Редкоземельные металлы в Ярославле
Акции
Все акцииВас могут заинтересовать
К лантаноидам или редкоземельным металлам относятся 15 элементов и подразделяются они на две группы. Группа цериевых металлов включает в себя церий, лантан, неодим, празеодим, самарий. Иттриевые же содержат в себе иттрий и остальные.
Далее иттриевая группа делится на три подгруппы:
- эрбиевая — тулий, эрбий, гольмий;
- тербиевая — гадолиний, диспрозий, тербий;
- лютеций и иттербий относятся к иттербиевой подгруппе.
Взаимодействие лантаноидов
Редкоземельные металлы получили свое название по ряду сходств в химических свойствах. Они легко взаимодействуют друг с другом образуя твердые растворы. Лантаноиды выступают в роли энергетических восстановителей, но в сухом воздухе их устойчивость умеренна.
Эти элементы растворимы в неконцентрированных кислотах, при этом проявляют стойкость к чистой серной кислоте. Они способны восстановить четыреххлористый углерод и его окиси, а также окислы большинства металлов.
Загораются редкоземельные металлы при 150—180 градусах. Исключением является лантан, которому требуется 440—460 градусов для возгорания. При комнатных температурах поглощая водород, лантаноиды выделяют тепло.
Их окислы плавятся при температурах 2000—2600 градусов и относятся к тугоплавким соединениям. Очень стойки к окислительной атмосфере. Сульфиды лантаноидов также тугоплавкие соединения и устойчивы при температуре до 1800 градусов к большинству жидких металлов. Не взаимодействуют с азотом, водородом, аммиаком газообразным и большинством расплавленных хлоридов.
При химической реакции солей редкоземельных металлов с раствором щелочи получают гидроокиси лантаноидов. Гидроокиси практически не растворяются в воде, но при этом растворимы в неконцентрированных кислотах и в большинстве растворах солей.
При помощи щавелевой кислоты и ее солей, вместе с ионами лантаноидов, получают соединения оксалаты. При его помощи, а именно кристаллического осадка, отделяют примеси из редкоземельных соединений.
Сульфаты редкоземельных элементов получают путем раскисления окисей лантаноидов в серной кислоте или при помощи обработки растворами хлорида или нитрата, с использованием сульфата щелочного металла.
Хелаты — это комплексные соединения в результате взаимодействия редкоземельных металлов и комплексонов. Хелаты, соединенные с отдельными ионами лантаноидов, в зависимости от концентрации ионов водорода обладают различной плотностью. Прочность таких соединений, при одинаковой концентрации, увеличивается.
Европий, лантан и лютеций — имеют свойства диамагнитности. Остальные же редкоземельные металлы — парамагнитны. Гадолиний, под воздействием температуры ниже 16 градусов, проявляет ферромагнетизм.
Лантаноиды преимущественно обладают свойствами мягкости и ковкости. Содержание примесей в составе напрямую влияет на их твердость и пластичность. Так, при примесях серы, кислорода, азота или углерода изменяются их механические свойства. Влияя в положительном ключе на твердость и в отрицательном на пластичность. Твердость напрямую зависит от порядкового номера элемента. То есть, чем он выше, тем и показатель твердости больше. Но это не касается европия.
Применение редкоземельных металлов
Лантаноиды применяют, зачастую, в виде соединений и сплавов. Мишметалл - самый распространенный. Состав его включает такие элементы как: неодим, церий и лантан. Состав мишметалла зависит от области применения и нужных технических характеристик. Также широкое применение нашел церий, состоящий из технической смеси окиси лантаноидов.
Ферроцер - сплав церия, используется в металлургической промышленности. При соединении с чугуном, в количестве не более 0,15 процента, физико-механические свойства становятся выше и содержание азота и серы уменьшается. Для повышения стойкости к коррозии, увеличение временного сопротивления и повышения показателей хрупкости металлический церий добавляется в сплавы в основе которых магний или алюминий. При добавлении церия не более 1,2 процента в состав нихрома, увеличивается срок службы, а при добавлении мишметалла - увеличивается жаропрочность.
Цериевые металлы применимы при производстве стекольных изделий в виде окислов и других соединений, оказывающих влияние на прозрачность стекла или влияющие на уровень пропуска инфракрасных лучей, поглощение ультрафиолета, жаро и кислотостойкость, специальные оптические характеристики или же придание определенного оттенка.
В легкой промышленности редкоземельные элементы могут влиять на вес искусственного шелка, снабжать ткань непромокаемостью, а также повышению прочности и стойкости к разрушающим внешним факторам.
В химической сфере редкоземельные металлы используются при производстве лаков, красок и пигментов.
Нефтяная промышленность, применяет их в процессах катализации и окисления веществ органического происхождения.