Δημήτριο είναι ο αδιαμφισβήτητος «μεγάλος αδερφός» στη μεγάλη οικογένεια των στοιχείων σπάνιων γαιών. Πρώτον, η συνολική αφθονία των σπάνιων γαιών στον φλοιό είναι 238 ppm, με το δημήτριο στα 68 ppm, που αντιπροσωπεύει το 28% της συνολικής σύνθεσης σπάνιων γαιών και κατατάσσεται στην πρώτη θέση. Δεύτερον, το δημήτριο είναι το δεύτερο στοιχείο σπανίων γαιών που ανακαλύφθηκε εννέα χρόνια μετά την ανακάλυψη του υττρίου (1794). Η εφαρμογή του είναι πολύ εκτεταμένη και το "δημήτριο" είναι ασταμάτητο
Η ανακάλυψη του στοιχείου δημητρίου
Carl Auer von Welsbach
Το δημήτριο ανακαλύφθηκε και ονομάστηκε το 1803 από τον Γερμανό Kloppers, τον Σουηδό χημικό J ö ns Jakob Berzelius και τον Σουηδό ορυκτολόγο Wilhelm Hisinger. Ονομάζεται δημήτρια και το μετάλλευμά του ονομάζεται cerite, στη μνήμη της Δήμητρας, ενός αστεροειδούς που ανακαλύφθηκε το 1801. Στην πραγματικότητα, αυτός ο τύπος πυριτικού δημητρίου είναι ένα ενυδατωμένο άλας που περιέχει 66% έως 70% δημήτριο, ενώ τα υπόλοιπα είναι ενώσεις ασβεστίου , σίδερο, καιύττριο.
Η πρώτη χρήση του δημητρίου ήταν ένα τζάκι αερίου που εφευρέθηκε από τον Αυστριακό χημικό Carl Auer von Welsbach. Το 1885, επιχείρησε ένα μείγμα μαγνησίου, λανθανίου και οξειδίου του υττρίου, αλλά αυτά τα μείγματα εξέπεμψαν ένα πράσινο φως χωρίς επιτυχία.
Το 1891, ανακάλυψε ότι το καθαρό οξείδιο του θορίου παρήγαγε καλύτερο φως, αν και ήταν μπλε, και αναμίχθηκε με οξείδιο του δημητρίου (IV) για να παράγει ένα φωτεινό λευκό φως. Επιπλέον, το οξείδιο του δημητρίου (IV) μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως καταλύτης για την καύση οξειδίου του θορίου
Μέταλλο δημήτριο
★ Το δημήτριο είναι ένα όλκιμο και μαλακό ασημί λευκό μέταλλο με ενεργές ιδιότητες. Όταν εκτεθεί στον αέρα, θα οξειδωθεί, σχηματίζοντας ένα στρώμα οξειδίου σαν ξεφλούδισμα. Όταν θερμαίνεται, καίγεται και αντιδρά γρήγορα με το νερό. Ένα δείγμα μετάλλου δημητρίου μεγέθους εκατοστών διαβρώνεται πλήρως μέσα σε περίπου ένα χρόνο. Αποφύγετε την επαφή με αέρα, ισχυρά οξειδωτικά, ισχυρά οξέα και αλογόνα.
★ Το δημήτριο υπάρχει κυρίως στον μοναζίτη και τον μπαστανσιίτη, καθώς και σε προϊόντα σχάσης ουρανίου, θορίου και πλουτωνίου. Επιβλαβές για το περιβάλλον, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στη ρύπανση των υδάτινων σωμάτων.
★ Το δημήτριο είναι το 26ο πιο άφθονο στοιχείο, αντιπροσωπεύοντας 68 ppm του φλοιού της Γης, δεύτερο μόνο μετά τον χαλκό (68 ppm). Το δημήτριο είναι πιο άφθονο από τα συνηθισμένα μέταλλα όπως ο μόλυβδος (13 μ.μ.) και ο κασσίτερος (2,1 ppm).
Διαμόρφωση ηλεκτρονίων δημητρίου
Ηλεκτρονικές ρυθμίσεις:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p66s2 4f1 5d1
★ Το δημήτριο βρίσκεται μετά το λανθάνιο και έχει 4f ηλεκτρόνια ξεκινώντας από το δημήτριο, καθιστώντας εύκολη τη συμμετοχή σε χημικές αντιδράσεις. Ωστόσο, το 5d τροχιακό του δημητρίου είναι κατειλημμένο και αυτό το φαινόμενο δεν είναι αρκετά ισχυρό στο δημήτριο.
★ Τα περισσότερα λανθανίδη μπορούν να χρησιμοποιήσουν μόνο τρία ηλεκτρόνια ως ηλεκτρόνιο σθένους, με εξαίρεση το δημήτριο, το οποίο έχει μεταβλητή ηλεκτρονική δομή. Η ενέργεια των ηλεκτρονίων 4f είναι σχεδόν η ίδια με αυτή των εξωτερικών ηλεκτρονίων 5d και 6s που έχουν μετατοπιστεί στη μεταλλική κατάσταση, και μόνο μια μικρή ποσότητα ενέργειας χρειάζεται για να αλλάξει η σχετική κατοχή αυτών των ηλεκτρονικών επιπέδων ενέργειας, με αποτέλεσμα το διπλό σθένος του +3 και +4. Η κανονική κατάσταση είναι +3 σθένος, που δείχνει +4 σθένος σε αναερόβιο νερό.
Εφαρμογή δημητρίου
★ Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο κράματος και για την παραγωγή αλάτων δημητρίου κ.λπ.
★ Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο γυαλιού για την απορρόφηση υπεριωδών και υπέρυθρων ακτίνων, και χρησιμοποιείται ευρέως στο γυαλί αυτοκινήτου.
★ Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως εξαιρετικό υλικό προστασίας του περιβάλλοντος και επί του παρόντος ο πιο αντιπροσωπευτικός είναι ο καταλύτης καθαρισμού καυσαερίων αυτοκινήτων, ο οποίος αποτρέπει αποτελεσματικά την εκκένωση μεγάλης ποσότητας καυσαερίων αυτοκινήτων στον αέρα.
★ Φωςστοιχεία σπάνιων γαιώνπου αποτελείται κυρίως από δημήτριο ως ρυθμιστές ανάπτυξης των φυτών μπορεί να βελτιώσει την ποιότητα της καλλιέργειας, να αυξήσει την απόδοση και να ενισχύσει την αντοχή των καλλιεργειών στο στρες.
★ Το θειούχο δημήτριο μπορεί να αντικαταστήσει μέταλλα όπως ο μόλυβδος και το κάδμιο που είναι επιβλαβή για το περιβάλλον και τον άνθρωπο σε χρωστικές ουσίες, μπορεί να χρωματίσει πλαστικά και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε βιομηχανίες επικαλύψεων και μελανιών.
★Οξείδιο του δημητρίου (IV).μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως στιλβωτική ένωση, για παράδειγμα, στη χημική-μηχανική στίλβωση (CMP).
★ Το δημήτριο μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως υλικά αποθήκευσης υδρογόνου, θερμοηλεκτρικά υλικά, ηλεκτρόδια βολφραμίου δημητρίου, κεραμικός πυκνωτής, πιεζοηλεκτρικά κεραμικά, λειαντικά καρβιδίου του πυριτίου δημητρίου, πρώτες ύλες κυψελών καυσίμου, καταλύτες βενζίνης, μόνιμα μαγνητικά υλικά, ιατρικά υλικά, διάφοροι κράμα χάλυβες και μη σιδηρούχα μέταλλα.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-03-2023