希土類元素とは何ですか?そしてそれらは環境と何の関係がありますか?

2012-04-16
周期表のランタニド系列の元素は希土類元素と見なされます。より多くの緑の科学の写真を参照してください。

希土類は尊重されません。元素の周期表の下部近くに立ち往生し、プラセオジムやイッテルビウムのような発音できない名前が付けられているため、酸素、窒素、炭素、その他のチャートトッパーのような魅力と人気にはほど遠いです。ちなみに、よく嘲笑される立方晶ジルコニアダイヤモンド類似石を作成するために使用されるジルコニウムでさえ、希土類よりもはるかに優れています。皮肉なことに、ほとんどの人が希土類で作られた製品を毎日使用しています。実際、携帯電話、コンピューター、 iPodなど、ほとんどのハイテクガジェットに搭載されているため、これらがないと生きていけないと言えます。

それで、正確には、これらのものは何ですか?広く受け入れられている定義によれば、17の希土類元素があり、それらはすべて同様の化学的特性を示します:ランタンシリーズの元素-ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム-さらにイットリウムとスカンジウム、「遷移金属」として分類[出典:国会議事堂]。(ただし、一部の科学者は、これら2つの元素がランタニドとどの程度類似していると感じるかに応じて、希土類のグループからスカンジウム、またはスカンジウムとイットリウムの両方を除外する場合があります。)これらの元素は、希土類金属とも呼ばれ、1787年に発見されました。化学者のカール・アクセル・アレニウス中尉は、スウェーデンのイッテルビーの採石場で奇妙に重い黒い岩を見つけた後、イッテルビーと名付けました[出典:Vanderkrogt、ThinkGlobalGreen ]。

これらの金属は本当に珍しいものではありません-それらは世界中で豊富に見られます。しかし、人々はそれらを珍しいと考えています。なぜなら、それらは地球全体に小さな断片で散らばっていて、銅のように静脈に集まっていないからです。実際、それらはクラスターで発見されますが、特定の種類だけでなく、他の希土類とともに発見されます。これは、それらを収穫してから、それぞれの単一の要素に分離する必要があることを意味します。これは困難で費用がかかります。実際、元素が最初に発見され、科学者がそれらをどうするかまだわからなかったとき、それらはグループとして一緒に採掘されました。この要素のミッシュマッシュは「ミッシュメタル」と呼ばれていました[出典:ポピュラーメカニクス]。本当に。

何十年もの間、科学者たちはこれらの要素に夢中になり、最終的には彼らの大きな可能性に気づきました。一つには、希土類は素晴らしい磁気と導電性を持っており、技術的なデバイスを縮小することができます。最初のポータブル音楽デバイスである1970年代のソニーウォークマンを覚えていますか?そのコンパクトなプレーヤーは、サマリウムで作られた小さくて強い磁石が含まれていたこともあり、可能になりました。今日、サマリウムベースの磁石は、さらに小さく、より強力なネオジムのものに置き換えられています。したがって、ウォークマンの小さな子孫であるiPod [出典:Popular Mechanics、LynasCorp. ]。希土類は、暗視ゴーグルから精密誘導兵器まであらゆるものを作成するために使用される防衛分野でも輝いています。

米国はかつて希土類処理で世界をリードしていましたが、今日ではその区別は中国に属しています。中国は1980年代と1990年代に政府の補助金の恩恵を受け、安価な希土類で国際市場を氾濫させました。しかし、中国自身のニーズが高まるにつれ、世界への販売はそれほど多くなく、不足が迫っています。米国は以前の生産施設を再開し、最終的には希土類金属の自国の消費を再びカバーできるようになる可能性があります[出典:ナショナルジオグラフィック]。

希土類:緑か緑すぎないか?

希土類を使用してハイテク玩具を縮小することは素晴らしいことですが、特に環境に関しては、他にも重要な用途があります。これらの金属は、ハイブリッド車、大気汚染防止装置、LED電球風力タービンなど、数多くの「グリーン」アイテムの作成に使用されています。

具体的には、希土類から作られた磁石が風力タービンや発電機などの関連アイテムに使用されており、強力で強力でありながら、軽量で効率的です。小型の電子書籍リーダーから上記の大型ハイブリッド車まで、あらゆるものに電力を供給する充電式バッテリーも、これらの要素、特にランタンを使用しています。たとえば、すべてのトヨタプリウスは、「ニッケル水素」バッテリーに10ポンド(4.5キログラム)のランタンを搭載しています。(名前の「金属」の部分が何を指しているのか推測しますか?もちろん、ランタン[出典:ポピュラーメカニクス]。)

もちろん、希土類は完璧ではありません。すべての希土類鉱石にはウランとトリウムが含まれています。放射性元素は採掘時に廃棄物となるため、慎重に処分する必要があります。また、ウランとトリウムを分離するには、銅、亜鉛、鉛などの卑金属を分離するよりも多くの化学物質が必要ですが、これは環境に良くありません[出典:ThinkGlobalGreen ]。

中国やその他の地域では、規制の緩みや希土類金属の違法採掘により、土地や水が汚染され、地元住民が毒殺されています。これは明らかに大きな問題です[出典:国会議事堂]。採掘プロセスも多くのエネルギーを使用し、表土の劣化と侵食を引き起こす可能性があります。そして最後に、希土類で作られた多くのハイテクガジェットは、役に立たなくなったときに埋め立て地に捨てられます。研究者は、時間の経過とともに希土類が環境に放出されるかどうか、そしてそれで、それが私たちの惑星にとって何を意味するのか[出典:国会議事堂、スミス]。

しかし、最終的には、希土類の生産は増加し続けており、少なくとも今のところ、それらの無数の環境的および社会的利益がコストを上回っていることを示唆しています。したがって、これらの要素は、少なくとも次善の策が発見されるまで、ここにとどまっているように見えます。

著者のメモ:希土類元素とは何ですか、そしてそれらは環境と何の関係がありますか?

私はそれを認めます:私は科学が嫌いです。(数学も、あなたが知っている必要があるなら。)それで、このトピックは最初私をわくわくさせませんでした。それが意味することに気付くまで、私はついに科学の何かを手に入れました。化学の理学士号を取得したばかりの長女と話し合うことができました。私の娘は希土類元素に精通していて、それらが何であるかを完全に理解するのを助けてくれました。その個人的な感触は私にとって主題をはるかに面白くしました、そして私は興味がこの記事に反映されることを望みます。

関連記事

ソース

  • 化学元素。「周期表:希土類」(2012年4月2日)http://www.chemicalelements.com/groups/rareearth.html
  • コーエン、デイブ。「希土類元素の危機。」エネルギー速報。2010年8月31日。(2012年4月3日)http://www.energybulletin.net/stories/2010-08-31/rare-earth-elements-crisis
  • コロラドレアアース社「レアアース元素とは?」(2012年4月5日)http://www.coloradorareearth.com/what_are_rare_earths_elements.htm
  • フォルガー、ティム。「希土類元素」。ナショナル・ジオグラフィック。2011年6月。(2012年4月2日)http://ngm.nationalgeographic.com/2011/06/rare-earth-elements/folger-text
  • 地質学。「REE-希土類元素とその用途」(2012年4月2日)http://geology.com/articles/rare-earth-elements/
  • 国会議事堂。「希土類金属」。(2012年4月5日)www.parliament.uk/briefing-papers/POST-PN-368.pdf
  • マギー・コールス・ベイカー。「より重要になるだけの4つの希土類元素。」ポピュラーメカニクス。(2012年4月2日)http://www.popularmechanics.com/technology/engineering/news/important-rare-earth-elements#slide-1
  • ラスコウ、サラ。「次の大資源ラッシュ:希土類金属」良い環境。2011年7月6日。(2012年4月3日)http://www.good.is/post/the-next-great-resource-rush-rare-earth-metals/
  • Levkowitz、Lee、NathanBeauchamp-Mustafaga。「中国の希土類産業と国際市場におけるその役割」。2010年11月3日。(2012年4月2日)http://www.uscc.gov/researchpapers/2011/RareEarthsBackgrounderFINAL.pdf
  • ロスアラモス国立研究所。「元素の周期表:LANL。」(2012年4月3日)http://periodic.lanl.gov/index.shtml
  • LynasCorp.「iPodおよびMP3プレーヤー」。(2012年4月5日)http://www.lynascorp.com/application.asp?category_id=1&page_id=7&app_id=7
  • サウスカロライナ州スミス「汚く、危険で破壊的–テクノロジーブームの要素」保護者。2011年9月26日。(2012年4月3日)http://www.guardian.co.uk/commentisfree/2011/sep/26/rare-earth-metals-technology-boom
  • タスマンメタルズ。「希土類元素とは?」(2012年4月2日)http://www.tasmanmetals.com/s/RareEarth.asp
  • グローバルグリーンだと思います。「希土類金属」(2012年4月3日)http://www.thinkglobalgreen.org/rare-earthmetals.html
  • ThinkQuest。「メディアプレーヤー」。(2012年4月12日)http://library.thinkquest.org/08aug/01589/mediaplayers_history.html
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