Στη διαστημική όπερα του Φρανκ Χέρμπερτ «Dunes», μια πολύτιμη φυσική ουσία που ονομάζεται «μείγμα μπαχαρικών» προικίζει τους ανθρώπους με την ικανότητα να πλοηγούνται στο απέραντο σύμπαν για να δημιουργήσουν έναν διαστρικό πολιτισμό. Στην πραγματική ζωή στη Γη, μια ομάδα φυσικών μετάλλων που ονομάζονται στοιχεία σπάνιων γαιών έχει καταστήσει δυνατή τη σύγχρονη τεχνολογία. Η ζήτηση για αυτά τα βασικά συστατικά σχεδόν όλων των σύγχρονων ηλεκτρονικών προϊόντων αυξάνεται απότομα.
Σπάνιες γαίεςκαλύπτουν χιλιάδες διαφορετικές ανάγκες – για παράδειγμα, το δημήτριο χρησιμοποιείται ως καταλύτης για τη διύλιση πετρελαίου, ενώγαδολίνιοπαγιδεύει νετρόνια σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Αλλά η πιο σημαντική ικανότητα αυτών των στοιχείων έγκειται στη φωταύγεια και τον μαγνητισμό τους.
Βασιζόμαστε στις σπάνιες γαίες για να χρωματίσουμε την οθόνη του smartphone μας, χρησιμοποιούμε φθορισμό για να δείξουμε την αυθεντικότητα των τραπεζογραμματίων ευρώ και μεταφέρουμε σήματα στον πυθμένα της θάλασσας μέσω καλωδίων οπτικών ινών. Είναι επίσης απαραίτητες για την κατασκευή μερικών από τους ισχυρότερους και πιο αξιόπιστους μαγνήτες στον κόσμο. Παράγουν ηχητικά κύματα στα ακουστικά σας, βελτιώνουν τις ψηφιακές πληροφορίες στο διάστημα και αλλάζουν την τροχιά των θερμικών πυραύλων αναζήτησης. Οι σπάνιες γαίες προωθούν επίσης την ανάπτυξη πράσινων τεχνολογιών, όπως η αιολική ενέργεια και τα ηλεκτρικά οχήματα, και μπορεί ακόμη και να παράγουν νέα εξαρτήματα κβαντικών υπολογιστών. Ο Stephen Boyd, συνθετικός χημικός και ανεξάρτητος σύμβουλος, δήλωσε: «Αυτή η λίστα είναι ατελείωτη. Βρίσκονται παντού».
Οι σπάνιες γαίες αναφέρονται στο λανθανίδιο λουτέτιο και 14 στοιχεία μεταξύ του λανθανίου καιύττριο, τα οποία συχνά εμφανίζονται στο ίδιο κοίτασμα και έχουν χημικές ιδιότητες παρόμοιες με τις Λανθανίδες. Αυτά τα γκρι έως ασημί μέταλλα συνήθως έχουν πλαστικότητα και υψηλά σημεία τήξης και βρασμού. Η μυστική τους δύναμη έγκειται στα ηλεκτρόνιά τους. Όλα τα άτομα έχουν έναν πυρήνα που περιβάλλεται από ηλεκτρόνια, τα οποία βρίσκονται σε μια περιοχή που ονομάζεται τροχιά. Τα ηλεκτρόνια στην τροχιά που βρίσκεται πιο μακριά από τον πυρήνα είναι τα ηλεκτρόνια σθένους, τα οποία συμμετέχουν σε χημικές αντιδράσεις και σχηματίζουν δεσμούς με άλλα άτομα.
Οι περισσότερες λανθανίδες έχουν μια άλλη σημαντική ομάδα ηλεκτρονίων, που ονομάζονται «f-ηλεκτρόνια», τα οποία βρίσκονται στη χρυσή ζώνη κοντά στο ηλεκτρόνιο σθένους αλλά ελαφρώς κοντά στον πυρήνα. Η Ana de Bettencourt Dias, ανόργανη χημικός στο Πανεπιστήμιο της Νεβάδα, στο Ρίνο, δήλωσε: «Αυτά τα f-ηλεκτρόνια είναι που προκαλούν τις μαγνητικές και φωταυγείς ιδιότητες των σπάνιων γαιών».
Οι σπάνιες γαίες είναι μια ομάδα 17 στοιχείων (υποδεικνύονται με μπλε χρώμα στον περιοδικό πίνακα). Ένα υποσύνολο των σπάνιων γαιών ονομάζεται λανθανίδη. (λουτέτιο, Λου, συν τη γραμμή με επικεφαλήςλανθάνιο, La). Κάθε στοιχείο περιέχει μια στιβάδα, που συνήθως περιέχει f ηλεκτρόνια, γεγονός που καθιστά αυτά τα στοιχεία μαγνητικά και φωτεινά.
Ώρα δημοσίευσης: 05 Ιουλίου 2023