la moartea din cauza insuficienței cardiovasculare . Oxidul de ceriu (IV) este un agent oxidant puternic la temperaturi ridicate, reacționează cu materiale organice inflamabile | Oxid de ceriu(IV) , oral, șobolan: 5 g/kg, intradermic: 1–2 g/kg, inhalarea vaporilor: 5,05 mg/l |
Relatii cu publicul | 7440-10-0 | 11,1±1,5 | — | — |
Nd | 7440-00-8 | 33,7 ± 4,2 | Compușii de neodim nu au fost testați pe larg pentru toxicitate. Praful și sărurile de neodim sunt iritante puternice ale ochilor și mucoaselor , moderat iritante pentru piele. | Oxid de neodim(III) , oral, șobolani: mai mult de 5 g/kg, șoareci, intraperitoneal: 86 mg/kg. Compusul este un mutagen |
P.m | 7440-12-2 | — | Ce organe sunt afectate atunci când interacționează cu metalul este necunoscut; posibil prezente în țesutul osos | — (cu excepția proprietăților radioactive) |
sm | 7440-19-9 | 5,8±1,1 | Conținutul total de metal la un adult este de aproximativ 50 μg, în principal în ficat și rinichi, 8 μg sunt dizolvate în sânge. Sărurile insolubile sunt netoxice, sărurile solubile sunt ușor toxice. Când sunt ingerate, doar 0,05% din sărurile metalice intră în sânge, restul sunt excretate în mod natural. Din sânge, aproximativ 45% intră în ficat, 45% se așează la suprafața oaselor, unde poate rămâne până la 10 ani; 10% din producția totală | — |
UE | 7440-53-1 | 0,82 ± 0,19 | Nu există semne clare de toxicitate a metalelor în comparație cu metalele grele | Clorura de europiu(III) , ip: 550 mg/kg, oral: 5 g/kg. Nitrat de europiu(III) , ip: 320 mg/kg, oral: 5 g/kg |
Gd | 7440-54-2 | 7,2 ± 1,4 | În stare liberă, ionii metalici sunt foarte toxici; compușii chelați utilizați în imagistica prin rezonanță magnetică sunt considerați a fi destul de siguri. Toxicitatea depinde de puterea agentului de chelare. Reacțiile anafilactice sunt rare: în aproximativ 0,03-0,1% din cazuri | — |
Tb | 7440-27-9 | 1,30±0,22 | — | — |
Dy | 7429-91-6 | 9,6 ± 1,1 | Sărurile metalice solubile (de exemplu , clorură de disproziu , nitrat de disproziu ) au toxicitate scăzută atunci când sunt ingerate. Sărurile insolubile nu prezintă proprietăți toxice | Doza letală de clorură de disproziu per persoană: mai mult de 500 g |
Ho | 7440-60-0 | 2,55±0,54 | — | — |
Er | 7440-52-0 | 9,5 ± 1,9 | — | — |
Tm | 7440-30-4 | 1,69±0,42 | Sărurile metalice solubile sunt considerate slab toxice în cantități mari, cele insolubile sunt netoxice. Tuliul nu este preluat de rădăcinile plantelor și astfel nu intră în lanțul alimentar uman | — |
Yb | 7440-64-4 | 13,2 ± 3,2 | Toți compușii ar trebui considerați foarte toxici deoarece provoacă iritații ale pielii și ochilor; unii dintre compuși pot fi teratogene | — |
lu | 7439-94-3 | 2,46 ± 0,58 | Metalul este slab toxic. Fluorura de lutețiu este periculoasă dacă este inhalată și provoacă iritații ale pielii. Pulberea de oxid de lutețiu este toxică atât prin inhalare, cât și prin ingestie. Sărurile metalice solubile sunt slab toxice, cele insolubile sunt toxice | — |
Proprietățile farmacologice ale lantanidelor sunt astfel încât conținutul lor în organism reduce tensiunea arterială , nivelul colesterolului și al glucozei , reduce pofta de mâncare , previne coagularea sângelui și previne ateroscleroza la animalele de experiment. Avantajul potențial al utilizării în medicină a unor substanțe cu astfel de proprietăți farmacologice nu le va lăsa deoparte de cercetători. Unele complexe de lantanide au efecte antiinflamatorii ; de exemplu, phlogodyn ( ing. phlogodyn ) este destul de folosit în Ungaria [210] .
Lantanidele au diverse efecte fiziologice asupra plantelor și animalelor și sunt în general considerate a fi de toxicitate scăzută. Doar recent cercetările s-au concentrat asupra aspectelor de mediu ale influenței și efectele lor potențial dăunătoare asupra calității vieții [109] .
Există o ipoteză că, în organismele vii, elementele pământurilor rare îndeplinesc aceeași funcție ca și calciul . Din acest motiv, se acumulează în organe, al căror conținut de calciu este mai mare în comparație cu restul. În sol, conținutul de REE ajunge la 0,24 % . Din sol, aceste elemente intră în plante . Există un conținut crescut de lupin , sfeclă de zahăr , afine , diverse alge și alte plante. În laptele, sângele și oasele animalelor s-a evidențiat prezența metalelor din grupul ceriului [92] .
Utilizarea metalelor lantanide și a compușilor acestora în industrie a început să crească semnificativ din secolul trecut, începând cu utilizarea timpurie a unor cantități mici de ceriu și oxizi de toriu pentru a crea tifon incandescent la sfârșitul secolului al XIX-lea și nefiind limitată la componentele critice în o gamă largă de tehnologii avansate [211] .
Până la sfârșitul secolului al XIX-lea, a devenit clar că nisipurile monazite , care erau ieftine pentru mine și constau din compuși de ceriu, lantan, neodim, praseodim și cantități mari de toriu, se aflau în Statele Unite și Brazilia. Karl Auer von Welsbach (care nu era doar un om de știință, ci și un bun om de afaceri) a descoperit că adăugarea unui amestec al unuia dintre compușii elementelor de mai sus la dioxidul de toriu , care a stat la baza rețelei pe gaz, a făcut posibilă pentru a obține o lumină de foc și un timp de ardere mai strălucitor decât „actinoforul” său anterior (un amestec de oxizi de lantan și zirconiu ). A fost nevoie de puțin timp pentru a înțelege că impuritatea era ceriu și pentru a determina raportul „perfect” dintre toriu și ceriu în grila incandescentă îmbunătățită de el: 99 la 1 [215] , care nu s-a schimbat mult timp [20]. ] .
Pe 4 noiembrie 1891, omul de știință și-a dezvăluit și și-a arătat invenția publicului din Viena - această zi a fost începutul utilizării elementelor pământurilor rare în industrie. Autorul a găsit prima utilizare pentru elemente care erau misterioase la acea vreme: aproximativ 90.000 de lămpi au fost vândute în primele 9 luni de la începerea producției lor la fabrica din Atzgersdorf , până în 1913 numărul total crescuse la 300 de milioane de bucăți [215]. ] (care a necesitat prelucrarea a 3 000 de tone de nisip monazit [216] ), în anii 30 a ajuns la 5 miliarde [129] [212] . Cei mai mari cumpărători au fost companiile de căi ferate, care le foloseau în interior pentru că erau mai ieftine decât electricitatea; în aer liber, lămpile iluminau, de exemplu, străzile din Bombay , primul oraș care le-a folosit [215] .
În 1915 a fost publicată cartea Pământuri rare . Apariția lor. Chimie. Și Tehnologie , care a descris aplicații (posibile) altele decât, de exemplu, rețele de încălzire [217] . Au existat propuneri de utilizare a sărurilor de ceriu pentru bronzare , producerea smalțului și vopsirea mordanților cu alizarina . În chimie, sulfatul dublu de ceriu a depășit alte metale (cupru, fier și mangan) pentru oxidarea catalitică a anilinei în negru de anilină - unul dintre cele mai vechi studii, datat 1874, cu accent pe aplicațiile tehnologice ale metalului; pentru a obține aldehide , chinone etc., compuși din hidrocarburi aromatice , trebuia să folosească proprietățile oxidante ale sulfatului său într-o soluție acidă. Adăugarea de compuși de ceriu la electrodul unei lămpi cu arc a făcut posibilă, conform inventatorilor, obținerea unei străluciri mai intense. Utilizare nesemnificativă a mai fost constatată: oxalat de ceriu - în medicină; sulfatul de ceriu sa dovedit util pentru fotografia color și alb-negru ; culoarea profundă a oxidului de praseodim superior a făcut posibilă utilizarea acestuia ca parte a didimiului pentru marcarea textilelor etc. [16]
Datorită succesului comercial uriaș al tifonelor și procesului paralel de izolare a toriului cu o cantitate mare de lantanide, de-a lungul timpului s-a constatat că electroliza topiturii de clorură, care a fost obținută după îndepărtarea reziduului de toriu, a dat un aspect piroforic. mischmetal (50% Ce, 25% La, 25% - alte lantanide), la care 30% Fe a făcut posibilă obținerea de silex ușor ideal . În plus, metalele au fost folosite în paharele speciale pentru a controla absorbția la anumite lungimi de undă - acest lucru a epuizat utilizarea metalelor până în anii 1940 [20] .
Utilizarea funcțională a lantanidelor [118] [218] [219] | ||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
La | Ce | Relatii cu publicul | Nd | sm | UE | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | lu | |
baterii | ||||||||||||||
Catalizatori | ||||||||||||||
pulberi de lustruire | ||||||||||||||
Metalurgie | ||||||||||||||
magneti | ||||||||||||||
Ceramică | ||||||||||||||
Sticlă | ||||||||||||||
Fosfori | ||||||||||||||
Alte | ||||||||||||||
- majoră, - minoră, - nu se observă utilizarea funcțională |
Câteva exemple de utilizare a lantanidelor [209] | |
---|---|
Metal | Aplicație |
Eu, Tb | Lămpi fluorescente , LED-uri |
Nd, Eu, Tb, Dy, Pr | Echipamente portabile fără fir, telefoane inteligente , telefoane mobile etc. |
Eu, Tb, Er | fibre optice |
Eu, Tb, Gd, Pr, Ce | Afișaje cu ecran plat |
Nd, Tb, Pr, Dy | Imagistica medicală ( imagistica prin rezonanță magnetică ), radiografie |
La | Baterii electrice |
Nd, Pr, Dy, Tb | Vehicule hibride , discuri de computer , unelte electrice fără fir , generatoare eoliene și hidrogeneratoare , sistem start-stop |
La, Ce | Cracare catalitică , sisteme de tratare (de exemplu , tratarea apei ) |
Volumul de utilizare al reprezentanților familiei în este uriaș: de la sticlă la industria metalurgică ; ca catalizatori în rafinăriile de petrol, ca activatori luminiscenți , în compuși electroceramici, în supraconductori de temperatură înaltă [220] . În ciuda unei game largi de aplicații și având proprietăți chimice similare, unele metale (Gd, Dy, Nd, Sm) au proprietăți magnetice foarte bune, în timp ce atomii de Er și Tb au anumite stări de energie care le permit să fie utilizate în lasere sau dispozitive luminoase . 5] . Utilizarea modernă a metalelor în tehnologiile înalte are o mare importanță strategică [211] .
Materiale luminescenteDupă cum s-a descris mai sus, prima aplicație industrială a început cu adăugarea de Ce02 la Th02 , care a dus la o lumină mai strălucitoare când este încălzită. La începutul secolului XX. Studiul lui J. Urbain asupra ionilor Eu III dizolvați în diferite matrice a condus la descoperirea unui fosfor neobișnuit de strălucitor care emite lumină strălucitoare portocaliu-roșu (Y 2 O 3 : Eu [4-6 mol.%]). Acest fosfor a fost folosit în lămpile fluorescente și tuburile cu raze catodice încă de la începutul anilor 1960. și este încă folosit pentru a produce roșu pur în LED-uri , diferite tipuri de afișaje, inclusiv afișaje cu ecran plat , în ciuda diferitelor alte posibile și studiate (cu succes limitat) înlocuitori [221] .
Primul raport privind producerea de luminiscență activată de ligand (sensibilizată la ligand) a lantanidelor în 1942 a condus la descoperirile ulterioare ale unei game largi de liganzi de antenă, ceea ce a făcut posibilă îmbunătățirea emisiei de lumină [222] [223] . S. Wiseman a demonstrat că emisia de complexe Ln cu liganzi organici poate fi realizată datorită excitării nivelurilor electronice în ligand în sine, după care energia este colectată pe stările excitate ale ionilor metalici datorită transferului de energie intramoleculară. Descoperirea a fost numită efectul de antenă [221] .
Proprietățile luminiscente ale ionilor de lantanide s-au dovedit a fi importante pentru crearea materialelor luminiscente asociate cu tehnologiile înalte [3] . Reprezentanții familiei sunt utilizați în panourile cu plasmă (de exemplu, dopajul unor cantități mici de Eu 3+ în Y 2 O 3 - unul dintre fosfori - vă permite să obțineți aceeași intensitate a emisiei de lumină ca și cea a YBO 3 , Y 1 - x Gd x BO 3 , dar cu presiune mai mică a gazelor inerte în celulele umplute cu gaz), display-uri FED (unde sesquioxizii de fosfor , care sunt mai stabili și mai ecologici decât cei sulfurați, sunt dopați cu lantanide), în lumină organică- diode emițătoare ( Ln 3+ compuși complexi ) [226] .
De asemenea, ionii lor și-au găsit aplicație în detectoare de radiații de înaltă energie - scintilatoare ; lantanidele dopate cu cristale anorganice sunt utilizate în aparatele de măsurare pentru înregistrarea radiațiilor γ și în diagnosticarea cu raze X. Emisia rapidă 5d → 4f a Ce 3+ (cu o durată de 10–70 ns ) îl face cel mai bun candidat pentru utilizare în astfel de dispozitive. Se preferă compușii cu halogenuri , cum ar fi LuI3 : Ce3 + , unde puterea de lumină este de 95.000 de fotoni per 1 MeV [226] .
MagnețiIstoria studiului magneților permanenți bazați pe elemente de pământuri rare datează din 1959, în care a fost publicată o lucrare privind studiul aliajului GdCo 5 . Ulterior, au fost publicate numeroase lucrări privind metodele de obținere, studiere, îmbunătățire a proprietăților YCo 5 , SmCo 5 și impuritățile acestuia [227] [K 25] . Pe la mijlocul anilor 1980. oamenii de știință au obținut cele mai utile trei aliaje: SmCo 5 , Sm 2 Co 17 și Nd 2 Fe 14 B . Fiecare dintre ei este cu mult superioare în proprietățile sale utile față de tipurile anterioare de magneți, iar cei mai buni sunt de zece ori mai puternici decât aliajele de alnico sau ferită [228] [229] . În funcție de indicele energetic maxim al produsului, magneții pot fi aranjați în următoarea ordine: Nd 2 Fe 14 B (până la 56,7 M Gs Oe ) > Sm 2 Co 17 (22-32) > SmCo 5 (22) > Alnico (până la 11) > Ferite (până la 6) [230] [K 26] .
Magneții formați din samariu și cobalt (SmCo 5 ) au fost dezvoltați în 1967 [227] [231] [K 27] și multă vreme au fost considerați cei mai puternici [232] , dar acum cei de neodim sunt folosiți mai rar (în cazurile care necesită rezistență ). la coroziune sau rezistență la funcționare la temperaturi ridicate [230] ) datorită câmpului magnetic slab și costului ridicat al componentelor sale [233] : fierul și neodimul sunt mai ieftine decât cobaltul și, respectiv, samariul, iar aliajul NdFeB în sine conține un cantitate mai mică de lantanidă [ 228] . Magneții de samariu-cobalt și-au găsit aplicația în industria aerospațială și aviatică , necesitând stabilitate termică la 400-500 °C ( se preferă Sm 2 Co 17 ) [227] .
Proprietățile magnetice ale neodimului fac posibilă crearea celor mai puternici magneți permanenți [234] . În 1984, a fost obținut pentru prima dată un aliaj de neodim, fier și bor (Nd 2 Fe 14 B) [228] [235] [236] , care este utilizat pe scară largă [K 28] în prezent într-o varietate de tehnologii care necesită forță coercitivă mare [233] [237] , și nu s-a găsit încă un înlocuitor mai bun [238] . Neodimul poate fi înlocuit cu praseodim și până la 5% în greutate ceriu pentru a crește energia finală a produsului [239] [240] , iar adăugarea de terbiu sau disproziu la aliaj face posibilă creșterea coercității acestuia [227] [ 241] [242] [243] . Pe de altă parte, datorită demagnetizării sale termice, coerctivitatea relativ scăzută [ en] nu poate satisface cerințele crescânde pentru aceasta atunci când funcționează dispozitive de înaltă temperatură, cum ar fi turbinele eoliene sau unele elemente ale vehiculelor electrice hibride [235] [ 244] [245] [246] .
Câteva exemple de utilizare a magneților: hard disk-uri - 24,5 și respectiv 5,8% în greutate Nd și Pr (greutate magnet 4,3 g; model Seagate ST3500418AS, 2009); 286 g de Nd și 130 g de Dy au reprezentat, în medie, fiecare mașină hibridă (din 265.000 de unități) vândută în SUA și Germania în 2010 [118] ; turbine eoliene (aproximativ) - de la 150 la 200 kg de Nd și de la 20 la 30 kg de Dy la 1 MW de putere generată [247] .
Gadoliniul, sărurile și aliajele sale joacă un rol proeminent în refrigerarea magnetică , în care o substanță este încălzită atunci când este plasată într-un câmp magnetic extern [9] . Primul experiment, datorită căruia a fost posibil să se obțină în mod constant o scădere a temperaturii la 0,25 K a probelor studiate de sulfat de gadoliniu (III) octahidrat (Gd 2 (SO 4 ) 3 8H 2 O) și ale cărui rezultate au fost prezise în avans, a fost realizată în 1933 de W. Gyok și D. McDougall [248] . (Mai târziu, în 1949, Gioku a fost distins cu Premiul Nobel pentru studierea comportării substanțelor la temperaturi ultra-scăzute [249] .) În prezent, acest metal este unul dintre cele mai studiate materiale magnetice de răcire [250] .
IndustrieIzotopii de gadoliniu ( 155 Gd , 157 Gd ) au o secțiune transversală a neutronilor neobișnuit de mare , ceea ce le permite să fie utilizați în industria nucleară , de exemplu, în barele de reactoare [9] . Atomii de holmiu, care au unul dintre cele mai mari momente magnetice dintre celelalte elemente, vă permit să creați cele mai puternice câmpuri magnetice ; acești magneți puternici, una dintre componentele cărora este holmiul, și-au găsit aplicația în tije de la centralele nucleare [251] [252] [253] .
Unele lantanide, de exemplu, ceriul, datorită reacției sale exoterme cu hidrogenul (ca și în cazul altor reprezentanți), pot fi utilizate deja la temperatura camerei ca absorbant de gaz în industria electrovidului și metalurgie [50] .
Utilizarea metalelor în scopuri militare [254] [255] | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Metal | Zona de aplicare | Tehnologie | Exemplu | ||||||
Nd, Pr, Sm, Dy, Tb | Sisteme de comandă și control | Magneți puternici și compacti | Rachete Tomahawk , bombe de precizie, JDAM , UAV -uri | ||||||
Cele mai multe Ln | război electronic | Stocarea energiei, creșterea densității | Jammers , pistol electromagnetic , sistem activ de respingere | ||||||
Eu, Tb | sisteme de direcţionare | Amplificarea puterii și rezoluției | Ghidare cu laser, lasere aeropurtate | ||||||
Nd, Pr, Sm, Dy, Tb | Motoare electrice | Magneți puternici și compacti | Starter-generator integrat, Zamvolt (DDG-1000) , HMETD , JSF | ||||||
Nd, La, Eu | Sisteme de comunicații | Amplifică și îmbunătățește semnalul | Traductoare hidroacustice, radar , MICAD |
Pe baza tuturor oxizilor de lantanide, cu excepția prometiuului, plăcile ceramice sunt foarte hidrofobe și durabile, ceea ce le permite să fie utilizate acolo unde sunt necesare proprietăți adecvate, de exemplu: pe paletele turbinelor din centralele electrice prin care trece aburul, picăturile de apă (câțiva micrometri în diametru) condense ), care afectează negativ randamentul [256] [257] . Această proprietate se explică prin structura electronică, care previne formarea legăturilor de hidrogen cu moleculele de apă interfațiale și rămâne chiar și după testarea într-un mediu agresiv (de exemplu, încălzirea la temperaturi ridicate sau prelucrarea cu materiale abrazive ). Mai mult, acești oxizi pot fi utilizați pentru a fabrica suprafețe ultrahidrofobe [258] [259] .
Eficiența (precum și toxicitatea scăzută în comparație cu cromații [260] [261] ) este remarcată pentru utilizarea lantanului, ceriului și ytriului ca inhibitori de coroziune pentru aliajele de aluminiu și zinc într-o soluție apoasă de clor [262] [263] [ 264] [265] [ 266] , precum și încetinirea coroziunii fierului și oțelului într-o soluție gazoasă de clor [262] [267] [268] [269] [270] [271] . Formarea unei pelicule protectoare constând dintr-un complex de oxizi hidratați are loc datorită prezenței sărurilor metalice în soluție, ceea ce este confirmat de XPS [262] [272] . Există un interes continuu al cercetătorilor pentru utilizarea lantanidelor: proprietățile sărurilor și utilizarea lor pe o serie de metale sunt cunoscute și studiate de aproape 30 de ani, iar ceriul și lantanul au atras atenția principală. Majoritatea lucrărilor s-au concentrat pe aliajele de aluminiu; dezvoltarea acoperirilor de conversie pentru alte metale a fost mult mai lentă din diverse motive [273] .
Metalele grupului și-au găsit aplicația în condensatoarele ceramice multistrat ( English Multilayer Ceramic Capacitor ) - majoritatea lantanidelor (din care sunt izolate Dy, Er și Ho) își pot îmbunătăți proprietățile [164] : reduce tangentei unghiului de pierdere [274] ] și rata de îmbătrânire [275] [276] [277] , realizează o capacitate stabilă (±15%) pe un domeniu larg de temperatură (-55 până la +150 °C) [278] . Acest din urmă fapt satisface cerințele EIA X8R și permite utilizarea unor astfel de condensatoare în dispozitive de înaltă temperatură: puțuri înclinate ( explorare petrolieră ), mașini, pentru nevoi militare și în industria aerospațială - toate faptele de mai sus ne permit să concluzionam că lantanidele sunt extrem de critice (sub formă de impuritate, dopant) în timpul producției de condensatoare cu caracteristici calitativ bune [164] .
Dispozitivele electronice moderne conțin mulți dintre acești condensatori, care au înregistrat o creștere anuală de 15% a livrărilor din fabrici la începutul anilor 2000; în Statele Unite au fost folosite aproximativ 3 miliarde/an [164] [K 29] . De exemplu, un telefon mobil conține aproximativ 250 de bucăți, 400 într-un laptop (laptop) și peste 1000 în electronice auto [279] .
MedicinaGadoliniul în compuși este utilizat în imagistica prin rezonanță magnetică ca unul dintre cei mai buni agenți de contrast, deoarece se acumulează, de exemplu, în țesuturile cicatriciale sau tumori și „subliniază” astfel de țesuturi în RMN [284] . Și pentru a reduce impactul negativ asupra organismului, ionii metalici sunt înconjurați de liganzi chelatori [9] . Pe teritoriul Federației Ruse, există preparate de contrast disponibile comercial sub denumirile Gadovist și Magnevist [285] care conțin ioni metalici [281] [286] .
Combinația de nanoparticule de aur inerte și biocompatibile cu ioni stabili de Ln 3+ cu luminiscență de lungă durată sau caracteristici magnetice caracteristice face posibilă obținerea unei nanosonde care ar fi potrivită pentru utilizarea în biomedicină sau studiul sistemelor biologice [287] .
Lungimea de undă a laserelor cu holmiu este de 2,08 μm (radiația este sigură pentru ochi), ceea ce le permite să fie utilizate în medicină, de exemplu, sub formă de granat de ytriu aluminiu dopat cu holmiu ( YAG ) sau fluorură de ytriu-lantan (YLF). , lasere LaYF 4 ) [288] . Laserele pulsate cu erbiu și tuliu CW care funcționează la o lungime de undă de 3 μm sunt potrivite pentru utilizarea în chirurgia cu laser : lungimea de undă de operare coincide cu frecvența de oscilație a atomilor O - H din apă - se realizează o absorbție puternică a fasciculului de către țesuturile biologice [ 289] .
Secțiunea transversală a disproziului îi permite să fie utilizat pentru a absorbi neutronii termici , iar punctul său de topire ridicat îi permite să fie utilizat în aliaje speciale de oțel inoxidabil sau în dispozitive și piese pentru control nuclear. Combinarea metalului cu vanadiul și alte elemente de pământ rare poate fi utilizată în materialele laser. Calcogenurile de disproziu - cadmiu , care sunt surse de radiații infraroșii , și-au găsit aplicația în studiul reacțiilor chimice [90] .
Lantanidele și lantanul sunt utilizate ca aditivi pentru oțeluri , fonte și alte aliaje pentru a îmbunătăți rezistența mecanică, rezistența la coroziune și rezistența la căldură. Lantanidele și lantanul sunt folosite pentru a produce tipuri speciale de sticlă în tehnologia nucleară. Compușii de lantan, precum și lantanidele, sunt utilizați pentru fabricarea lacurilor și vopselelor, compozițiilor luminoase, în fabricarea pielii, în industria textilă și în electronica radio pentru fabricarea catozilor . Compușii lantanizi sunt utilizați în lasere .
Diferiți compuși intermetalici stabili termodinamic din compoziția Ln x M y (unde M = Mn , Fe , Co , Ni , Cu și elementele de sub ei în tabel) își pot găsi aplicarea sub formă de nanoparticule sau pelicule subțiri în domeniul nanotehnologie , de exemplu: în fotocatozi , dielectrici , feroelectrici , semiconductori , redresoare (inginerie radio și electronică), computere laptop , ochelari (absorbție UV și transmitere a radiațiilor IR ), magneți permanenți (sisteme de comunicații și computer), supraconductori și materiale compozite , solide -lasere de stat (mai ales pentru nevoi militare), fosfor TV color , catalizatori ( recuperarea gazelor de eșapament ale vehiculelor ) și baterii cu hidrogen . Mai mult, prezența lantanidelor în nanoparticulele metalice crește rezistența la impact și îmbunătățește structura și plasticitatea acestora [290] .
Datorită cercetărilor efectuate în China, au fost sintetizate nanocristale ultrasubțiri de oxibromuri (OBr −3 ) stabile chimic de europiu , gadoliniu , terbiu și lantan , dintre care acestea din urmă, dopate cu atomi Eu 3+ (LaOBr:Eu 3 ). + ), poate fi utilizat pentru detectarea precisă a celulelor canceroase . Cristalele pot fi acceptate de aceste celule bolnave (dar nu sănătoase), iar datorită proprietăților luminiscente și biocompatibilității compușilor, stabilirea anumitor lungimi de undă a luminii reflectate (vizibile atunci când se aplică tensiune sau sub ultraviolete ) și iluminarea ulterioară, pot fi văzute. , de exemplu, printr-un microscop . Toate aceste proprietăți vor permite oncologilor să identifice cel mai mic număr de celule bolnave din probele de biopsie [291] [292] .
Există o presupunere cu privire la utilizarea oxibromurilor de lantanide în dispozitivele cu energie ieftină care utilizează proprietăți luminiscente, ca alternativă, de exemplu, la LED-uri [291] .
Gelurile metalice care schimbă culoarea sub radiații UV care conțin ioni Eu 3+ și Tb 3+ în ,mecano-funcționalizate cu liganzi de terpiridil sunt sensibile la interacțiuni externe prin manifestareaPEGîn 2015.MITau fost dezvoltate laspecificerapoartediferite , termo . - și chemocromismul, pot fi folosite ca acoperiri indicator de peliculă subțire într-o fază de soluție sau gaz a unei substanțe, de exemplu, pentru a determina poluanți , toxine , agenți patogeni , schimbări de temperatură și presiune mecanică [293] [294] .
Există o propunere de utilizare a lantanidelor sub formă de material de marcare ( ing. taggant , de la tag - tag) pentru a marca materialul sursă folosit la crearea produsului final în fiecare etapă a producției sale, în scopul controlului și urmăririi furnizorilor, vânzători, etc. Se observă că este un cost redus în comparație cu măsurile convenționale de combatere a contrafacerii (de ex. marcarea sau ciobirea): este suficient să aplicați doar câteva părți per milion dintr-o astfel de substanță pe celula matricei pentru a crea un marcaj [ 295] .
Comentarii
Surse
Dicționare și enciclopedii | ||||
---|---|---|---|---|
|
Sistem periodic de elemente chimice a lui D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Tabelul periodic | |
---|---|
Formate |
|
Lista articole de către | |
Grupuri | |
Perioadele | |
Familii de elemente chimice |
|
Bloc tabel periodic | |
Alte | |
|