כיצד אלמנטים נדירים של כדור הארץ הופכים טכנולוגיה מודרנית לאפשרית

באופרת החלל "דיונות" של פרנק הרברט, חומר טבעי יקר הערך הנקרא "תערובת תבלינים" מעניק לאנשים את היכולת לנווט ביקום העצום כדי להקים ציוויליזציה בין-כוכבית. בחיים האמיתיים על פני כדור הארץ, קבוצה של מתכות טבעיות הנקראות יסודות אדמה נדירים אפשרה את הטכנולוגיה המודרנית. הביקוש לרכיבי מפתח אלה של כמעט כל המוצרים האלקטרוניים המודרניים עולה בחדות.

כדורי אדמה נדיריםלענות על אלפי צרכים שונים - למשל, צריום משמש כזרז לזיקוק נפט, בעודגדוליניוםלוכד נויטרונים בכורים גרעיניים. אבל היכולת הבולטת ביותר של יסודות אלה טמונה בהארה ובמגנטיות שלהם.

אנו מסתמכים על אדמה נדירה כדי לצבוע את המסך של הטלפון החכם שלנו, להשתמש בפלורסנטיות כדי להראות את האותנטיות של שטרות אירו, ולהעביר אותות בקרקעית הים דרך כבלי סיבים אופטיים. הם נחוצים גם לייצור כמה מהמגנטים החזקים והאמינים בעולם. הם מייצרים גלי קול באוזניות שלך, משפרים מידע דיגיטלי בחלל ומשנים את המסלול של טילי חיפוש תרמיים. אדמה נדירה מקדמת גם את הפיתוח של טכנולוגיות ירוקות, כמו אנרגיית רוח וכלי רכב חשמליים, ועשויה אף לייצר רכיבים חדשים של מחשב קוואנטום. סטיבן בויד, כימאי סינתטי ויועץ עצמאי, אמר: "הרשימה הזו היא אינסופית. הם נמצאים בכל מקום

אדמה נדירה מתייחסת ל-Lanthanide lutetium ו-14 יסודות בין לנתנום לאיטריום, המופיעים לעתים קרובות באותו משקע ובעלי תכונות כימיות הדומות ל-Lanthanide. למתכות אלה בצבע אפור עד כסף יש בדרך כלל פלסטיות ונקודות התכה ורתיחה גבוהות. הכוח הסודי שלהם טמון באלקטרונים שלהם. לכל האטומים יש גרעין מוקף באלקטרונים, השוכנים באזור הנקרא מסלול. האלקטרונים במסלול הרחוק ביותר מהגרעין הם אלקטרון Valence, המשתתפים בתגובות כימיות ויוצרים קשרים עם אטומים אחרים.

לרוב ה-Lanthanide יש קבוצה חשובה נוספת של אלקטרונים, הנקראים "f-electrons", אשר חיים באזור הזהב ליד האלקטרון Valence אך מעט קרוב לגרעין. אנה דה בטנקור דיאס, כימאית אנאורגנית מאוניברסיטת נבאדה, רינו, אמרה: "אלקטרונים F אלה הם שגורמים לתכונות המגנטיות והזוהרות של יסודות אדמה נדירים."

כדורי אדמה נדירים הם קבוצה של 17 יסודות (מסומנים בכחול בטבלה המחזורית). תת-קבוצה של יסודות אדמה נדירים נקראת לנתניד (לוטטיום, Lu, בתוספת השורה שבראשהלנתנום, לה). כל יסוד מכיל מעטפת, המכילה בדרך כלל אלקטרונים f, מה שהופך את היסודות הללו לבעלי תכונות מגנטיות ומאירות.