فلزات نادر خاکی

عناصر خاکی کمیاب

کارل اکسل آرنیوس دانشمند سوئدی برای نخستین بار موفق به کشف ماده‌ای معدنی شد که حاوی مجموعه‌ای از عناصر نادر کمیاب بود. این ماده معدنی که یتربایت نام گرفت برای تجزیه به فنلاند فرستاده شد که در نتیجه منجر به کشف چهار عنصر مختلف نادر خاکی: ایتریم، تربیم، اربیم و ایتربیم و در نهایت دیگر عناصر خاکی کمیاب از جمله: اسکاندیم، لانتانیم، سریم، نئودیمیوم و تالیم شد. عناصر خاکی زمین همگی فلز هستند و با نام «فلزات نادر زمین یا خاکی» شناخته می‌شوند. این فلزات دارای خصوصیات و ویژگی‌های مشابه هستند. همچنین این عناصر با نام «اکسیدهای نادر زمین» هم شناخته می‌شوند چرا که گاهی به عنوان ترکیبات اکسیدی به فروش می‌رسند.

عناصر خاکی نادر گروهی از هفده عنصر شیمیایی هستند که در جدول تناوبی در کنار هم قرار می گیرند (تصویر را مشاهده کنید). این گروه شامل ایتریم و 15 عنصر لانتانید (لانتانیم ، سریم ، پراسیودیمیم ، نئودیمیم ،پرومتیم ،ساماریوم ،یوروپیوم ، گادولینیوم ،تربیوم ،دیسپروزیوم ،هلمیوم ،اربیوم ،تلیوم ،یتتربیوم و لوتزیوم) می‌باشد. اسکاندیم در بیشتر ذخایر عناصر خاکی کمیاب یافت می‌شود و گاهی به عنوان یک عنصر خاکی کمیاب طبقه‌بندی می‌شود.

بر اساس گزارشی از USGS کل منابع اکسیدهای عناصر نادر خاکی جهان ۸۸ میلیون تن برآورد شده است که حدود ۳۱ درصد از آن متعلق به کشور چین می‌باشد، بعد از چین، ایالت متحده امریکا، هند، مالزی و استرالیا دارای بیشترین بهره از این منابع بوده و سهم سایر کشورها از کل ذخایر به حدود ۲۵ درصد می‌رسد. ضمن اینکه امروزه چین ۸۱ درصد از مصرف عناصر نادر خاکی کل جهان را تولید می‌کند. مصرف سالانه این عناصر بیش از صد هزار تن گزارش شده است که به دلیل کاربرد وسیع آنها در صنایع جدید رو به افزایش می‌باشد. از این رو تحت عنوان "عناصر استراژیک " نیز شناخته می‌شوند.

بیشترین جنبه‌های کاربردی آنها را می‌توان اینگونه بیان کرد:

۱. کاربردهای الکترونیکی و مغناطیسی

۲. کاربرد درصنایع شیشه، سرامیک و فلزکاری

۳. کاربردهای کاتالیستی و شیمیایی

REEها ( عناصر نادر خاکی) کاربرد وسیعی در بخش‌های انرژی‌های نو را به خود اختصاص می‌دهند به عنوان مثال در باتری‌های نیکلی هیبریدی که قابلیت شارژ دوباره را دارند، استفاده میشوند؛ همچنین در خودروهای الکتریکی وهیبریدی، لپ تاپ ها، دوربین‌های دیجیتال، فیبرهای نوری، تلسکوپ و دوربین‌های صحرایی کاربرد دارند.

همچنین از این عناصر به عنوان ترکیبات سایا در صنعت شیشه، سنگ‌های قیمتی و تراشه‌های کامپیوتری، کاتالیست‌ها و ترانسیزتورها استقاده می‌شوند و در لامپ‌های فلورسنت برای ایجاد نور سبز رنگ به کار می‌روند ضمن اینکه در لامپ‌های کم مصرف، آلیاژهای فلزی با مقاومت بالا و پوشش‌های مقاوم به حرارت بالا کاربرد دارند.

یکی از اصلی‌ترین کاربردهای فلزات نادر خاکی ساخت آهنرباهای دائمی می‌باشد. نئودیمیم در تولید آهنربا بسیار مهم است.

سریم، گادولینیم و نئودیمیم در کاربردهای الکتریکی برای تولید صفحه نمایش LCD و پلاسما، فیبر نوری، لیزر و تصویربرداری زشکی مورد استفاده قرار میگیرد.

استفاده‌های دیگر عناصر خاکی کمیاب ردیابی در کاربردهای پزشکی، بارورسازی و تصفیه آب است.