כיצד יסודות אדמה נדירים מאפשרים טכנולוגיה מודרנית

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

אדמות נדירותלענות על אלפי צרכים שונים - לדוגמה, צריום משמש כזרז לזיקוק נפט, בעודגדוליניוםלוכד נויטרונים בכורים גרעיניים. אבל היכולת הבולטת ביותר של יסודות אלה טמונה בזוהר ובמגנטיות שלהם.

אנו מסתמכים על אדמה נדירה כדי לצבוע את מסך הטלפון החכם שלנו, להשתמש בפלואורסצנציה כדי להראות את האותנטיות של שטרות אירו, ולהעביר אותות בקרקעית הים דרך כבלי סיבים אופטיים. הם גם נחוצים לייצור כמה מהמגנטים החזקים והאמינים ביותר בעולם. הם מייצרים גלי קול באוזניות שלכם, משפרים מידע דיגיטלי בחלל ומשנים את מסלולם של טילי חיפוש תרמיים. אדמה נדירה גם מקדמת פיתוח של טכנולוגיות ירוקות, כמו אנרגיית רוח וכלי רכב חשמליים, ואף עשויה לייצר רכיבים חדשים של מחשב קוונטי. סטיבן בויד, כימאי סינתטי ויועץ עצמאי, אמר, "הרשימה הזו היא אינסופית. הם בכל מקום.

אדמה נדירה מתייחסת ללנתניד לוטציום ו-14 יסודות בין לנתן לאיטריום, אשר מופיעים לעתים קרובות באותו משקע ובעלי תכונות כימיות הדומות ללנתניד. מתכות בצבע אפור עד כסוף אלו הן בדרך כלל בעלות פלסטיות ונקודות התכה ורתיחה גבוהות. סוד כוחן טמון באלקטרונים שלהן. לכל האטומים יש גרעין מוקף באלקטרונים, הנמצאים באזור הנקרא מסלול. האלקטרונים במסלול הרחוק ביותר מהגרעין הם אלקטרונים בעלי ערכיות, אשר משתתפים בתגובות כימיות ויוצרים קשרים עם אטומים אחרים.

לרוב הלנתנידים יש קבוצה חשובה נוספת של אלקטרונים, הנקראים "אלקטרוני f", החיים באזור הזהב ליד אלקטרון הערכיות אך מעט קרוב לגרעין. אנה דה בטנקור דיאס, כימאית אנאורגנית מאוניברסיטת נבאדה, רינו, אמרה: "אלקטרוני f אלה הם שגורמים לתכונות המגנטיות והזוהרות של יסודות אדמה נדירים."

יסודות אדמה נדירות הם קבוצה של 17 יסודות (מסומנים בכחול בטבלה המחזורית). תת-קבוצה של יסודות אדמה נדירה נקראת לנתניד. (לוטיום, לו, בתוספת הקו בראשותלנתןכל יסוד מכיל קליפה, שבדרך כלל מכילה f אלקטרונים, מה שהופך ליסודות אלה לבעלים של תכונות מגנטיות ואור.