Hvad er sjældne jordarters elementer - og hvad har de at gøre med miljøet?

Sjældne jordarter får ingen respekt. Fast i bunden af ​​elementernes periodiske system, og givet uudtalelige navne som praseodym og ytterbium, de har ikke i nærheden af ​​den glamour og popularitet, at ilt, nitrogen, carbon og de andre chart-toppers gør. Pokker, selv zirkonium-bruges til at skabe den ofte hånet cubic zirconia diamantsimulator-klarer sig bedre end de sjældne jordarter. Ironien ved alt dette er, at de fleste mennesker dagligt bruger produkter fremstillet med sjældne jordarter. Faktisk, man kan sige, at vi ikke ville kunne leve uden dem, som de findes i de fleste højteknologiske gadgets:mobiltelefoner, computere, iPods og mere.

Og hvad så, Nemlig, er disse ting? Der er 17 sjældne jordartselementer, efter en almindeligt accepteret definition, som alle udviser lignende kemiske egenskaber:grundstofferne i lanthanidserien - lanthan, cerium, praseodym, neodym, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium og lutetium - plus yttrium og scandium, klassificeret som "overgangsmetaller" [kilde:Parlamentets huse]. (Imidlertid, nogle forskere kan udelukke scandium, eller både scandium og yttrium, fra gruppering af sjældne jordarter, afhængigt af hvor ens de føler, de to elementer er til lanthaniderne.) Disse elementer, også kaldet sjældne jordartsmetaller, blev opdaget i 1787 af kemiker løjtnant Carl Axel Arrhenius, efter han fandt en mærkeligt tung, sort sten i et stenbrud i Ytterby, Sverige, som han kaldte ytterbite [kilder:Vanderkrogt, Tænk Global Green].

Disse metaller er ikke rigtig sjældne - de findes i overflod verden over. Folk betragter dem som sjældne, selvom, fordi de er spredt i små stykker over hele planeten, ikke samlet i vener, som kobber. Rent faktisk, de findes i klynger - men med andre sjældne jordarter, ikke kun deres særlige slags. Det betyder, at de skal høstes, derefter adskilt i hvert enkelt element, hvilket er svært og dyrt. Faktisk, da elementerne oprindeligt blev opdaget, og forskere var ikke sikre på, hvad de skulle gøre med dem endnu, de blev mined sammen som en gruppe. Denne blanding af elementer blev kaldt "mischmetal" [kilde:Popular Mechanics]. Virkelig.

I årtier, forskere nudlede over disse elementer, til sidst realisere deres store potentiale. For én ting, sjældne jordarter har vidunderlige magnetiske og ledende egenskaber, giver os mulighed for at krympe vores techie -enheder. Husk Sony Walkman fra 1970’erne, den første bærbare musik enhed? Denne kompakte afspiller blev muliggjort dels fordi den indeholdt en lille, stærk magnet fremstillet af samarium. I dag, samarium-baserede magneter er blevet erstattet af endnu mindre, stærkere neodym -dem - derfor Walkman's lille efterkommer, iPod [kilde:Popular Mechanics, Lynas Corp.]. Sjældne jordarter skinner også på forsvarsarenaen, hvor de bruges til at skabe alt fra nattsynsbriller til præcisionsstyrede våben.

USA førte engang verden inden for behandling af sjældne jordarter, men i dag tilhører denne sondring Kina, som nød godt af statstilskud i 1980'erne og 1990'erne, der gjorde det muligt for dem at oversvømme det internationale marked med billige sjældne jordarter. Efterhånden som Kinas eget behov for dem er vokset, imidlertid, de sælger ikke så meget til resten af ​​verden, og mangel er truende. USA har genstartet sit tidligere produktionsanlæg, og til sidst muligvis igen kan dække sit eget forbrug af sjældne jordartsmetaller [kilde:National Geographic].

Sjældne jordarter:Grøn eller ikke-for-grøn?

Det er fantastisk at skrumpe vores højteknologiske legetøj ved hjælp af sjældne jordarter, men de har andre vigtige anvendelser, især med hensyn til miljøet. Metallerne bruges til at skabe mange "grønne" emner, herunder hybridbiler, luftforureningskontrol, LED -pærer og vindmøller.

Specifikt, magneter fremstillet af sjældne jordarter bruges i vindmøller og relaterede genstande som generatorer, gør dem stærke og magtfulde, men let og effektiv. Genopladelige batterier, som driver alt fra bittesmå e-læsere til de tunge hybridbiler nævnt ovenfor, brug også disse elementer, især lanthan. Hver Toyota Prius, for eksempel, bærer 4,5 kg lanthan i sit "nikkel-metalhydrid" -batteri. (Gæt hvad den "metal" del af navnet refererer til? Lanthanum, selvfølgelig [kilde:Popular Mechanics].)

Selvfølgelig, sjældne jordarter er ikke perfekte. Alle sjældne jordmalme indeholder uran og thorium - radioaktive elementer, der bliver til affaldsprodukter, når de udvindes, og skal bortskaffes omhyggeligt. Det kræver også flere kemikalier at adskille uran og thorium, end det gør for at adskille uædle metaller som kobber, zink og bly, hvilket ikke er godt for miljøet [kilde:Think Global Green].

I Kina og andre steder, slap lovgivning og ulovlig minedrift af sjældne jordartsmetaller har resulteret i forurenet jord og vand og endda forgiftet lokale indbyggere, hvilket naturligvis er et stort spørgsmål [kilde:Parlamentets huse]. Mineprocessen bruger meget energi, også, og kan forårsage nedbrydning af jorden og erosion. Og endelig, mange højteknologiske gadgets lavet med sjældne jordarter lægges på lossepladser, når de ikke længere er nyttige, og forskere ved endnu ikke, om over tid, de sjældne jordarter vil blive frigivet tilbage i miljøet - og i så fald hvad det kan betyde for vores planet [kilde:Parlamentets huse, Smith].

Ultimativt, selvom, produktionen af ​​sjældne jordarter fortsætter med at stige, foreslår, at i hvert fald for nu, deres utallige miljømæssige og samfundsmæssige fordele opvejer omkostningerne. Så det ser ud til, at disse elementer er kommet for at blive - i hvert fald indtil det næstbedste bliver opdaget.

Forfatterens note:Hvad er sjældne jordartselementer, og hvad har de at gøre med miljøet?

Jeg indrømmer det:Jeg hader videnskab. (Også matematik hvis du skal vide det.) Så dette emne var i første omgang ikke spændende for mig. Indtil jeg indså, at det betød, at jeg endelig havde noget videnskabeligt at diskutere med min ældre datter, der lige er færdiguddannet med en B.S. i kemi. Min datter kendte de sjældne jordartselementer, og hjalp mig til fuldt ud at forstå, hvad de handler om. Det personlige præg gjorde emnet meget mere interessant for mig, og jeg håber, at interessen afspejles i denne artikel.

relaterede artikler

• Sådan fungerer uranminedrift
• 10 Utrolige vindkraftfakta
• Sådan fungerer genbrug
• Ultimate Quiz for alternativ energi
• Sådan fungerer Smart Grid
• 10 skøre former for alternativ energi

Kilder

• Kemiske elementer. "Periodisk tabel:Sjælden jord." (2. april kl. 2012) http://www.chemicalelements.com/groups/rareearth.html
• Cohen, Dave. "De sjældne jordarters elementer kriser." Energibulletin. 31. august kl. 2010. (3. april, kl. 2012) http://www.energybulletin.net/stories/2010-08-31/rare-earth-elements-crisis
• Colorado Rare Earths Inc. "Hvad er sjældne jordarter?" (5. april kl. 2012) http://www.coloradorareearth.com/what_are_rare_earths_elements.htm
• Folger, Tim. "Sjældne jordarter." National geografi. Juni 2011. (2. april, 2012) http://ngm.nationalgeographic.com/2011/06/rare-earth-elements/folger-text
• Geologi. "REE - Rare Earth Elements og deres anvendelser." (2. april kl. 2012) http://geology.com/articles/rare-earth-elements/
• Parlamentets huse. "Sjældne jordmetaller." (5. april kl. 2012) www.parliament.uk/briefing-papers/POST-PN-368.pdf
• Koerth-Baker, Maggie. "4 sjældne jordarter, der kun bliver vigtigere." Populær mekanik. (2. april kl. 2012) http://www.popularmechanics.com/technology/engineering/news/important-rare-earth-elements#slide-1
• Laskow, Sarah. "The Next Great Resource Rush:Rare Earth Metals." Godt miljø. 6. juli kl. 2011. (3. april, 2012) http://www.good.is/post/the-next-great-resource-rush-rare-earth-metals/
• Levkowitz, Lee og Nathan Beauchamp-Mustafaga. "Kinas sjældne jordindustri og dens rolle på det internationale marked." 3. november kl. 2010. (2. april, kl. 2012) http://www.uscc.gov/researchpapers/2011/RareEarthsBackgrounderFINAL.pdf
• Los Alamos nationale laboratorium. "Periodisk elementtabel:LANL." (3. april kl. 2012) http://periodic.lanl.gov/index.shtml
• Lynas Corp. "iPods og MP3 -afspillere." (5. april kl. 2012) http://www.lynascorp.com/application.asp?category_id=1&page_id=7&app_id=7
• Smith, S.C. "Beskidt, farligt og ødelæggende - elementerne i et teknologisk boom. "The Guardian. 26. september, 2011. (3. april, 2012) http://www.guardian.co.uk/commentisfree/2011/sep/26/rare-earth-metals-technology-boom
• Tasman Metaller. "Hvad er sjældne jordarter?" (2. april kl. 2012) http://www.tasmanmetals.com/s/RareEarth.asp
• Tænk Global Green. "Sjældne jordarters metaller." (3. april kl. 2012) http://www.thinkglobalgreen.org/rare-earthmetals.html
• ThinkQuest. "Medieafspillere." (12. april kl. 2012) http://library.thinkquest.org/08aug/01589/mediaplayers_history.html
• Vanderkrogt. "Yttrium." (12. april kl. 2012) http://www.vanderkrogt.net/elements/element.php?sym=Y