Đất hiếm là gì? Mọi thứ về đất hiếm bạn nhất định phải biết

Đất hiếm là một loạt các nguyên tố hóa học được tìm thấy trong vỏ Trái đất. Có những nguyên tố đất hiếm rất quan trọng với nhiều công nghệ hiện đại.

Đất hiếm là gì?

Đất hiếm là một loạt các nguyên tố hóa học được tìm thấy trong vỏ Trái đất, rất quan trọng đối với nhiều công nghệ hiện đại, bao gồm điện tử tiêu dùng, máy tính và mạng, thông tin liên lạc, năng lượng sạch, giao thông tiên tiến, chăm sóc sức khỏe, giảm thiểu môi trường, quốc phòng và nhiều ngành khác.

Do đặc tính từ tính, phát quang và điện hóa độc đáo của chúng, các yếu tố này giúp làm cho nhiều công nghệ thực hiện với trọng lượng giảm, giảm khí thải và tiêu thụ năng lượng; hoặc cung cấp cho họ hiệu quả cao hơn, hiệu suất, thu nhỏ, tốc độ, độ bền và ổn định nhiệt.

Các sản phẩm và công nghệ kích hoạt đất hiếm giúp thúc đẩy tăng trưởng kinh tế toàn cầu, duy trì mức sống cao và thậm chí là cứu sống.

Có những nguyên tố đất hiếm nào?

Có 17 nguyên tố được coi là nguyên tố đất hiếm. 15 nguyên tố trong chuỗi lanthanide và hai nguyên tố bổ sung có chung tính chất hóa học. Chúng được liệt kê dưới đây theo thứ tự số nguyên tử (Z):

1. Scandium

Scandium, một kim loại màu trắng bạc, là một loại đất hiếm không chứa lanthanide.

Nó được sử dụng trong nhiều sản phẩm tiêu dùng phổ biến, như tivi và đèn huỳnh quang hoặc đèn tiết kiệm năng lượng.
Trong công nghiệp, việc sử dụng chính của scandium là tăng cường các hợp chất kim loại.
Các nguồn scandium tập trung duy nhất hiện được biết đến là trong các khoáng chất quý hiếm như thortveitite, euxenite và gadolinite từ Scandinavia và Madagascar.

2. Yttri hoặc Y (39)

Yttri là một nguyên tố đất hiếm không chứa lanthanide được sử dụng trong nhiều ứng dụng quan trọng, như chất siêu dẫn, laser xung mạnh, thuốc điều trị ung thư, thuốc viêm khớp dạng thấp và vật tư phẫu thuật.
Một kim loại bạc, nó cũng được sử dụng trong nhiều sản phẩm tiêu dùng phổ biến, chẳng hạn như TV màu và ống kính máy ảnh.

3. Lanthanum hoặc La (57)

Kim loại màu trắng bạc này là một trong những nguyên tố đất hiếm phản ứng mạnh nhất.
Nó được sử dụng để chế tạo kính quang học đặc biệt, bao gồm kính hấp thụ hồng ngoại, máy ảnh và ống kính viễn vọng, và cũng có thể được sử dụng để làm cho thép dễ uốn hơn.
Các ứng dụng khác cho lanthanum bao gồm xử lý nước thải và lọc dầu.

4. Cerium hoặc Ce (58)

Được đặt tên bằng tên nữ thần nông nghiệp La Mã, Ceres, cerium là một kim loại màu trắng bạc dễ dàng oxy hóa trong không khí.
Nguyên tố đất hiếm này là phong phú nhất trong số các nguyên tố đất hiếm và có nhiều công dụng.
Ví dụ, oxit xeri được sử dụng làm chất xúc tác trong các bộ chuyển đổi xúc tác trong hệ thống khí thải ô tô để giảm khí thải, và rất mong muốn đánh bóng thủy tinh chính xác.
Cerium cũng có thể được sử dụng trong các hợp kim sắt, magiê và nhôm, nam châm, một số loại điện cực và chiếu sáng hồ quang carbon.

5. Praseodymium hoặc Pr (59)

Kim loại mềm, bạc này lần đầu tiên được sử dụng để tạo ra một vết màu vàng cam cho gốm.
Mặc dù vẫn được sử dụng để tô màu một số loại kính và đá quý nhất định, praseodymium chủ yếu được sử dụng trong các nam châm đất hiếm.
Nó cũng có thể được tìm thấy trong các ứng dụng đa dạng như tạo ra các kim loại có độ bền cao được tìm thấy trong động cơ máy bay và trong đá lửa để bắt đầu các đám cháy.

6. Neodymium hoặc Nd (60)

Một kim loại mềm, bạc khác, neodymium được sử dụng với praseodymium để tạo ra một số nam châm vĩnh cửu mạnh nhất hiện có.
Nam châm như vậy được tìm thấy trong hầu hết các phương tiện và máy bay hiện đại, cũng như các thiết bị điện tử tiêu dùng phổ biến như tai nghe, micro và đĩa máy tính.
Neodymium cũng được sử dụng để chế tạo laser hồng ngoại công suất cao cho các ứng dụng công nghiệp và quốc phòng.

7. Promethium hoặc Pm (61)

Mặc dù việc tìm kiếm nguyên tố có số nguyên tử 61 bắt đầu vào năm 1902, nhưng mãi đến năm 1947, các nhà khoa học mới kết luận sản xuất và đặc trưng promethium, được đặt tên theo một nhân vật trong thần thoại Hy Lạp.
Nó là nguyên tố đất hiếm phóng xạ tự nhiên duy nhất và hầu như tất cả promethium trong lớp vỏ trái đất từ lâu đã phân rã thành các nguyên tố khác.
Ngày nay, nó chủ yếu được tạo ra một cách nhân tạo và được sử dụng trong đồng hồ, máy tạo nhịp tim và trong nghiên cứu khoa học.

8. Samarium hoặc Sm (62)

Kim loại bạc này có thể được sử dụng theo nhiều cách quan trọng. Đầu tiên, nó là một phần của nam châm rất mạnh được sử dụng trong nhiều công nghệ vận tải, quốc phòng và thương mại.
Thứ hai, kết hợp với các hợp chất khác để điều trị bức xạ tĩnh mạch, nó có thể tiêu diệt các tế bào ung thư và được sử dụng để điều trị ung thư phổi, tuyến tiền liệt, vú và một số dạng ung thư xương.
Bởi vì nó là một chất hấp thụ neutron ổn định, samarium được sử dụng để kiểm soát các thanh của lò phản ứng hạt nhân, góp phần vào việc sử dụng an toàn của chúng.

9. Europium hoặc Eu (63)

Được đặt như tên lục địa châu Âu, europium là một kim loại cứng được sử dụng để tạo ra ánh sáng nhìn thấy trong bóng đèn huỳnh quang compact và trong màn hình màu.
Europium phosphor giúp mang lại màu đỏ tươi cho màn hình màu và giúp thúc đẩy sự phổ biến của các thế hệ truyền hình màu đầu tiên. Một cách phù hợp, nó được sử dụng để tạo ra các dấu phốt pho đặc biệt trên các ghi chú Euro ngăn chặn việc làm giả.

10. Gadolium hoặc GV (64)

Gadolinium có các tính chất đặc biệt làm cho nó đặc biệt phù hợp với các chức năng quan trọng, chẳng hạn như che chắn trong các lò phản ứng hạt nhân và X quang neutron.
Nó có thể nhắm mục tiêu các khối u trong liệu pháp tế bào thần kinh và có thể tăng cường hình ảnh cộng hưởng từ (MRI), hỗ trợ trong cả điều trị và chẩn đoán ung thư.
X-quang và kiểm tra mật độ xương cũng có thể sử dụng gadolinium, làm cho nguyên tố đất hiếm này đóng góp chính cho các giải pháp chăm sóc sức khỏe hiện đại.

11. Terbium hoặc Tb (65)

Kim loại đất hiếm màu bạc này mềm đến mức có thể cắt bằng dao. Terbium thường được sử dụng trong ánh sáng huỳnh quang nhỏ gọn, màn hình màu và như một chất phụ gia cho nam châm đất hiếm vĩnh cửu để cho phép chúng hoạt động tốt hơn dưới nhiệt độ cao hơn.
Nó có thể được tìm thấy trong các pin nhiên liệu được thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ cao, trong một số thiết bị điện tử và trong các hệ thống sonar hải quân.

Được phát hiện vào năm 1843, terbium ở dạng hợp kim của nó có từ tính cao nhất so với bất kỳ chất nào như vậy, có nghĩa là nó thay đổi hình dạng do từ hóa nhiều hơn bất kỳ hợp kim nào khác.
Đặc tính này làm cho terbium trở thành một thành phần quan trọng của Terfenol-D, có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghệ quốc phòng và thương mại.

12. Dysprosium hoặc Dy (66)

Một loại kim loại mềm, bạc khác, dysprosium có một trong những cường độ từ tính cao nhất của các nguyên tố, chỉ tương xứng với holmi. Dysprosium thường được thêm vào nam châm đất hiếm vĩnh cửu để giúp chúng hoạt động hiệu quả hơn ở nhiệt độ cao.
Laser và ánh sáng thương mại có thể sử dụng dysprosium, cũng có thể được sử dụng để tạo ra các đĩa máy tính cứng và các thiết bị điện tử khác yêu cầu một số tính chất từ tính nhất định. Dysprosium cũng có thể được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân và các phương tiện hiện đại, tiết kiệm năng lượng.

13. Holmium hoặc Ho (67)

Holmium được phát hiện vào năm 1878 và được đặt tên theo thành phố Stockholm. Holmi có đặc tính từ tính đáng kinh ngạc.
Trong thực tế, một số từ trường được tạo ra nhân tạo mạnh nhất là kết quả của các bộ tập trung từ thông được làm bằng hợp kim holmi. Ngoài việc cung cấp màu cho khối zirconia và thủy tinh, holmi có thể được sử dụng trong thanh điều khiển hạt nhân và thiết bị vi sóng.

14. Erbium hoặc Er (68)

Một loại đất hiếm khác có ứng dụng hạt nhân, erbium có thể được tìm thấy trong các thanh điều khiển hấp thụ neutron.
Nó là thành phần chính của hệ thống thông tin sợi quang hiệu suất cao, và cũng có thể được sử dụng để làm cho thủy tinh và các vật liệu khác có màu hồng, có cả mục đích thẩm mỹ và công nghiệp. Erbium cũng có thể giúp tạo ra laser, bao gồm một số được sử dụng cho mục đích y tế.

15. Thulium hoặc Tm (69)

Một kim loại màu xám bạc, thulium là một trong những loại đất hiếm hiếm nhất.
Đồng vị của nó được sử dụng rộng rãi như là thiết bị bức xạ trong tia X di động, làm cho thulium trở thành một vật liệu rất hữu ích. Thulium cũng là một thành phần của laser hiệu quả cao với nhiều ứng dụng khác nhau trong phòng thủ, y học và khí tượng.

16. Ytterbium hoặc Yb (70)

Nguyên tố này, được đặt tên cho một ngôi làng ở Thụy Điển là nơi khám phá ra nó. Nguyên tố có một số ứng dụng quan trọng trong chăm sóc sức khỏe, bao gồm cả trong một số phương pháp điều trị ung thư.
Ytterbium cũng có thể tăng cường thép không gỉ và được sử dụng để theo dõi ảnh hưởng của động đất và vụ nổ trên mặt đất.

17. Lutetium hoặc Lu (71)

Nguyên tố đất hiếm cuối cùng (theo thứ tự số nguyên tử của chúng) có một số cách sử dụng thú vị.
Ví dụ, đồng vị lutetium có thể giúp tiết lộ tuổi của các vật phẩm cổ đại, như thiên thạch. Nó cũng có các ứng dụng liên quan đến tinh chế dầu mỏ và chụp cắt lớp phát xạ positron.
Thực nghiệm, đồng vị lutetium đã được sử dụng để nhắm mục tiêu một số loại khối u.

Nói chung, các yếu tố đất hiếm góp phần vào các công nghệ quan trọng mà chúng ta dựa vào ngày nay để đảm bảo an toàn, sức khỏe và thoải mái. Tất cả các yếu tố đất hiếm góp phần vào sự tiến bộ của các công nghệ hiện đại và cho những khám phá đầy hứa hẹn sắp tới.