عنصر أرضي نادر

عناصر أرضية نادرة
في الجدول الدوري
Hydrogen (reactive nonmetal)
Helium (noble gas)
Lithium (alkali metal)
Beryllium (alkaline earth metal)
Boron (metalloid)
Carbon (reactive nonmetal)
Nitrogen (reactive nonmetal)
Oxygen (reactive nonmetal)
Fluorine (reactive nonmetal)
Neon (noble gas)
Sodium (alkali metal)
Magnesium (alkaline earth metal)
Aluminium (post-transition metal)
Silicon (metalloid)
Phosphorus (reactive nonmetal)
Sulfur (reactive nonmetal)
Chlorine (reactive nonmetal)
Argon (noble gas)
Potassium (alkali metal)
Calcium (alkaline earth metal)
Scandium (transition metal)
Titanium (transition metal)
Vanadium (transition metal)
Chromium (transition metal)
Manganese (transition metal)
Iron (transition metal)
Cobalt (transition metal)
Nickel (transition metal)
Copper (transition metal)
Zinc (post-transition metal)
Gallium (post-transition metal)
Germanium (metalloid)
Arsenic (metalloid)
Selenium (reactive nonmetal)
Bromine (reactive nonmetal)
Krypton (noble gas)
Rubidium (alkali metal)
Strontium (alkaline earth metal)
Yttrium (transition metal)
Zirconium (transition metal)
Niobium (transition metal)
Molybdenum (transition metal)
Technetium (transition metal)
Ruthenium (transition metal)
Rhodium (transition metal)
Palladium (transition metal)
Silver (transition metal)
Cadmium (post-transition metal)
Indium (post-transition metal)
Tin (post-transition metal)
Antimony (metalloid)
Tellurium (metalloid)
Iodine (reactive nonmetal)
Xenon (noble gas)
Caesium (alkali metal)
Barium (alkaline earth metal)
Lanthanum (lanthanide)
Cerium (lanthanide)
Praseodymium (lanthanide)
Neodymium (lanthanide)
Promethium (lanthanide)
Samarium (lanthanide)
Europium (lanthanide)
Gadolinium (lanthanide)
Terbium (lanthanide)
Dysprosium (lanthanide)
Holmium (lanthanide)
Erbium (lanthanide)
Thulium (lanthanide)
Ytterbium (lanthanide)
Lutetium (lanthanide)
Hafnium (transition metal)
Tantalum (transition metal)
Tungsten (transition metal)
Rhenium (transition metal)
Osmium (transition metal)
Iridium (transition metal)
Platinum (transition metal)
Gold (transition metal)
Mercury (post-transition metal)
Thallium (post-transition metal)
Lead (post-transition metal)
Bismuth (post-transition metal)
Polonium (post-transition metal)
Astatine (metalloid)
Radon (noble gas)
Francium (alkali metal)
Radium (alkaline earth metal)
Actinium (actinide)
Thorium (actinide)
Protactinium (actinide)
Uranium (actinide)
Neptunium (actinide)
Plutonium (actinide)
Americium (actinide)
Curium (actinide)
Berkelium (actinide)
Californium (actinide)
Einsteinium (actinide)
Fermium (actinide)
Mendelevium (actinide)
Nobelium (actinide)
Lawrencium (actinide)
Rutherfordium (transition metal)
Dubnium (transition metal)
Seaborgium (transition metal)
Bohrium (transition metal)
Hassium (transition metal)
Meitnerium (unknown chemical properties)
Darmstadtium (unknown chemical properties)
Roentgenium (unknown chemical properties)
Copernicium (post-transition metal)
Nihonium (unknown chemical properties)
Flerovium (unknown chemical properties)
Moscovium (unknown chemical properties)
Livermorium (unknown chemical properties)
Tennessine (unknown chemical properties)
Oganesson (unknown chemical properties)
ركاز أرضي نادر، يظهر مع پني أمريكي للمقارنة الحجمية
هذه الأكاسيد الترابية النادرة تُستَخدَم ككشافات لتحديد أي الأجزاء في حوض مائي تتآكل. مع عقارب الساعة من أعلى الوسط: پراسيوديميوم، سيريوم، لناثانم، نيوديميوم، سماريوم، و گادولینیوم.[1]

العناصر الأرضية النادرة rare earth elements أو الفلزات الأرضية النادرة أو (في سياق) الأكاسيد الأرضية النادرة أو اللانثانيدات (بالرغم من أن الإتريوم والسكانديوم من خارج اللانثانيدات عادةً ما يُضَموا كعناصر أرضية نادرة) هي مجموعة من سبعة عشر عنصر كيميائي في الجدول الدوري، جميعهم فلزات ثقيلة ناعمة لونها أبيض-فضي لامع ويصعب التمييز الشكلي بينهم.[2] واعتبر السكانديوم والإيتريوم من العناصر الأرضية النادرة بعد اكتشاف تواجدها في نفس الرواسب الحاوية للانثانيدات ولها خصائص كيميائية متشابهة، وإن كان لها خصائص الإلكترونية ومغناطيسية مختلفة.[3][4]

العناصر الأرضية النادرة هي أكاسيد متشابهة جداً لسلسلة من العناصر الفلزية تضم أربعة عشر عنصراً تلي عنصر اللانتانيوم، وتنتهي باللوتسيوم بدءاً من العدد الذري 58 وحتى 71.[5]

يوصي "الكتاب الأحمر" (ص. 45) الصادر عام 1985 الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية باستخدام اللانثانويد بدلاً من اللانثانيد. تشير النهاية "-ide" عادةً إلى أيون سالب. ومع ذلك، بسبب الاستخدام الحالي الواسع، لا يزال اللانثانيد مسموحاً به وهو مشابه تقريباً لعنصر أرضي نادر. في صيغتها النقية، تتشوه هذه الفلزات ببطء في الهواء عند درجة حرارة الغرفة، وتتفاعل ببطء مع الماء البارد لتكوين الهيدروكسيدات، مما يحرر الهيدروجين. وتتفاعل مع الأبخرة لتكوين أكاسيد، وتشتعل عند درجة حرارة مرتفعة (400 درجة مئوية) تلقائياً وتحترق بلهب ناري قوي ملون.

ليس لهذه العناصر ومركباتها وظيفة بيولوجية معروفة. المركبات القابلة للذوبان في الماء سامة بشكل خفيف إلى معتدل، على عكس المركبات غير القابلة للذوبان.[6]

للأتربة النادرة تطبيقات متنوعة في المكونات الكهربائية والإلكترونية والليزر والزجاج والمواد المغناطيسية والعمليات الصناعية، ولكن نظراً لأنها لا توجد كمعادن أساسية أو بكميات متكتلة أو مرئية مثل الحديد أو الألومنيوم، فإن أسمائها وخصائصها غير مألوفة في الحياة اليومية. قد يكون أحد أكثر المغناطيسات شيوعاً هو مغناطيس نيوديميوم القوي بشكل استثنائي والذي يُباع كأحدث الإبداعات.

على الرغم من اسمها، تتوافر العناصر الأرضية النادرة نسبياً في قشرة الأرض، حيث يحتل السيريوم المرتبة 25 من العناصر الأكثر وفرة بمعدل 68 جزءاً في المليون، وهو أكثر وفرة من النحاس. تكون جميع نظائر پروميثيوم مشعة، ولا توجد بشكل طبيعي في قشرة الأرض؛ ومع ذلك، تتولد كمية ضئيلة من انحلال اليورانيوم 238. وتوجد غالباً في المعادن التي تحتوي على الثوريوم، وأقل شيوعاً اليورانيوم. نظراً لخصائصها الجيوكيميائية، فإن العناصر الأرضية النادرة عادةً ما تكون مشتتة\متناثرة ولا توجد مركزة في المعادن الأرضية النادرة. وبالتالي، فإن رواسب الخام القابلة للاستثمار الاقتصادي ضئيلة (أي "نادرة").[7] أول معدن أرضي نادر تم اكتشافه (1787) كان گادولنيت، وهو معدن أسود يتكون من السيريوم والإيتريوم والحديد والسليكون وعناصر أخرى. تم استخراج هذا المعدن من منجم في قرية إتربي في السويد؛ حيث تحمل أربعة من العناصر الأرضية النادرة أسماء مشتقة من هذا الموقع الوحيد.

وفقًا لأستاذ الكيمياء أندريا سيلا، تختلف العناصر الأرضية النادرة عن العناصر الأخرى، "عند النظر بالمعادن الأرضية النادرة، من الناحية التحليلية، تبدو وكأنها لا تنفصل عن بعضها البعض، من حيث أنها كلها متشابهة تقريباً من حيث خصائصها الكيميائية. ومع ذلك، من حيث خصائصها الإلكترونية، وخصائصها المغناطيسية، فكل منها فريد بشكل رائع، وبالتالي يمكن أن يحتل مكاناً صغيراً في تقنيتنا، من غير الممكن ذلك أي شيء آخر."[3] على سبيل المثال، "يمكن تضمين كل من العناصر الأرضية النادرة الپراسيوديميوم (Pr) والنيوديميوم (Nd) داخل الزجاج حيث يقومان يإيقاف الوهج بشكل تام عن اللهب عند قيام الشخص بعملية نفخ الزجاج."[3]

القائمة

تحتوي هذه القائمة على 17 من العناصر الأرضية، ورقمهم الذري ورمزهم، نظام التسمية الخاص بهم، والاستخدام الرئيسي لهم. بعض هذه العناصر النادرة تم تسميته باسم العالم الذي قام باكتشافه أو اكتشاف خصائصه الكيميائية، أو حسب الاكتشاف الجغرافي الخاص به.

نظرة عامة على خصائص العناصر الأرضية النادرة
الرقم الذري الرمز الاسم سبب التسمية تطبيقات مختارة التوافر[8][9]
(ppm[أ])
21 Sc السكانديوم من اللاتينية سكانديا (اسكندناڤيا). سبائك الألومنيوم-السكانديوم الخفيفة المستخدمة في مكونات الطيران والفضاء، كمادة مضافة في مصابيح هاليد الفلز ومصابيح بخار الزئبق،[10] وعامل تتبع مشع في مصافي النفط. 022
39 Y الإتريوم على اسم قرية إتربي بالسويد، حيث أكتشف العنصر الأرضي النادر لأول مرة. ليزر الإتريوم-ألومنيوم گارنت (YAG)، ڤانادات الإيتريوم (YVO4) كمضيف للأوروپيوم في الفوسفور الأحمر التلفزيوني، أكاسيد النحاس الإتريوم الباريوم، التي تستخدم كموصلات فائقة مرتفعة الحرارة، الزركونيا المستقرة بالإتريوم (YSZ) (تستخدم في تيجان الأسنان؛ كمادة مقاومة للحرارة - في السبائك الفلزية المستخدمة في المحركات النفاثة، وطلاءات المحركات والعنفات الغازية الصناعية؛ الخزف الكهربائي - لقياس الأكسجين ودرجة الحموضة في محاليل الماء الساخن، أي في خلايا الوقود؛ إلكتروليت الخزف - يستخدم في خليا وقود الأكسيد الصلب؛ المجوهرات - لصلابتها وخصائصها البصرية؛ الخزف والأسمنت عالي الحرارة المصنوع يدوياً الذي يعتمد على الماء)، ومرشحات ميكروويڤ المصنوعة من الحديد إتريوم گارنت (YIG)،[10] المصابيح الموفرة للطاقة (جزء من طلاء الفوسفور الأبيض ثلاثي الفوسفور في الأنابيب الفلورية، ومصابيح الفلورسنت المدمجة ومصابيح الفلورسنت المدمجة، وطلاء الفوسفور الأصفر في مصابيح الليد البيضاء)،[11] شمعات الإشتعال، أغطية الغاز، كمادة مضافة إلى سبائك الصلب والألمنيوم والمغنيسيوم، علاجات السرطان، عدسات الكاميرات والتلسكوبات الانكسارية (بسبب معامل الانكسار العالي والتمدد الحراري المنخفض للغاية)، كاثودات البطاريات (LYP). 033
57 La اللانثانم من اليونانية "لانثيان"، وتعني المختفي. الزجاج ذو معامل الانكسار العالي والمقاوم للقلويات، الصوان، تخزين الهيدروجين، أقطاب البطاريات، عدسات الكاميرات والتلسكوبات الانكسارية، كحافز للتكسير التحفيزي المائع في مصافي النفط. 039
58 Ce السيريوم على اسم الكوكب القزم سيريس، والذي سمي على اسم إلهة الزراعة الرومانية. كعامل أكسدة كيميائي، مسحوق تلميع، ألوان صفراء في الزجاج والخزف، محفز لأفران التنظيف الذاتي، محفز للتكسير التحفيزي المائع في مصافي النفط، الصوان من الفروسريوم للولاعات، طلاءات قوية كارهة للماء بطبيعتها لشفرات العنفات.[12] 066.5
59 Pr الپراسيوديميوم من اليونانية "پراسيوس"، وتعني الكراث-الأخضر، و"ديدموس"، وتعني التوأم. المغناطيسات الأرضية النادرة، الليزر، مادة أساسية لإضاءة قوس الكربون، مادة ملونة في الزجاج والمينا المزججة، مادة مضافة في زجاج الديديميوم المستخدم في نظارات اللحام،[10] منتجات الفرسريوم، الصلب الناري (الصوان)، مكبرات الألياف الضوئية الأحادية (كمادة مضافة لزجاج الفلورايد). 009.2
60 Nd النيوديميوم من اليونانية "نيوس"، وتعني الجديد، و"ديديموس"، وتعني التوأم. المغناطيسات الأرضية النادرة، الليزر، الألوان البنفسجية في الزجاج والخزف، زجاج الديديميوم، المكثفات الخزفية، المحركات الكهربائية في السيارات الكهربائية. 041.5
61 Pm الپرومثيوم سُمي على اسم التيتان پرومثيوس، الذي جلب النار للبشر. البطاريات النووية، الدهانات المضيئة. 01×10−15[13][ب]
62 Sm السماريوم على اسم مسؤول المناجم ڤاسيلي سمارسكي-بيخوڤتس. مغناطيسات الأرض النادرة، الليزر، التقاط النيوترون، الميزر، قضبان التحكم في المفاعلات النووية. 007.05
63 Eu الأوروپيوم على اسم قارة أوروپا. الفوسفور الأحمر والأزرق، الليزر، مصابيح بخار الزئبق، المصابيح الفلورية، كوسط استرخاء (الرنين المغناطيسي النووي). 002
64 Gd الگادولينيوم على اسم يوهان گادولين (1760–1852)، تكريماً له من أجل اكتشافه العناصر الأرضية النادرة. الزجاج ذو معامل الانكسار مرتفع أو الالگارنت، الليزر، أنابيب الأشعة السينية، ذاكرات الفقاعات الحاسوبية، التقاط النيوترونات، كوسط تباين في التصوير بالرنين المغناطيسي، وسط استرخاء في الرنين المغناطيسي النووي، مادة مضافة من سبائك الصلب والكروم، التبريد المغناطيسي (باستخدام التأثير المغناطيسي الحراري الكبير)، كاشفات وماض التصوير المقطعي بالابتعاث الپوزيتروني، ركيزة للأفلام المغناطيسية-البصرية، الموصلات الفائقة عالية الحرارة عالية الأداء، الإلكتروليت الخزفي المستخدم في خلايا وقود الأكسيد الصلب، كاشفات الأكسجين، ربما في التحويل التحفيزي لأبخرة السيارات. 006.2
65 Tb التربيوم على اسم قرية إتربي، السويد. مادة مضافة في مغناطيسات النيوديميوم، الفوسفور الأخضر، الليزر، المصابيح الفلورية (كجزء من طلاء الفوسفور الأبيض ثلاثي النطاق)، سبائك التقبض المغناطيسي مثل تيرفينول-دي، أنظمة السونار البحرية، مثبت خلايا الوقود. 001.2
66 Dy الديسپروسيوم من اليونانية "ديسپروسيتوس" وتعني صعب المنال. مادة مضافة في مغناطيسات النيوديميوم، الليزر، سبائك التقبض المغناطيسي مثل تيرفينول-د، محركات الأقراص الصلبة. 005.2
67 Ho الهولميوم على اسم ستوكهولم (باللاتينية "هولميا")، عاصمة السويد، ومسقط رأس أحد مكتشفي العناصر الأرضية النادرة. الليزر، معايير معايرة الطول الموجي للمطياف الضوئي، المغناطيسات. 001.3
68 Er الإربيوم على اسم قرية إربي، السويد. ليزر الأشعة تحت الحمراء، صلب الڤاناديوم، تكنولوجيا الألياف البصرية. 003.5
69 Tm الثوليوم على اسم ثول، الأراضي الشمالية الأسطورية. أجهزة الأشعة السينية المحمولة، مصابيح الهاليد فلز، الليزر. 000.52
70 Yb الإتربيوم على اسم قرية إتربي، السويد. ليزر الأشعة تحت الحمراء، مختزل كيميائي، الشعلات الوهمية، الصلب المقاوم للصدأ، مقاييس إجهاد، طب نووي، مراقبة الزلازل. 003.2
71 Lu اللوتيتيوم على اسم لوتيتيا، التي أصبحت پاريس لاحقاً. التصوير المقطعي بالابتعاث الپوزيتروني – أجهزة كشف مسح PET، الزجاج ذو معامل الانكسار العالي، مضيفات الفوسفور من تانتالات اللوتيتيوم، محفز يستخدم في مصافي النفط، مصابيح الليد. 000.8
  1. ^ جزء في المليون في القشرة الأرضية، على سبيل المثال Pb=13 ppm
  2. ^ لا يوجد للپرومثيوم نظائر مستقرة أو نظائر مشعة ابتدائية؛ توجد كميات ضئيلة منه في الطبيعة على شكل نواتج انشطار نووية.

الاختصارات

الاختصارات التالية المستخدمة عادة:

  • RE = عنصر أرضي
  • REM = عنصر أرضي (فلز)
  • REE = عناصر أرضية نادرة
  • REO = عناصر أرضية (أكاسيد)
  • LREE = عناصر أرضية خفيفة (La-Sm)
  • HREE = عناصر أرضية ثقيلة (Eu-Lu)

الاكتشاف والتاريخ المبكر

عرفت العناصر الأرضية النادرة مع اكتشاف المعدن الأسود "إتـِربايت" (وأعيد تسميته گادولينيت عام 1800) عن طريق الملازم كارل أكسل أرثيونيس عام 1787، في محجر بقرية إتـِربي، السويد.[14] العناصر الأرضية النادرة هي عناصر دعيت قديماً الفلزات الترابية النادرة مع أنها ليست كلها نادرة، إذ إن بعضها أكثر انتشاراً في الطبيعة من الرصاص، وقد احتفظت بتسميتها هذه مع أنها تصنف اليوم باسم العناصر اللانتانيدية نسبة إلى أول عناصرها وهو اللانتانيوم La كما يشار إليها أحياناً باسم العناصر الانتقالية الداخلية. وقد وسمت قبل بداية القرن التاسع عشر بالندرة وارتفاع الثمن، إذ لم تكن تسترعي اهتمام إلا قلة من العلماء لم يكن عددهم يتجاوز في العالم آنذاك مئتي عالم ، ثم تضافرت الجهود تدريجياً ، وازداد توجه الأنظار إلى هذه الأتربة لسبر أغوار عناصرها على الصعيد التجريبي بغية فصل بعضها عن بعض من جهة، وتبين خواصها الفيزيائية والكيمياوية من جهة أخرى.

تتضمن السلسلة اللانتانيدية أربعة عشر عنصراًَ يُرمز إليها عموماً بـ (Ln) ولم تعرف بنيتها الإلكترونية معرفةً جيدة ، وقد اعُتمدت بنية اللانتانيوم الإلكترونية 5d1 6s2 أساساً لها، وافترض البدء بالملء الإلكتروني بالسيريوم وانتهاء باللوتسيوم Lu الذي يحوي أربعة عشر إلكتروناً في المدار 4f. ومع أن الاختلاف بين هذه العناصر يكمن في ملء سوية الطاقة الداخلية 4f، إلا أنها تتميز بخواص كيمياوية متقاربة.

وتغلب على هذه العناصر في مركباتها حالة الأكسدة «+3»، وتظهر في بعضها الحالتان «+2» و «+4». وتعد الحالة «+3» الحالة الوحيدة الأكثر ثباتاً في اللانتانيوم والجادولينيوم.

في عناصر الأتربة النادرة، يدل رقم الأكسدة الموجب على عدد الإلكترونات التي يخسرها العنصر. اللوتتيوم لأنها تتوافق مع شغور المدار (المحط) 4f فيها وامتلائها إلى النصف ثم امتلائها الكامل. وتميل العناصر اللانتانيدية إلى التوضع في الفلزات التي تتبلور أخيراً على السطح بدءاً من المُهْل (الصهارة) magma، نتيجة لكبر شواردها (أيوناتها) ولذا تصادف في ضرب من حجر الصوان هو الپگماتيت pegmatite.

تفاعلات العناصر اللانتانيدية

تستخرج العناصر اللانتانيدية الخفيفة خصوصاً من المونازيت المكون غالباً من فوسفات التوريوم و السيريوم وغيرهما، أما العناصر اللانتانيدية الثقيلة فتستخرج من الجادولينيت Fe Be2 Y2 Si2 O10.

وتنحصر درجات انصهار هذه العناصر بين 824°س في الإتربيوم Yb و 1652°س في اللوتسيوم Lu. ومع أنها تُعدُّ من المعادن إلا أنها ليست على درجة عالية من الجودة في صفاتها الميكانيكية وفي نقلها الحراري والكهربائي. وهذه العناصر ذات لون أبيض فضي، وتبقى الثقيلة من هذه العناصر لامعة في الدرجات العادية من الحرارة، أما الخفيفة منها فلا تلبث أن تكسوها طبقة من الأكسيد.

وتشبه العناصر الأولى منها الكالسيوم في خواصه الكيمياوية، ولكن هذه الخواص تتبدل كلما ازداد العدد الذري فيها شيئاً فشيئاً حتى تقارب خواص الألمنيوم. ومع ذلك فإن جميع عناصرها تُكون هدروكسيدات شاردية صيغتها العامة Ln Oh)3)، وهي أقل أساسية من هيدروكسيد الكلسيوم، لكنها أكثر أساسية من هيدروكسيد الألومنيوم ، وتتفكك كربوناتها ونتراتها بالحرارة إلى الأكاسيد الموافقة بسهولة أكبر مما هي في أملاح الكالسيوم الموافقة.

إن أكاسيد المجموعة اللانتانيدية (Ln2O3) ثابتة جداً حرارياًَ، وهي تكون في درجات حرارة عالية وتتميز بمقاومتها الشديدة للحرارة refractory وتتناقص أنصاف أقطارها الشاردية من السريوم (Ce3+) إلى اللوتسيوم (Lu3+) وهكذا يصبح Ce (OH)3 أقواها أساسية و Lu (OH)3 أضعفها أساسية.

وينفرد السيريوم عن باقي أترابه بتفاعلين لم يظهرا في الشكل، يتحد في أحدهما بالفلور ليكون CeF4 ويتحد في الثاني بالأكسجين ليعطي CeO2.

أما أملاح العناصر اللانتانيدية فعديمة الانحلال في الماء، وهي تشبه أملاح العناصر القلوية الترابية مع اختلاف طفيف فيما يتعلق بملح الكبريتات المنحل.وتبدو بعض الشوارد اللانتانيدية الثلاثية ملونة سواءً أكانت صلبة أم منحلة، ويبدو أن اللون يعود إلى عدد الإلكترونات الحرة في المدارات 4f. وأن شوارد العناصر التي يحتوي فيها المدار f على X إلكتروناً تتلون بلون شوارد العناصر التي يحتوي فيها المدار ((f على (14-X) إلكتروناً.

وتتصف الشوارد اللانتانيدية بمغناطيسية مسايرة (طردية) Paramagnetic باستثناء ذات المدار 4f 0 أو المدار 4f 14؛ وللعناصر اللانتانيدية ومشتقاتها تطبيقات عملية محدودة، فالسيريوم مثلاً يدخل في بعض الأشابات (السبائك الخليطة) مثل فولاذ السريوم مكوناً ما يدعى حديدي السيريوم لصنع أحجار القداحات، وتستعمل بعض أكاسيد السيريوم لتلوين الزجاج.

التوزيع الجغرافي

توافر العناصر في القشرة الأرضية لكل مليون ذرة سليكون.

أنتجت الصين 95% من العناصر النادرة في عام 2010، وفي الوقت نفسه لديها 37% من الاحتياطيات المحققة. وكان لفرض حصص تصدير في سبتمبر 2009، مع الانخفاضات التي تلت ذلك إلى مستويات لا تلبي الطلب العالمي،[15] وما بدى أنه حظر صيني على تصدير الفلزات الأرضية النادرة في أكتوبر 2010 بسبب حادثة دولية مع اليابان ركزت الانتباه على المصادر المحتملة الأخرى لتلك المعادن. فقد أبرز تحليل اخباري في النيويورك تايمز أن رواسب المعادن النادرة الموجودة في الولايات المتحدة وكندا وأستراليا والهند والبرازيل وأماكن أخرى، لا يتم استغلالهم أو على الأقل لا يتم تنقيتهم خارج الصين، لأسباب بيئية.[16]

الاستخدامات التقنية

هذه الأكاسيد الأرضية النادرة تستخدم ككواشف لتحديد أي الأجزاء في مفيض نهر تتعرض للنحر. مع عقارب الساعة من وسط القمة: پراسيوديميوم، سريوم، لناثانم، نيوديميوم، سماريوم، وگادولينيوم.[17]

تزايد استخدام العناصر الأرضية النادرة في التكنولوجيا الحديثة بشكل مضطرد في السنين الأخيرة. فالعناصر الأرضية النادرة تدخل حالياً في العديد من الأجهزة التكنولوجية، بما فيها أشباه الموصلات، المغناطيسات الأرضية النادرة عالية الفيض من السماريوم-كوبالت ونيوديميوم-حديد-بورون، المـُلمـِّعات الإلكترونية، حفازات التصفية ومكونات السيارة الهجين (أساساً البطاريات والمغناطيسات).[7] وتـُستخدم الأيونات الأرضية النادرة كأيونات نشطة في المواد المستضيئة المستعملة في تطبيقات الإلكترونيات البصرية، وأهمها ليزر Nd:YAG. ومضخمات الألياف المغموسة بالإربيوم لها دور هام في أنظمة اتصالات الألياف الضوئية. الفسفورات ذات الغموس الأرضي النادر هي أيضاً واسعة الاستخدام في تقنية أنبوب آشعة المهبط مثل أجهزة التلفزيون. فأول شاشات عرض تلفزيون ملون اتسمت بلون أحمر رديء الجودة؛ إلى أن جعل اليوروپيوم كغموس فسفوري الفسفورات الحمراء الجيدة ممكنة. وكرات الإتريوم حديد گارنت (YIG) كانت مفيدة كرنانات ميكروية قابلة للضبط. وتـُخلط الأكاسيد الأرضية النادرة مع التنگستن لتحسين خصائصه عند درجات الحرارة العالية للحام، ليحل محل الثوريوم، الذي كان يشكل خطورة إلى حد ما في التشغيل. كما تستخدم العديد من المنتجات الدفاعية عناصر أرضية نادرة كمحسنات. فعلى سبيل المثال، نظارات الرؤية الليلية، مقدرات المسافات، رادار SPY-1 المستخدمة في بعض السفن الحربية المزودة بنظام أيجيس القتالي، ونظام الدفع في المدمرات من طراز أرلي برك كلها تستعمل عناصر أرضية نادرة في وظائف حرجة.[18]

الانتاج العالمي من العناصر الأرضية النادرة

الانتاج العالمي ما بين 1950-2000
أكبر البلدان المنتجة للعناصر الأرضية النادرة عام 2022.

حتى 1948، كان معظم الانتاج العالمي من العناصر الأرضية النادرة من تراب placer الموجود في الهند والبرازيل.[19] وفي الخمسينيات، أصبحت جنوب أفريقيا من بلدان العالم المنتجة للعناصر الأرضية النادرة، بعد اكتشاف عرق ضخم من العناصر الأرضية النادرة في مونازيته.[19] من الستينيات حتى الثمانينيات، أصبح الممر الجبلي لتعدين العناصر الأرضية النادرة في كاليفورنيا المنتج الرائد في العالم. واليوم، لازالت مستودعات الهند وجنوب أفريقيا تنتج مركزات العناصر النادرة، لكنها تتضاءل أمام الانتاج الصيني. تنتج الصين الآن 97% من الانتاج العالمي للعناصر الأرضية النادرة، معظمها في منغوليا الداخلية.[7][20] معظم إجمالي العناصر الأرضية النادرة الثقيلة في العالم (مثل ديسپروسيوم) يأتي من مصادر صينية مثل رواسب بيان اوبو متعدد الفلزات.[20][21]

الاعتبارات الجيو سياسية

عـُزي إلى دوافع غير بيئية سياسة الصين في العناصر الأرضية النادرة.[22] فحسب مجلة الإكونومست، "خفض صادراتهم من الفلزات الأرضية النادرة...هو لدفع الصناع الصينيين لأعلى في سلسلة الإمداد، لكي يستطيعوا بيع سلع مصنعة ذات قيمة عالية للعالم بدلاً من بيع مواد خام رخيصة [نسبياً]."[23]

فرداً على إلقاء القبض على قبطان قارب صيد صيني من قِبل خفر السواحل الياباني، قيل أن الصين فرضت حظراً على صادرات وشحنات الأكاسيد الأرضية النادرة (ولكن ليس السبائك) إلى اليابان في 22 سبتمبر 2010.[24] وبالرغم من أن الصينيين ينفون رسمياً وجود حظر على الصادرات،[25] فقد أثار وزير الخارجية الياباني السابق كاتسويا اوكادا احتجاجاً على الضرر الذي ألحقه تصرف الصين المفاجئ على الانتاج العالمي.[26] وفي 2 سبتمبر 2010، حتى قبل حادث قارب الصيد، فقد أوردت الإكونومست أن "الصين...في يوليو أعلنت آخر خطوة من سلسلة من التخفيضات السنوية لصادراتها من العناصر الأرضية النادرة، هذه المرة بمقدار 40% لتصبح بالضبط 30,258 طن."[27]

مصفاة ماليزيا

احتجاجات ماليزيا على اقامة مصفاة المعادن النادرة 30 يونيو 2011.

في محاولة للحد من احتكار الصين للمعادن الأرضية النادرة، قامت ماليزيا ببناء مصفاة للمعادن النادرة بتكلفة 230 مليون دولار، وتواجه هذه المصفاة انتقادات بيئية شديدة ومشكلات في التصميم، كما ورد في مذكرات داخلية ومهندسون حاليون وسابقون في المشروع. وسوف تكون بعد اكتمال انشاءها، أكبر مصفاة في العالم للمعادن النادرة، المستخدمة في تصنيع الهواتف الذكية، القنبال الذكية، والسيارات الهجين. وفي مارس 2011 بدأت الاحتجاجات الشعبية على مشروع المصفاة، خوفا من تسرب المواد المشعة والسامة إلى المياه الجوفية. وفي 30 يونيو 2011 قام المحتجون بحرق إطارات السيارات أمام منزل مدير المشروع.[28]

انظر أيضاً

الهامش

  1. ^ "News and events". US Department of Agriculture. Retrieved 2009-06-06.
  2. ^ N. G. Connelly and T. Damhus, ed. (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry: IUPAC Recommendations 2005 (PDF). With R. M. Hartshorn and A. T. Hutton. Cambridge: RSC Publishing. ISBN 978-0-85404-438-2. Archived from the original (PDF) on 2008-05-27. Retrieved 2012-03-13.
  3. ^ أ ب ت Professor of Chemistry at University College London, Andrea Sella, Andrea Sella: "Insight: Rare-earth metals" at YouTube, Interview on TRT World / Oct 2016, minutes 4:40 - ff.
  4. ^ T Gray (2007). "Lanthanum and Cerium". The Elements. Black Dog & Leventhal. pp. 118–122.
  5. ^ عبد المجيد البلخي. "الأتربة النادرة". الموسوعة العربية.
  6. ^ Malhotra, Nemi; Hsu, Hua-Shu; Liang, Sung-Tzu; Roldan, Marri Jmelou M.; Lee, Jiann-Shing; Ger, Tzong-Rong; Hsiao, Chung-Der (2020-09-16). "An Updated Review of Toxicity Effect of the Rare Earth Elements (REEs) on Aquatic Organisms". Animals (in الإنجليزية). 10 (9): 1663. doi:10.3390/ani10091663. ISSN 2076-2615. PMC 552131. PMID 32947815.{{cite journal}}: CS1 maint: unflagged free DOI (link)
  7. ^ أ ب ت Haxel G.; Hedrick J.; Orris J. (2002). "Rare Earth Elements—Critical Resources for High Technology" (PDF). Edited by Peter H. Stauffer and James W. Hendley II; Graphic design by Gordon B. Haxel, Sara Boore, and Susan Mayfield. United States Geological Survey. USGS Fact Sheet: 087‐02. Retrieved 2012-03-13. However, in contrast to ordinary base and precious metals, REE have very little tendency to become concentrated in exploitable ore deposits. Consequently, most of the world's supply of REE comes from only a handful of sources. خطأ استشهاد: وسم <ref> غير صالح؛ الاسم "Haxel02" معرف أكثر من مرة بمحتويات مختلفة.
  8. ^ Keith R. Long; Bradley S. Van Gosen; Nora K. Foley; Daniel Cordier. "The Geology of Rare Earth Elements". Geology.com. Archived from the original on October 26, 2021. Retrieved 2018-06-19.
  9. ^ Lide, David R., ed. (1996–1997). CRC Handbook of Chemistry and Physics (77th ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. pp. 10–12. ISBN 0-8493-0477-6.
  10. ^ أ ب ت C. R. Hammond. "Section 4; The Elements". In David R. Lide (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. (Internet Version 2009) (89th ed.). Boca Raton, FL: CRC Press/Taylor and Francis.
  11. ^ "Rare-earth metals". Think GlobalGreen. Archived from the original on 2016-11-04. Retrieved 10 February 2017.
  12. ^ Fronzi, M (2019). "Theoretical insights into the hydrophobicity of low index CeO2 surfaces". Applied Surface Science. 478: 68–74. arXiv:1902.02662. Bibcode:2019ApSS..478...68F. doi:10.1016/j.apsusc.2019.01.208. S2CID 118895100. Archived from the original on April 10, 2022. Retrieved February 9, 2021.
  13. ^ Fritz Ullmann, ed. (2003). Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Vol. 31. Contributor: Matthias Bohnet (6th ed.). Wiley-VCH. p. 24. ISBN 978-3-527-30385-4.
  14. ^ Gschneidner KA, Cappellen, ed. (1987). "1787-1987 Two hundred Years of Rare Earths". Rare Earth Information Center, IPRT, North-Holland. IS-RIC 10.
  15. ^ http://www.economist.com/blogs/babbage/2010/09/rare-earth_metals
  16. ^ Keith Bradsher (October 29, 2010). "After China's Rare Earth Embargo, a New Calculus". The New York Times. Retrieved Octber 30, 2010. {{cite news}}: Check date values in: |accessdate= (help)
  17. ^ "News and events". US Department of Agriculture. Retrieved 2009-06-06.
  18. ^ Livergood R. (2010), Rare Earth Elements: A Wrench in the Supply Chain, Center for Strategic and International Studies, http://csis.org/files/publication/101005_DIIG_Current_Issues_no22_Rare_earth_elements.pdf, retrieved on 2010-10-22 
  19. ^ أ ب ER, Rose. Rare Earths of the Grenville Sub‐Province Ontatio and Quebec. GSC Report Number 59‐10. Ottawa: Geological Survey of Canada Department of Mines and Technical Surveys, 1960.
  20. ^ أ ب China's Rare Earth Dominance, Wikinvest. Retrieved on 11 Aug 2010.
  21. ^ Chao ECT, Back JM, Minkin J, Tatsumoto M, Junwen W, Conrad JE, McKee EH, Zonglin H, Qingrun M. "Sedimentary carbonate‐hosted giant Bayan Obo REE‐Fe‐Nb ore deposit of Inner Mongolia, China; a cornerstone example for giant polymetallic ore deposits of hydrothermal origin." 1997. United States Geological Survey Publications Warehouse. 29 February 2008 http://pubs.usgs.gov/bul/b2143/
  22. ^ Bradsher, Keith. After Rare Earth Embargo, a New Calculus for Toxic Work," New York Times. October 30, 2010.
  23. ^ "The Difference Engine: More precious than gold". الإكونومست September 17, 2010.
  24. ^ Bradsher, Keith (2010-09-22). "Amid Tension, China Blocks Vital Exports to Japan". The New York Times Company. Retrieved 22 September 2010.
  25. ^ James T. Areddy, David Fickling And Norihiko Shirouzu (2010-09-23). "China Denies Halting Rare-Earth Exports to Japan". Wall Street Journal. Retrieved 22 September 2010.
  26. ^ Backlash over the alleged China curb on metal exports, Daily Telegraph, London, 29 Aug 2010. Retrieved 2010-08-30.
  27. ^ "Rare earths: Digging in" الإكونومست September 2, 2010
  28. ^ KEITH BRADSHER (2011-06-30). "The Fear of a Toxic Rerun". نيويورك تايمز.

وصلات خارجية