Новости

На сегодняшний день науке известно 17 редкоземельных элементов, которые очень дорого стоят. Источник изображения: atomic-energy.ru

Почему редкоземельные металлы так называются

Для начала стоит вкратце поговорить про то, как мир вообще узнал о существовании редкоземельных элементов. Если это вам не интересно — можете просто промотать чуть ниже. Но делать этого не рекомендую, потому что история короткая и интересная.

В 1787 году офицер Карл Аррениус (Carl Arrhenius), увлекающийся минералогией, отправился на шведский остров Иттербю в поисках редких камней. В один ничем не примечательный день, в одном из старых карьеров он наткнулся на необычный черный минерал, сильно напоминавший уголь. Заинтригованный находкой, Аррениус назвал его «иттербит» в честь места обнаружения. Тогда он еще даже не подозревал, что этот камешек — ключ к открытию целой группы новых элементов таблицы Менделеева.

Редкоземельные элементы открыл не профессиональный ученый, а геолог-любитель Карл Аррениус. Источник изображения: wikipedia.org

Спустя несколько лет химик Юхан Гадолин (Johan Gadolin) изучил иттербит и обнаружил в нем неизвестное вещество, которому дал название «иттриева земля». В 18 веке термин «земля» использовали для описания плотных и огнеупорных соединений металлов. Это открытие стало отправной точкой для последующих исследований, в ходе которых ученые обнаружили целую серию новых металлов, включая церий, лантан и другие.

С другой стороны, открывателем редкоземельных металлов можно назвать Юхана Гадолина. Источник изображения: wikipedia.org

Судя по названию можно подумать, что редкоземельные металлы — это редкость. На самом деле их в земной коре хоть отбавляй, просто они встречаются в малых концентрациях и в виде примесей в самых разных минералах — поэтому их и называют редкоземельными. Их сложно добывать и очищать, поэтому они очень дорого стоят.

Список редкоземельных металлов

Редкоземельные металлы — это особая группа из 17 химических элементов. Перечислять все я не буду, а только упомяну, что эта группа включает в себя скандий, иттрий и так называемые лантаноиды: лантан, церий, неодим, диспрозий и так далее. Смотрите изображение ниже — они все там перечислены.

Редкоземельные элементы в таблице Менделеева. Источник изображения: habr.com

Как и говорилось выше, на Земле их много, но они встречаются как примеси, поэтому их очень сложно добывать. Эти металлы, в большинстве своем, имеют серебристый оттенок, хорошо проводят электричество и легко вступают в химические реакции с другими элементами.

Редкоземельный элемент скандий. Источник изображения: wikipedia.org

У всех редкоземельных элементов плюс-минус похожие характеристики. Они особенно легко вступают в реакцию с кислородом, образуя тугоплавкие оксиды, которые практически не растворяются в воде (к этому мы еще вернемся чуть ниже). Из-за схожих характеристик, редкоземельные металлы одинаково высоко ценятся.

Для чего нужны редкоземельные металлы

В 21 веке спрос на редкоземельные металлы вырос в 11 раз. Это можно легко объяснить тем, что без них невозможно развитие высоких технологий. Они нужны для создания практически всей электроники, а также применяются в машиностроении, медицине и даже в космической отрасли. В качестве примера можно отметить, что многие редкоземельные металлы нужны для производства мощных магнитов, которые используются в двигателях электромобилей.

Одно из основных применений редкоземельных металлов — производство дисплеев. Например, элемент европий отвечает за насыщенные красные оттенки на экранах смартфонов, ноутбуков и телевизоров. Без него современные экраны были бы менее яркими и красочными.

Без редкоземельных металлов наш мир был бы менее ярким. Источник изображения: wikipedia.org

В нефтепереработке церий и лантан используются в качестве катализаторов, помогая превращать нефть в бензин. При этом сами металлы не остаются в конечном продукте, но их использование значительно влияет на скорость производства. Кстати, на нашем сайте есть статья про историю добычи нефти.

Также редкоземельные элементы играют важную роль в металлургии – их добавляют в сплавы, чтобы повысить прочность и долговечность материалов. Это особенно важно в сфере производства самолетов и космических ракет.

Получается, что от редкоземельных металлов сильно зависит то, сможем ли мы покорить космос. Источник изображения: Science Alert

Исходя из всего перечисленного выше становится понятно, почему все страны мира хотят получить как можно больше редкоземельных металлов. Все потому, что они стратегически важны для технологического развития государств почти во всех сферах.

Добыча редкоземельных металлов

Редкоземельные металлы очень ценны, и стоят дорого. В основном высокая стоимость связана с тем, что их добыча — это сложный и долгий процесс.

Редкоземельные металлы практически невозможно найти в чистом виде. Большая их часть содержится в рудах, внутри которых элементы прочно связаны с другими веществами. Из-за высокой реакционной способности редкоземельных металлов их трудно выделять: как и говорилось выше, при контакте с кислородом они мгновенно образуют плотные, тугоплавкие оксиды, требующие сложной химической обработки. Это делает процесс извлечения долгим, а также повышает цену конечной продукции.

Редкоземельные металлы мало извлечь из земли — их еще нужно отделить от других элементов. Источник изображения: dzen.ru

Карта редкоземельных металлов

В 20 веке больше всего редкоземельных металлов добывалось в США — все благодаря месторождению Маунтин-Пасс в Калифорнии. Там рабочие добывали огромное количество церия, лантана и других элементов. Это месторождение принадлежит компании MP Materials и из-за истощения ресурсов работы в нем несколько раз останавливались. На момент написания этого материала добыча ресурсов в ней возобновлена, но далеко не в тех же масштабах.

Калифорнийское месторождение Маунтин-Пасс. Источник изображения: wikipedia.org

К началу 21 века Китай сделал ставку на развитие своей горнодобывающей отрасли и оставил США позади. Стране очень сильно помогло открытие месторождения Байн-Обо. Все эти факторы позволили Китаю быстро занять 95% добычи редкоземельных металлов.

Сегодня Китай по-прежнему остается главным поставщиком, хотя его доля снизилась до 60%. Однако страна не только добывает, но и перерабатывает большую часть редкоземельных металлов, что делает остальные страны зависимыми от его поставок.

Китай даже сегодня занимает очень большую роль в области добычи редкоземельных металлов. Источник изображения: bloomberg.com

Редкоземельные металлы в России тоже внушительные — их у нас около 28 миллионов тонн, что составляет 20% мировых ресурсов. Всего на территории России существует 18 изученных месторождений. Например, одно из самых крупных находится в Якутии — там сконцентрированы большие запасы ниобия. Возможно, в будущем будет найдено еще больше месторождений.

https://hi-news.ru/eto-interesno/chto-takoe-redkozemelnye-metally-i-zachem-oni-nuzhny-vsem-stranam.html