Ugrás a tartalomhoz

Ritkaföldfémek

Ellenőrzött
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
 Ehhez a szócikkhez további forrásmegjelölések, lábjegyzetek szükségesek az ellenőrizhetőség érdekében.
Emiatt nem tudjuk közvetlenül ellenőrizni, hogy a szócikkben szereplő állítások helytállóak-e. Segíts a szócikk fejlesztésében további megbízható források hozzáadásával.

A ritkaföldfémek a periódusos rendszer elemeinek egy sajátos csoportját alkotják. A lantanoidák 15 elemből álló csoportját a szkandiummal és az ittriummal kiegészítve együtt nevezik ritkaföldfémeknek. Utóbbi kettőt azért sorolják ebbe a csoportba, mert jellemzően ugyanazokban az ércekben fordulnak elő, mint a lantanoidák, és hasonlóak a kémiai tulajdonságaik is.

Nevükkel ellentétben (a radioaktív prométium kivételével) viszonylag nagy mennyiségben fordulnak elő a földkéregben: a cérium például a 25. leggyakoribb elem (68 ppm-es mennyisége a rézéhez hasonló). Geokémiai tulajdonságaik miatt azonban általában elszórtan fordulnak elő, ritkán találhatók meg koncentrált és gazdaságosan kitermelhető ritkaföldfém-ásvány formájában. Ezeknek az ásványoknak a ritkasága miatt kapták nevüket.

Az első ilyen ásvány, amelyet felfedeztek, a gadolinit volt, amely cériumból, ittriumból, vasból, szilíciumból és más elemekből áll. Ezt az ásványt a svédországi Ytterby környékén találták meg, ezért több ritkaföldfém neve is erre a helyre vezethető vissza.

Tagjai

[szerkesztés]

A ritkaföldfémek közé tartozik a Szkandium és az Ittrium valamint a 15 lantanoida.

Ritkaföldfémek a periódusos rendszerben
Nagyítás
Ritkaföldfémek a periódusos rendszerben
Az összes lantanoida (a radioaktív prométium kivételével)
Ritkaföldfém ásványok Baotouból, Geológiai kiállítás Hohhotban, Belső-Mongóliában, Kínában
Rendszám Vegyjel Név Felfedezési év Felfedező Felfedezési hely
21 Sc Szkandium 1879 Lars Fredrik Nilson Svédország
39 Y Ittrium 1794 Johan Gadolin Svédország
57 La Lantán 1838 Carl Gustaf Mosander Svédország
58 Ce Cérium 1803 Jacob Berzelius és mások Svédország
59 Pr Prazeodímium 1885 Carl Auer von Welsbach Ausztria
60 Nd Neodímium 1885 Carl Auer von Welsbach Ausztria
61 Pm Prométium 1945 Jacob A. Marinsky USA
62 Sm Szamárium 1879 Paul Émile Lecoq de Boisbaudran Franciaország
63 Eu Európium 1901 Eugène-Anatole Demarçay Franciaország
64 Gd Gadolínium 1880 Jean Charles Galissard de Marignac Svédország
65 Tb Terbium 1843 Carl Gustaf Mosander Svédország
66 Dy Diszprózium 1886 Paul Émile Lecoq de Boisbaudran Franciaország
67 Ho Holmium 1878 Jacques-Louis Soret és mások Svédország
68 Er Erbium 1842 Carl Gustaf Mosander Svédország
69 Tm Túlium 1879 Per Teodor Cleve Svédország
70 Yb Itterbium 1878 Jean Charles Galissard de Marignac Svédország
71 Lu Lutécium 1907 Georges Urbain és mások Franciaország

Könnyű-nehéz osztályozás

[szerkesztés]

A ritkaföldfém-elemek osztályozása ellentmondásos a szerzők között.[1] A ritkaföldfémek közötti legáltalánosabb megkülönböztetést a rendszámok jelzik. Az alacsony rendszámúakat könnyű ritkaföldfém-elemeknek (LREE), a nagy rendszámúakat nehéz ritkaföldfém-elemeknek (HREE), a közöttük lévőket pedig általában közép vagy közepes ritkaföldfém-elemeknek (MREE) nevezik.[2] Általában az 57–61-es rendszámú elemeket (Lanthanum-Prometium) könnyűnek, míg azokat, amelyekben a rendszám 62 vagy nagyobb, nehéz ritkaföldfémeknek sorolják be.[3]

Tudományos jelentőségük

[szerkesztés]

Szerepük a magmás kőzetek vizsgálatában

[szerkesztés]

A ritkaföldfémek sajátos szerepet játszanak a magmás kőzetek kialakulási folyamataiban. Ionrádiuszuk miatt csaknem egységesen a legutoljára kristályosodó és a legelsőként megolvadó komponensben halmozódnak föl. Magmás kőzetek parciális olvadása idején ezért a parciális olvadék mennyiségét, a parciális olvadás fokát a ritkaföldfémek mennyisége alapján lehet meghatározni.

Szerepük a holdi magmás kőzettanban

[szerkesztés]

Egyedül az európium az, amely ionrádiusza alapján a kalciumot tudja helyettesíteni. Ezért a földpátokban mindig található valamennyi európium is.

A holdi kőzetek ritkaföldfém-tartalmát mérve megfigyelték, hogy a holdi anortozitok egységesen jelentős mértékben földúsultak európiumban a többi ritkaföldfémhez képest. A holdi köpenyből parciális olvadással származtatható bazaltok viszont többnyire jelentős mértékben elszegényedtek európiumban.

Az egységes holdi európium anomália volt az egyik fontos igazolása annak a feltételezésnek, hogy a holdi anortozitos kéreg a korai holdi magma óceánból kivált kőzetcsoport.

Szerepük az égitestek differenciálódási fokának összehasonlításában

[szerkesztés]
Négy ritkaföldfém (RFF) gyakorisági diagram négy különböző méretű égitestről: a kondritos kisbolygó bazaltjaitól, a Hold kőzeteitől, a Föld néhány kőzetétől (szentbékkállai sorozat) és a Mars néhány meteoritjétől.

Az bolygótestek méretük szerint különböző mértékben alakultak át. A nagyobb méretű kisbolygók már övekre differenciálódtak, ahogyan azt a kondritok fejlődésénél láthatjuk. A kisbolygókat elsősorban a rövid felezési idejű radioaktív elemek melegítették föl. A nagyobb méretű égitestek belső fűtésére a radioaktív elemek nagyobb mennyisége állt rendelkezésre és tömegük is nagyobb. A nagyobb égitestek ezért differenciáltabbak. Mindezt röviden szemlélteti a bolygótestek kőzeteiből vett RFF diagram.

A jobb oldali ábra négy ritkaföldfém (RFF) gyakorisági diagramot mutat be négy különböző méretű égitestről (a méréseket a kondritos értékekre normálják). Balról jobbra a kondritos kisbolygó bazaltjai, a Hold kőzetei, a Föld néhány kőzete (szentbékkállai sorozat) és a Mars néhány meteoritje szerepel a négy oszlopban. A legdifferenciáltabb folyamatok a földi bazaltokat jellemzik, mert egy feltételezett kondritos kezdeti értékről (az 1-es vonal magasságában) parciális olvadással fölfelé is, és lefelé is igen változatos kőzettípusokat hoztak létre. Ezen a diagramon a Mars kőzetei még jobbára az ősi differenciálatlanságot mutatják. Az s-sel jelölt shergottitok RFF gyakorisága a holdi Apolló 12 és 15 bazaltok magasságába esik. Az ALHA 84001 (marsi meteorit) is ősi RFF gyakoriságot mutat.

Kitermelésük

[szerkesztés]

1948-ig a világ ritkaföldfémeinek nagy részét indiai és brazil telepekről szerezték be. Az 1950-es évekig Dél-Afrika lett a világ egyik ritkaföldfém-forrása, a Nyugat-Fokföld tartományban található Steenkampskraal bánya révén.[4] Az 1960-as évektől az 1980-as évekig a kaliforniai Mountain Pass ritkaföldfém-bánya az Egyesült Államokat a világ egyik vezető kitermelőjévé tette. Az indiai, brazíliai és dél-afrikai lelőhelyek ma is termelnek ritkaföldfém-koncentrátumokat, de ezek ma már jelentéktelenek a kínai kitermelés mértéke mellett.

2017-ben Kína adta a világ ritkaföldfém-kitermelésének 81%-át, főként Belső-Mongóliában.[5] [6] 2017-ben Ausztrália volt a második és egyetlen jelentős kitermelő a világ termelésének 15%-ával.[7] A világ összes nehéz ritkaföldfémje (például a diszprózium) kínai ritkaföldfém-bányákból származik, mint például a Bayan Obo bánya.[8]

A mianmari Kachin állam a világ egyik jelentős ritkaföldfém-forrása.[9] Mianmarban viszont polgárháború van, így a kitermelés és elszállítás időnként akadályozott.

Az asuztráliai Browns Range bánya a 2010-es évek végén fejlesztés alatt áll, és Kínán kívül az első jelentős diszprózium-forrássá válhat.[10]

2022-ben Svédországban, 2024-ben Norvégiában fedeztek fel új jelentős ritkaföldfém-lelőhelyet, de ezek kitermelése csak jónéhány év múlva kezdődhet.[11][12]

2025 tavaszán Kazahsztán minisztériuma bejelentette, hogy felfedezték a ritkaföldfémek egy nagy lelőhelyét, amely a Karaganda régióban található és (előzetes becslések szerint) kb. 1 millió tonna cérumot, lantánt, neodímiumot és ittriumot tartalmaz.[13][14]

Kitermelés és készletek (tonnában REO - Rare Earth Oxide) [15]
ország 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 Készletek

(2020)

 Kína 130 000 105 000 100 000 95 000 95 000 105 000 105 000 105 000 120 000 132 000 140 000 168 000   44 000 000
 USA 0 0 800 5500 700 4100 0 0 18 000 26 000 39 000 42 000 1 400 000
 Ausztrália 0 2200 3200 2000 2500 10 000 14 000 20 000 21 000 21 000 21 000 24 000 becslés 4 000 000
Thaiföld N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. 800 1600 1000 1800 3600 8200 becslés N. A.
Madagaszkár N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. 2000 4000 2800 6800 becslés N. A.
India 2800 2800 2900 2900 3000 N. A. 1700 1500 2900 3000 2900 2900 becslés 6 900 000
Oroszország N. A. N. A. N. A. 2500 2500 2500 3000 3000 2700 2700 2700 2600 becslés 21 000 000
Brazília 550 250 140 330 N. A. N. A. 1100 2000 1100 1000 600 500 21 000 000
Vietnam N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. 300 100 920 920 700 400 becslés 22 000 000
Burundi N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. 630 200 300 200 becslés N. A.
Malaysia 30 280 100 180 200 200 300 300 0 0 0 N. A. N. A.
Mianmar N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. 19 000 25 000 31 000 N. A. N. A.
Kanada N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. 0 830 000
Grönland N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. 0 1 500 000
Dél-Afrika N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. 0 790 000
Tanzánia N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. 0 890 000
Más országok N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. N. A. 60 66 100 60 280 000
Összesen (kerekítve) 133 000 111 000 110 000 111 000 110 000 124 000 126 000 130 000 190 000 220 000 240 000 290 000 120 000 000

Gazdasági szerepük

[szerkesztés]

A ritkaföldfémek szerepe a gazdaságban a tiszta energiára történő átállás miatt (elektromos autók, szélturbinák stb.) egyre növekszik. A high-tech ipari termékekben, a rádióelektronikában, a műszergyártásban, a nukleáris technológiában, a gépészetben, a vegyiparban, a kohászatban is használják. A ritkaföldfémek és vegyületeik nagy jelentőséget kaptak a vegyiparban, például a pigmentek, lakkok és festékek gyártásában , valamint az olajiparban katalizátorként. Egyes robbanóanyagok, speciális acélok és ötvözetek gyártásában is szerepet kapnak.

Nagy teljesítményű állandó mágnesek létrehozásában is fontosak. Ezekre az erős mágnesekre nagy a kereslet például az UAV-k elektromos motorjainak gyártásában is.[16]

A kerámia előállítása és az üvegpolírozás szintén fő felhasználási terület.[17] Az La, Ce, Nd, Pr-t széles körben használják az üvegiparban oxidok és egyéb vegyületek formájában. Ezek az elemek növelik az üveg átlátszóságát.

A ritkaföldfémek árai jelentősen eltérnek, mivel mindegyiket különböző iparágakban használják.[16] 2024-ben a legdrágább ritkaföldfém a szkandium.[16] Az alumínium-szkandium ötvözetek keresettek a repülőgépiparban,[18] a szkandiumvegyületeket pedig lézerek, atomerőművek magnetohidrodinamikus generátorai, napelemek és röntgentükrök gyártásához használják.[16]

Z (rendszám) vegyjel név etimológia felhasználás
21 Sc szkandium latin Skandiából " Skandináviából " , ahol az első ércet fedezték fel Stadionvilágítás, üzemanyagcellák, versenykerékpárok, röntgentechnika, lézer, fogászat, repülőgépipar
39 Y ittrium a ritkaföldfém-érc felfedezésének helye után, Ytterby közelében, Svédországban Fénycsövek, LCD és plazma képernyők, LED-ek, üzemanyagcellák, Nd:YAG lézerek, szupravezetés
57 La lantán a görög lanthanein szóból Nikkel - fémhidrid akkumulátorok, katalizátorok, részecskeszűrők, üzemanyagcellák, magas törésmutatójú üvegek
58 Ce cérium a Ceres törpebolygó után autókatalizátorok, koromrészecskeszűrők, ultraibolya sugárzás elleni védőszemüvegek, polírozószerek, szilárdságnövelés, korrózióvédelem
59 Pr prazeodímium Állandó mágnesek, repülőgép-hajtóművek, villanymotorok, üveg- és zománcfestékek
60 Nd neodímium Állandó mágnesek (pl. villanymotorokban, szélturbinákban, mágneses rezonancia képalkotásban, merevlemezekben), üvegek, lézerek, CD-lejátszók
61 PM prométium Prométheuszról, a görög mitológia titánjáról űrszondákban és műholdakban (radioaktív elem)
62 Sm szamárium a szamarszkit ásvány után, amely Vaszilij Szamarszkij bányamérnökről kapta a nevét Állandó mágnesek (diktafonokban, fejhallgatókban, merevlemez-meghajtókban), repülőgépipar, szemüveg, lézer, gyógyászat
63 Eu európium az americiumon kívül az egyetlen kontinensről elnevezett elem LED-ek, fénycsövek, plazmatévék (piros fénycső)
64 Gd gadolínium Johan Gadolin (1760–1852) Kontrasztanyagok (mágneses rezonancia képalkotás), radarképernyők (zöld foszfor), atomerőművi fűtőelemek, kohászat
65 Tb terbium Fluoreszkáló anyagok, állandó mágnesek
66 Dy diszprózium görögül δυσπρόσιτος „hozzáférhetetlen” Állandó mágnesek (pl. szélturbinák), ​​fluoreszkáló anyagok, lézerek, atomreaktorok
67 Ho holmium stockholmi (lat. Holmia ) vagy Holmberg kémikus Nagy teljesítményű mágnesek, lézersebészet, atomreaktorok, mikrohullámú eszközök
68 Er erbium Lézer (orvosi), optikai kábel
69 Tm túlium Thulébe, mitikus sziget a világ szélén Fénycsövek, röntgentechnika, televíziók, meteorológiai eszközök
70 Yb itterbium Ytterby svéd neve után Infravörös lézerek, kémiai redukálószerek
71 Lu lutécium Párizs római neve után Lutetia Pozitronemissziós tomográfia, kőolajfinomítás

Környezeti hatás

[szerkesztés]

Az ilyen fémeket elsősorban azért nevezik ritkaföldfémeknek, mert tiszta formában szinte soha nem találhatók meg a természetben. Általában más elemekkel kevert ásványokban találhatók, amelyektől meglehetősen nehéz elválasztani őket.[16] A ritkaföldfémek kinyeréséhez és finomításához sok erős oldószert és savat használnak, ami számos mérgező anyag felszabadulását eredményezi. Ezentúl nagy mennyiségű vizet és energiát igényel a folyamat, mivel legtöbbször magas hőmérsékleten végzik azt.

Egy tonna ritkaföldfém oxid kinyeréséhez hét-nyolc tonna ammónium-szulfátra van szükség. Baotouban, Kína legnagyobb termelőhelyén egy 10 km²-es mesterséges tóban tárolják a mérgező szennyvizet, amelynek túlfolyása a Sárga-folyóba kerül.

A Baotou melletti belső-mongol falvakban mért radioaktív szennyezés a normál szint 32-szerese (Csernobilban a normál szint 14-szerese). A kitermelési helyek körüli állatvilág gyakran elpusztul, a mezőgazdasági betakarítás meghiúsul, és az emberek rákban szenvednek. Ezek közé tartozik a hasnyálmirigyrák, a tüdőrák és a leukémia.[19]

Fordítás

[szerkesztés]
  • Ez a szócikk részben vagy egészben a Rare earth element című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Jegyzetek

[szerkesztés]
  1. ↑ Zepf, Volker. Rare earth elements: a new approach to the nexus of supply, demand and use: exemplified along the use of neodymium in permanent magnets (angol nyelven). Berlin; London: Springer (2013. április 18.). ISBN 978-3-642-35458-8 
  2. ↑ Rollinson, Hugh R.. Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. Harlow, Essex, England: Longman Scientific & Technical (1993. április 18.). ISBN 978-0-582-06701-1. OCLC 27937350 
  3. ↑ Brownlow, Arthur H. Geochemistry. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall (1996. április 18.). ISBN 978-0-13-398272-5. OCLC 33044175 
  4. ↑ Rose: Rare Earths of the Grenville Sub-Province, Ontario and Quebec. Geological Survey of Canada, 1960. február 4. (Hozzáférés: 2018. május 18.)
  5. ↑ Haxel G.: Rare Earth Elements—Critical Resources for High Technology. United States Geological Survey, 2002 [2010. december 14-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2012. március 13.) „However, in contrast to ordinary base and precious metals, REE have very little tendency to become concentrated in exploitable ore deposits. Consequently, most of the world's supply of REE comes from only a handful of sources, almost entirely as a byproduct of mining other elements in commercially exploitable concentrations they occur alongside.”
  6. ↑ China's Rare Earth Dominance, Wikinvest.
  7. ↑ Gambogi, Joseph. Rare Earths, Mineral Commodity Summaries. U.S. Geological Survey, 132–133. o. (2018. január 1.). Hozzáférés ideje: 2018. február 14. 
  8. ↑ Chao E. C. T., Back J. M., Minkin J., Tatsumoto M., Junwen W., Conrad J. E., McKee E. H., Zonglin H., Qingrun M. "Sedimentary carbonate‐hosted giant Bayan Obo REE‐Fe‐Nb ore deposit of Inner Mongolia, China; a cornerstone example for giant polymetallic ore deposits of hydrothermal origin" Archiválva 2022. január 20-i dátummal a Wayback Machine-ben..
  9. ↑ New evidence shows massive and rapid expansion of illicit rare earths industry in Myanmar, fuelling human rights abuses, environmental destruction and funding military-linked militias (angol nyelven). Global Witness , 2022. augusztus 9. (Hozzáférés: 2023. március 27.)
  10. ↑ Overview. Northern Minerals Limited. [2020. augusztus 6-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2018. április 21.)
  11. ↑ Jelentős ritkaföldfém-lelőhelyet talált egy svéd bányászati vállalat, és ez segíthet a Kínától való függetlenedésben (Hvg.hu, Hozzáférés: 2024-07-06)
  12. ↑ Norvégiában megtalálták Európa legnagyobb ritkaföldfém-lelőhelyét (Hvg.hu, 2024-06-12. Hozzáférés: 2024-07-06)
  13. ↑ В Караганде обнаружили крупнейшее месторождение редкоземельных элементов. Economist.kg , 2025. április 10. (Hozzáférés: 2025. április 12.)
  14. ↑ Уникальное месторождение редкоземельных элементов открыли в Карагандинской области. «Inbusiness.kz» , 2025. április 2. (Hozzáférés: 2025. április 12.)
  15. ↑ USGS Minerals Information: Mineral Commodity Summaries, Rare Earths, 29. Mar. 2023
  16. ↑ a b c d e Большая гонка: зачем Россия вкладывает миллиарды в нерентабельные редкие металлы. Forbes.ru, 2024. július 17. (Hozzáférés: 2025. április 16.)
  17. ↑ "Mineral Commodity Summaries 2019". Mineral Commodity Summaries. 2019. p. 132. doi:10.3133/70202434. S2CID 239335855
  18. ↑ Harc a technológiai fémekért - mire kell a 17 ritkaföldfém? (magyar nyelven). ComputerTrends. (Hozzáférés: 2025. április 16.)
  19. ↑ En Chine, les terres rares tuent des villages, 2012.

További információk

[szerkesztés]
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=Ritkaföldfémek&oldid=28052773”