Στοιχεία σπάνιας γης (LREE)

Τα ελαφρά στοιχεία των σπάνιων γαιών, οι ελαφριές σπάνιες γαίες, ή οι LREE είναι ένα υποσύνολο του σειρά λανθανιδών απο στοιχεία σπανίων γαιών, τα οποία είναι τα ίδια ένα ειδικό σύνολο μεταβατικά μέταλλα. Όπως και άλλα μέταλλα, οι ελαφρές σπάνιες γαίες έχουν λαμπερή μεταλλική εμφάνιση. Τείνουν να παράγουν έγχρωμα σύμπλοκα σε διάλυμα, να παράγουν θερμότητα και ηλεκτρισμό και να σχηματίζουν πολυάριθμες ενώσεις. Κανένα από αυτά τα στοιχεία δεν συμβαίνει σε καθαρή μορφή φυσικά. Αν και τα στοιχεία δεν είναι "σπάνια" όσον αφορά την αφθονία των στοιχείων, είναι εξαιρετικά δύσκολο να απομονωθούν μεταξύ τους. Επίσης, τα ορυκτά που φέρουν στοιχεία σπάνιων γαιών δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένα ανά τον κόσμο, επομένως τα στοιχεία είναι ασυνήθιστα στις περισσότερες χώρες και πρέπει να εισαχθούν.

Θα δείτε διαφορετικές πηγές ιστοτόπων ελαφρώς διαφορετικών καταλόγων στοιχείων που ταξινομούνται ως LREEs, αλλά το αμερικανικό Υπουργείο Ενέργειας Το Τμήμα Εσωτερικών, η Γεωλογική Έρευνα των ΗΠΑ και τα εθνικά εργαστήρια χρησιμοποιούν ένα πολύ συγκεκριμένο σύνολο κριτηρίων για την ανάθεση στοιχείων σε αυτό ομάδα.

Τα στοιχεία σπάνιων γαιών ελαφρών στοιχείων βασίζονται στη διαμόρφωση του 4f ηλεκτρόνια. Οι LREEs δεν έχουν ζεύγη ηλεκτρονίων. Αυτό κάνει την ομάδα LREE να αποτελείται από 8 στοιχεία με ατομικό αριθμό 57 (λανθάνιο, χωρίς μη ζευγαρωμένα 4f ηλεκτρόνια) μέσω ατομικού αριθμού 64 (γαδολίνιο, με 7 μη συζευγμένα 4f ηλεκτρόνια):

• λανθάνιο (Λα) - χρησιμοποιούνται σε οπτικούς φακούς υψηλής τεχνολογίας και σε επαναφορτιζόμενες μπαταρίες νικελίου-μετάλλου υδριδίου (NiMH) λανθανίου
• δημήτριο (Ce) - το 25ο πιο άφθονο στοιχείο του φλοιού της Γης (που δεν είναι καθόλου σπάνιο), που χρησιμοποιείται σε καταλυτικούς μετατροπείς και το οξείδιο ως στίλβωση
• το πρασεοδύμιο (Pr) - το οξείδιο χρησιμοποιείται ως καταλύτης στην κατασκευή πλαστικών και συνδυάζεται με οξείδιο του ζιρκονίου για την παραγωγή ενός ζωηρού κίτρινου χρωστικού που χρησιμοποιείται σε κεραμικά
• νεοδύμιο (Nd) - χρησιμοποιείται για να κάνει υπερ-ισχυρούς μαγνήτες. μαγνήτες νεοδυμίου-σιδήρου-βορίου (NeFeB) χρησιμοποιούνται για να δουν τα κινητά τηλέφωνα να δονηθούν
• προμεθίου (Μετα μεσημβριας) - χρησιμοποιείται για να δημιουργήσει μια φωσφορίζουσα χρωστική ουσία και να κάνει τον διακόπτη εκκίνησης για λαμπτήρες φθορισμού
• σαμάριο (Sm) - χρησιμοποιούνται σε μαγνήτες υψηλής αντοχής και για την κατασκευή σερβοκινητήρων
• ευρώπιο (ΕΕ) - χρησιμοποιείται για την παραγωγή φωσφορικών, κυρίως το κοκκινωπό-πορτοκαλί χρώμα των οθονών και των οθονών
• γαδολίνιο (Gd) - χρησιμοποιείται σε αντιδραστήρα για τον έλεγχο των ράβδων για τον έλεγχο της αντίδρασης σχάσης και ως παράγοντα αντίθεσης για τη βελτίωση της απεικόνισης μαγνητικού συντονισμού (MRI)

Όλα τα μέταλλα σπάνιων γαιών έχουν μεγάλη οικονομική σημασία. Υπάρχουν πολλές πρακτικές εφαρμογές των ελαφρών στοιχείων σπάνιων γαιών, όπως:

• λέιζερ
• μαγνήτες
• φωσφόρους
• φωτεινά χρώματα
• καταλύτες
• μεταλλουργία
• υπεραγωγούς
• Αισθητήρες
• οθόνες επίπεδης οθόνης
• ιατρικούς ιχνηθέτες
• μικρόφωνα και ηχεία
• Επαναφορτιζομενες ΜΠΑΤΑΡΙΕΣ
• οπτικές ίνες
• πολλών αμυντικών εφαρμογών

ο στοιχείο σκάνδιο θεωρείται ένα από τα στοιχεία της σπάνιας γης. Αν και είναι η ελαφρύτερη από τις σπάνιες γαίες, με ατομικό αριθμό 21, δεν είναι ταξινομημένο ως ελαφρύ μέταλλο σπάνιας γαίας. Γιατί είναι αυτό? Βασικά, είναι επειδή ένα άτομο σκάνδιο δεν έχει διάταξη ηλεκτρονίων συγκρίσιμη με αυτή των ελαφρών σπάνιων γαιών. Όπως και άλλες σπάνιες γαίες, το σκάνδιο συνήθως υπάρχει σε τρισθενή κατάσταση, αλλά οι χημικές και φυσικές ιδιότητές του δεν δικαιολογούν την ομαδοποίησή του ούτε με τις ελαφρές σπάνιες γαίες ούτε με τις βαριές σπάνιες γαίες. Δεν υπάρχουν μεσαίες σπάνιες γαίες ή άλλη ταξινόμηση, επομένως το σκάνδιο είναι από μόνη της μια τάξη.