Δημήτριο, στοιχείο 58 του περιοδικού πίνακα.
Δημήτριοείναι το πιο άφθονο μέταλλο σπάνιων γαιών και, μαζί με το προηγουμένως ανακαλυφθέν στοιχείο ύττριο, ανοίγει την πόρτα για την ανακάλυψη άλλωνσπάνιες γαίεςστοιχεία.
Το 1803, ο Γερμανός επιστήμονας Κλάπροτ ανακάλυψε ένα νέο στοιχείο, το οξείδιο, σε μια κόκκινη βαριά πέτρα που παρήχθη στη μικρή σουηδική πόλη Βάστρας, η οποία εμφανιζόταν ώχρα κατά την καύση. Ταυτόχρονα, οι Σουηδοί χημικοί Μπεζίλιους και Χίσινγκερ ανακάλυψαν επίσης το οξείδιο του ίδιου στοιχείου στο μετάλλευμα. Μέχρι το 1875, οι άνθρωποι λάμβαναν μεταλλικό δημήτριο από τηγμένο οξείδιο του δημητρίου με ηλεκτρόλυση.
Μέταλλο δημήτριοΕίναι πολύ ενεργό και μπορεί να καεί σχηματίζοντας κονιοποιημένο οξείδιο του δημητρίου. Το κράμα σιδήρου δημητρίου αναμεμειγμένο με άλλα στοιχεία σπανίων γαιών μπορεί να παράγει όμορφους σπινθήρες όταν τρίβεται σε σκληρά αντικείμενα, αναφλέγοντας τα γύρω καύσιμα και είναι ένα βασικό υλικό σε συσκευές ανάφλεξης όπως αναπτήρες και μπουζί. Θα καεί επίσης μόνο του, συνοδευόμενο από όμορφους σπινθήρες, προσθήκη σιδήρου και άλλων λανθανιδίων, μόνο και μόνο για να ενισχύσει την επίδραση αυτών των σπινθήρων. Ένα πλέγμα από δημήτριο ή εμποτισμένο με άλατα δημητρίου μπορεί να αυξήσει την αποτελεσματικότητα της καύσης καυσίμου και να γίνει ένα πολύ εξαιρετικό βοήθημα καύσης, το οποίο μπορεί να εξοικονομήσει καύσιμο. Το δημήτριο είναι επίσης ένα καλό πρόσθετο γυαλιού, το οποίο μπορεί να απορροφήσει υπεριώδεις και υπέρυθρες ακτίνες και χρησιμοποιείται ευρέως σε κρύσταλλα αυτοκινήτων. Μπορεί όχι μόνο να αποτρέψει τις υπεριώδεις ακτίνες, αλλά και να μειώσει τη θερμοκρασία στο αυτοκίνητο, εξοικονομώντας ηλεκτρική ενέργεια για τον κλιματισμό.
Περισσότερες εφαρμογές του δημητρίου βασίζονται στη μετατροπή μεταξύ τρισθενούς δημητρίου και τετρασθενούς δημητρίου, τα οποία έχουν αρκετά μοναδικές ιδιότητες στις σπάνιες γαίες. Αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει στο δημήτριο να αποθηκεύει και να απελευθερώνει αποτελεσματικά οξυγόνο, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου για την κατάλυση της οξειδοαναγωγής, επιτυγχάνοντας έτσι την κατευθυντική κίνηση των ηλεκτρονίων για τον σχηματισμό ρεύματος. Οι ζεόλιθοι εμποτισμένοι με δημήτριο και λανθάνιο μπορούν να χρησιμεύσουν ως καταλύτες για την πυρόλυση πετρελαίου κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διύλισης. Η χρήση οξειδίου του δημητρίου και πολύτιμων μετάλλων σε τριαδικούς καταλυτικούς μετατροπείς αυτοκινήτων μπορεί να μετατρέψει τα επιβλαβή αέρια καυσίμου σε άζωτο, διοξείδιο του άνθρακα και νερό χωρίς ρύπανση, αποτρέποντας αποτελεσματικά μια μεγάλη ποσότητα εκπομπών καυσαερίων αυτοκινήτων. Λόγω της ικανότητάς του να απορροφά οξυγόνο, οι άνθρωποι διερευνούν επίσης πώς να χρησιμοποιούν νανοσωματίδια οξειδίου του δημητρίου στην αντιοξειδωτική θεραπεία. Ένα σύστημα λέιζερ στερεάς κατάστασης που αναπτύχθηκε από τις Ηνωμένες Πολιτείες περιέχει δημήτριο, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση βιολογικών όπλων παρακολουθώντας τη συγκέντρωση τρυπτοφάνης και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για ιατρική ανίχνευση.
Λόγω των μοναδικών φωτοφυσικών ιδιοτήτων του, το δημήτριο είναι επίσης ένας πολύ σημαντικός καταλύτης, γεγονός που καθιστά φθηνόΟξείδιο του δημητρίου (IV)προτιμάται από τους επιστήμονες στον τομέα των καταλυτών. Στις 27 Ιουλίου 2018, το περιοδικό Science δημοσίευσε ένα σημαντικό επιστημονικό ερευνητικό επίτευγμα της ομάδας του Zuo Zhiwei από τη Σχολή Επιστήμης και Τεχνολογίας Υλικών του Πανεπιστημίου ShanghaiTech - την προώθηση της μετατροπής μεθανίου με φως. Το κλειδί στη διαδικασία μετατροπής είναι η εύρεση ενός φθηνού και αποτελεσματικού συστήματος συνεργιστικής κατάλυσης καταλύτη με βάση το δημήτριο και καταλύτη αλκοόλης, το οποίο λύνει αποτελεσματικά το επιστημονικό πρόβλημα της χρήσης φωτεινής ενέργειας για τη μετατροπή του μεθανίου σε υγρά προϊόντα σε θερμοκρασία δωματίου σε ένα βήμα. Παρέχει μια νέα, οικονομική και φιλική προς το περιβάλλον λύση για τη μετατροπή του μεθανίου σε χημικά προϊόντα υψηλής προστιθέμενης αξίας, όπως καύσιμο προωθητικού πυραύλων.
Ώρα δημοσίευσης: 01 Αυγούστου 2023