Редкие металлы сообщение по химии

В «металлическом» сегменте таблицы Менделеева эта группа считается элитой. Список редких металлов невелик, но каждая позиция драгоценна. Их стоимость на мировом рынке подтверждает пословицу: «Что редко – дорого».

Редкие металлы сообщение по химии

История

Понятие «редкие металлы» вошло в обиход с середины 1920-х годов. Тогда так называли элементы без собственных месторождений, рассеянные в массиве других руд.

Иногда отождествляются термины «редкий металл» и «редкий элемент». Это ошибка:

  • Редкие элементы – более широкое понятие.
  • Оно подразумевает металлы, неметаллы, инертные газы.
  • Из шести десятков позиций списка редких элементов на металлы приходится 50.

Второе наименование этой группы – менее обычные (привычные) металлы.

Что считается «менее обычным» материалом

К редким металлам относится элемент, соответствующий хотя бы одному критерию:

  1. Малая распространенность в литосфере, рассеянность без коренных месторождений.
  2. Сложная технология извлечения из руды, получения чистого вещества.
  3. Новизна, неосвоенность материала для практического применения.

Последнее условие – самое мобильное. Развитие технологий, появление новых сфер использования, масштабирование производства переводят элемент в привычные.

Классификация

Материал распределяется по нескольким основаниям. Первая основа деления – по происхождению. Различают природный (натуральный) и созданный человеком.

За основу принадлежности к группе берут свойство, более других влияющее на кондиции элемента либо благодаря которому он востребован.

По базовому признаку различают пять видов редких металлов:

  • Редкоземельные. Скандий, иттрий, лантан.
    Редкие металлы сообщение по химииУмеренно мягкий, лёгкий редкоземельный металл серебристого цвета с жёлтым отливом – Скандий
  • Тугоплавкие. Ванадий, вольфрам, гафний, молибден, ниобий, тантал, титан, цирконий.
    Редкие металлы сообщение по химииВанадий
  • Легкие. Бериллий, литий, рубидий, цезий.
    Редкие металлы сообщение по химииБериллий, чистота более 99%, поликристаллический фрагмент
  • Рассеянные. Галлий, индий, рений, таллий.
    Редкие металлы сообщение по химииГаллий
  • Радиоактивные. Уран, франций, радий, полоний, (прот)актиний, торий.
    Редкие металлы сообщение по химииПолоний

Классификация однобока: многие элементы подпадают под разные группы:

  • Рубидий с цезием – легкие рассеянные.
  • Легкий тугоплав – титан.
  • Рассеянные тугоплавы – рений, гафний, вольфрам.

В список редких элементов чёрные металлы не входят.

Есть деление по субъективному признаку. Редкими благородными металлами признаны золото, платина, родий. (Их второе название – драгоценные). А также платиноид осмий, плотность которого наивысшая среди веществ Земли.

Редкие металлы сообщение по химииПлатина

Самые редкие цветные металлы, созданные природой, – осмий, галлий, тантал, рений.

Искусственные

Элементы, созданные на ядерных реакторах: технеций, нептуний, плутоний, прочие трансурановые.

Они причислены к радиоактивной группе.

Самый редкий металл на Земле – калифорний-282.

Ежегодный объем синтезирования калифорния – менее грамма. Глобальный резерв – пять граммов.

А слышали про металл туллий? Смотрите видео:

Где и как добываются

Источник редкостного материала – природные руды:

  • Почти всегда это конгломерат компонентов.
  • Доля металлов исчисляется тысячными либо меньше долями процента.
  • Стандартный способ добычи – закрытый (шахтный), реже – открытый карьерный.

Главный поставщик сырья на мировой рынок – Китай. Он диктует расклад, номенклатуру, цены. Главный потребитель – США.

Российский источник редкого сырья номер один – Кольский полуостров. На его руды, содержащие титан, приходится 40% разведанных запасов страны.

Редкие металлы сообщение по химииСтержень, состоящий из титановых кристаллов высокой чистоты

Технология получения

Редкие металлы вычленяют из отходов металлургического производства.

Процесс стандартен:

  1. Обогащение сырья.
  2. Выделение, разделение компонентов.
  3. Очистка.
  4. Восстановление.

Используется металлотермия, электролиз, плавка.

На тугоплавкую группу воздействуют методами порошковой металлургии.

Редкоземельные металлы «разлучают» экстракцией. Катализаторами выступают ионообменные процессы и органические растворители.

Где используются

В отличие от других сегментов промышленности, металлургия «менее привычных» элементов кризисы переносит спокойно. Это закономерно: материал добывается ограниченными партиями, дорогой, всегда востребован.

В чистом виде не используется: слишком накладно. Только как компонент сплавов либо легирующая добавка.

Традиционные сферы

Области использования редкостного материала:

  • Ядерная энергетика. Уран и торий – топливо для атомных станций. Сегодня это самый экологичный вид энергии.
    Редкие металлы сообщение по химииТяжёлый серебристо-белый глянцеватый металл – уран
  • Радиоэлектроника, машино-, приборостроение. Здесь задействованы стали и сплавы с вольфрамом, другими компонентами как легирующей добавкой.
    Редкие металлы сообщение по химииТугоплавкий прочный металл, светло-серого цвета – вольфрам
  • Химпром. Компонент лаков, красок, катализатор.
  • Нефтедобыча и переработка. Катализаторы.
  • Стекольная промышленность. Микродобавки лантана, неодима, празеодима кратно повышают прозрачность стекла.
  • Ювелирное дело. Золото и платина – материал украшений премиум-сегмента.
    Золото

Это также сплавы для нужд космического и оборонного комплекса (орудия, снаряды), взрывчатые вещества.

Новые направления

В новом тысячелетии на первый план вышло использование лития как материала компактных мощных батарей-аккумулятров и магнитов:

  • Батареями-аккумуляторами снабжают электромобили, смартфоны, планшеты, другие гаджеты.
  • Магниты присутствуют в объектах «зеленой» энергетики (солнечные панели, ветряки), автомобилях с гибридным двигателем, мониторах.
    Щелочной металл Литий

Материал поколения 2.0 – магнитопласт. Из него делают мини-динамики, гибкие панели, рекламную «инфраструктуру».

Калифорний-282 востребован геологами, физиками-ядерщиками, медициной.

Стоимость

Цены редких элементов различны, но всегда высоки.

Так, самый дорогой химический элемент – калифорний-282. Грамм оценивают в $250 млн.

Проверить совместимость мужчины и женщины по Знаку Зодиака

Самые интересные металлы на Земле

Миллионы лет назад наши далекие предки изготавливали себе инструменты из дерева и камней, но спустя тысячелетия они научились пользоваться металлами.

С этого момента человечество начало развиваться с немыслимыми темпами и все дошло до того, что большинство окружающих нас объектов сделано из железа, алюминия и других разновидностей этого материала.

Практически все металлы хорошо проводят электричество и тепло, при определенных условиях они пластичны и отлично подходят для изготовления различных деталей для электроники, а также обладают характерным металлическим блеском.

Но в периодической таблице Менделеева есть металлы, которые обладают уникальными свойствами, которыми не могут похвастаться все остальные. Они по-своему удивительны, и когда-то давно этим металлам присваивали чуть ли не волшебные качества. Итак, давайте перечислим их, а также узнаем о свойствах и других интересных особенностях?

Редкие металлы сообщение по химии

Оглянитесь вокруг — мы окружены металлами

Самый жидкий металл

Ртуть считается самым жидким металлом и, в то же время, одним из самых опасных для человеческого организма. Он практически всегда пребывает в жидком состоянии, потому что температура его плавления равна -38 градусам Цельсия.

Именно поэтому этот металл используется в градусниках — при увеличении температуры, жидкость расширяется. Поскольку градусник сделан в виде стеклянной трубочки, расширяться она может только в одном направлении.

Чтобы на показатели градусника не влияли другие условия вроде атмосферного давления, из трубочки выкачан воздух.

Редкие металлы сообщение по химии

Несмотря на свою опасность, ртуть используется даже в повседневных вещах

В средневековье считалось, что при смешивании ртути, серы и загадочного «философского камня» можно получить чистое золото. Поэтому внимания этому металлу уделялось очень много.

С средние века получить из ртути золота никому не удалось, но это стало под силу ученым в 1947 году — они поместили 100 миллиграмм ртути в атомный реактор и получили 35 микрограмм золота.

Вот и второе удивительное свойство ртути — его можно превратить в золото, но это слишком дорогой процесс.

65 миллионов лет назад атмосфера Земли была загрязнена ртутью

Третья особенность ртути заключается в том, что при вдыхании его паров человек получает сильное отравление — опасные вещества оседают в легких. Симптомы отравления включают в себя слабость, понижение аппетита, боль при глотании, набухание десен и сильная боль в животе. Из-за своей ядовитости, ртуть входит в десятку химических веществ, представляющих опасность для общественного здоровья.

Самый тугоплавкий металл

А теперь давайте поговорим о полной противоположности ртути — металле, именуемом как вольфрам. В то время как ртуть может расплавиться на человеческой ладони, для расплавления вольфрама необходима температура на уровне 3422 градусов Цельсия.

Редкие металлы сообщение по химии

С немецкого «Wolf Rahm» можно перевести как «волчьи сливки»

Сам по себе вольфрам не опасен, но изделия, в котором он используется, могут убить. Этот металл часто используется как наконечник патронов, которые могут пробить даже бронежилет. Только его добавляют совсем чуть-чуть, потому что вольфрам — очень тяжелый металл.

В 2018 году мой коллега Илья Хель написал интересный материал про Секретное оружие США, где поразмышлял о том, что могут скрывать от нас американские военные. Советую почитать.

Из-за своей тугоплавкости, вольфрам трудно поддается деформации, поэтому в чистом виде его используют очень редко. Как правило, изделия из вольфрама имеют и другие примеси — они делают его более податливым и значительно уменьшают вес.

Самый твердый металл

Самым твердым и при этом легким металлом на нашей планете считается титан. Благодаря своим свойствам, он активно используется в авиации и кораблестроении — материал отлично подходит для изготовления корпусов самолетов и кораблей.

К тому же, благодаря прочности и легкости, из титана изготавливают бронежилеты.

Этот металл безопасен для человеческого организма, поэтому часто применяется в медицине для изготовления инструментов и даже протезов — искусственных частей тела.

Редкие металлы сообщение по химии

Благодаря выдающимся свойствам, словом «титан» называют видеокарты и прочую электронику, чтобы подчеркнуть их мощность

При нагревании, титан начинает поглощать кислород, хлор, азот и другие газы.

Благодаря этому удивительному свойству, металл используется в различных фильтрах — пропуская различные газы через нагретые до 600 градусов Цельсия титановые трубки, можно очистить их от примесей.

Таким же образом можно очистить воду от кислорода, что особенно полезно в пищевой промышленности. Считается, что содержащийся в воде кислород ухудшает качество некоторых продуктов — как минимум, он может сократить срок годности пива.

Самый радиоактивный металл

Единственным металлом, который может использоваться в качестве топлива в ядерных реакторах, является уран. Многие люди считают его очень опасным из-за высокой радиоактивности. Однако, природный уран безопасен для здоровья человека, а опасность представляет его разновидность под названием U-235 — именно она используется в ядерных реакторах.

Читайте также:  Термометр своими руками металл

Редкие металлы сообщение по химии

Уран-235 использовался при ядерной бомбардировке Хиросимы, в бомбе «Малыш»

Когда-то давно из природного урана даже изготавливали посуду. Например, осколки желтого стекла с содержанием урана были найдены на территории итальянского города Неаполь — по расчетам ученых, стекло было изготовлено в 79 году нашей эры. Он был безопасен для людей и никаких намеков на радиацию вроде свечения не наблюдалось.

Обязательно к прочтению: Что такое Токамак? Просто о термоядерном реакторе

Природного урана U-235, пригодного для использования в ядерных реакторах, сегодня в природе очень мало — на протяжении долгих лет он просто улетучился.

Зато, миллиарды лет назад его было очень много, и ядерные реакции могли запускаться прямо на природе,без участия человека. Так, на территории африканской страны Габон, около 1,8 миллиарда лет назад происходила естественная реакция деления ядер урана.

Уран горел на протяжении сотен лет, но в итоге реакция прекратилась из-за истощения запасов металла.

Самый тяжелый металл

Самым тяжелым металлом из всей таблицы Менделеева считается осмий. Его удивительным свойством является то, что будучи самым тяжелым, на воздухе он становится летучим, ядовитым веществом.

Название «осмий» с древнегреческого языка можно перевести как «запах».

Такое наименование металлу было дано неспроста — в 1803 году английский химик Смитсон Теннант (Smithson Tennant) на собственном опыте ощутил, что металл пахнет хлором и неприятен настолько, что раздражает горло.

Редкие металлы сообщение по химии

Осмий, кстати, очень красив

Благодаря своей твердости, осмий часто используется в механизмах, а именно в местах, где происходит сильное трение. Также он используется в изготовлении нитей для ламп накаливания. Ядовитые свойства возникают только на открытом воздухе — металл превращается в токсичное вещество тетраоксид осмия, которое вызывает раздражение глаз, поражение верхних дыхательных путей и даже воспаление почек.

Самый стойкий металл

Самым стойким металлом считается иридий — его невозможно растворить ни в одной кислоте. Из-за стойкости, этот металл используется в Международном бюро мер и весов — из него создан эталон килограмма.

Этот цилиндр из иридия необходим для того, чтобы у всех стран было единое представление о том, сколько именно должен весить килограмм.

Это важно, потому что любое отклонение может стать причиной неисправности в самолётах и кораблях и, впоследствии, серьезной катастрофы.

Редкие металлы сообщение по химии

Иридий — показатель того, сколько должен весить килограмм

Также иридий используется при изготовлении денег. Например, в африканской стране Руанде была выпущена иридиевая монета номиналом 10 руандийских франков. Можно сказать, что это самая устойчивая к химическому воздействию монета. Повредить ее можно разве что кину в сосуд со фтором — сильнейшим окислителем. Но разрушительная реакция начнется только при нагревании до 450 градусов Цельсия.

Самый дорогой металл

Многие люди инвестируют в металлы и одним из самых дорогих сегодня является золото. По курсу за июнь 2020 года, грамм золота стоит около 4000 рублей, тогда как цена той же массы платины еле достигает 2000 рублей.

Чуть выше мы уже выяснили, что добывать золото из ртути — это очень дорогой процесс. Поэтому, получением золота занимаются работники аффинажных заводов — грубо говоря, они извлекают золота из смесей других металлов.

Редкие металлы сообщение по химии

Золото уже тысячелетиями сводит людей с ума

Так как персонал работает с очень дорогим металлом, в заводах действует строгий контроль. Если у человека, например, есть золотой зуб — охрана всегда проверяет, находится ли он на месте.

А то вдруг человек избавится от золотого зуба и решит пронести кусочек драгоценного металла, поместив его в освободившемся пространстве между зубами? В некоторых аффинажных заводах работники проходят внутрь голыми и облачаются в рабочую одежду внутри.

Самый редкий металл

Франций — самый редкий металл. По расчетам ученых, в земной коре его концентрация равна всего лишь 340 граммам. Получить больше урана можно искусственным путем, но для этого необходимо запускать ядерные реакции.

Редкие металлы сообщение по химии

Франций очень редкий и мало где используется

Франций очень радиоактивен, поэтому на данный момент он практически нигде не используется. Однако, иногда ученые все же используют разновидности франция в ходе научных исследований. Также предпринимались попытки диагностики рака с использованием технологий, где франций тоже был задействован.

Если вам интересны новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал. Там вы найдете анонсы свежих новостей нашего сайта!

Самый легкий металл

Звание самого легкого металла, по праву достается литию. Он окрашен в серебристо-белый цвет и настолько мягок, что легко режется ножом. Так как он является самым легким металлом в таблице Менделеева, при попадании в воду он всплывает на поверхность.

Редкие металлы сообщение по химии

А вот и он — литий

Для многих это может стать открытием, но устройство с литием вы прямо сейчас можете держать в руке — это ваш смартфон. В мобильных устройствах используются литиевые аккумуляторы, которые компактны, но обеспечивают работу устройств от одного заряда только на протяжении нескольких дней. Ученые пытаются улучшить показатели литий-ионных батарей, но пока это им никак не удается.

Возможно, в будущем вместо литий-ионных батарей будут использоваться совершенно другие аккумуляторы. Какие? Читайте в этом материале.

Самый дорогой промышленный металл

Напоследок стоит упомянуть про калифорний — металл, которого в чистом виде в природе не найти. Его производят в ядерных реакторах России и США, причем в очень малых количествах. По сообщениям ученых, за один год им удается создать только 40-80 микрограмм этого необычного металла. Из-за сложности добычи и редкости, грамм этого металла стоит до 27 миллионов долларов.

Калифорний — радиоактивный красавец

Этот металл очень радиоактивен, поэтому никаких поделок из него не сделаешь. Зато он нужен ученым во время проведения серьезных испытаний. Хотя, в теории, его можно использовать при создании атомной бомбы. Но вышеупомянутый уран стоит гораздо дешевле, поэтому все используют именно его.

В периодической таблице Менделеева еще много интересных элементов, но эти — по моему мнению, самые интересные металлы. Примечательно, что ученые до сих пор занимаются разработкой металлов с интересными свойствами. В 2019 году мой коллега Владимир Кузнецов рассказал о материале, который не тонет в воде — рекомендую почитать!

Особенности редких металлов и сплавов

Редкие металлы — условная группа из 60 химических элементов. Они похожи свойствами, характеристиками, редко попадаются в природе. Разработка месторождений редких металлов — перспективное направление. Представители этой группы еще до конца не изучены, что делает их ценными для применения в промышленности, исследования учеными.

Редкие металлы сообщение по химииРедкие металлы

Редкие сплавы, металлы можно разделить на несколько групп зависимо от химических, физических характеристик.

Легкие

К ним относятся химические элементы 1 и 2 группы периодической таблицы Менделеева. Их главное сходство — малый удельный вес. Представители — цезий, литий, рубидий, бериллий. Вторая похожая особенность — высокая химическая активность. Для получения проводится металлотермия, электролиз.

Тугоплавкие

Переходные элементы, которые находятся в 4, 5 и 6 группе периодической таблицы Менделеева. Внутренние электронные уровни у этих металлов достраиваются при переходе одного элемента к соседнему. Они образуют твердые, тугоплавкие, химически устойчивые соединения с различными металлоидами, которые обладают небольшим атомным радиусом.

Тугоплавкие редкие металлы выделяются среди остальных высокой прочностью кристаллической решетки, высокой температурой плавления (свыше 1660°C), повышенной твердостью.

Для получения применяется технология порошковой металлургии. Из расходного сырья получается металлический порошок, который прессуется в специальных формах и спекается для получения однородного материала.

Таблица Менделеева ( Instagram / techade.ru)

Рассеянные

Особенность — малое количество минералов, в которых содержатся эти металлы или их полное отсутствие. Чаще подобные химические элементы встречаются в виде изоморфных примесей. Еще реже их можно встретить в небольшой концентрации в сторонних минералах.

Единственный прибыльный способ получения — переработка отходов производства основных металлов.

Редкоземельные

Второе название — лантаноиды. В этой группе находится 15 химических элементов. Они имеют похожее строение атомов, электронных уровней. В природе редкоземельные металлы часто попадаются рядом друг с другом. Первый этап переработки расходного сырья — выделение разных соединений, в основном смесей окислов.

Радиоактивные

В этой группе находятся естественные радиоактивные металлы. Основные из них — актиноиды, актиний, радий, полоний. К подгруппе актиноидов относятся уран, протактиний, торий.

По радиоактивным свойствам ученые определяют где лучше применять эти металлы, для каких сфер промышленности они подойдут. При добыче руды радиоактивные металлы встречаются совместно, часто разбавляются редкоземельными.

История открытия

Редкие металлы — относительно новый термин, к которому относятся малоизученные химические элементы. Впервые такое обозначение появилось в 20-х годах прошлого столетия. За рубежом первым термином появился Less Common Metals. Если переводить его дословно — менее обычные металлы.

Резкий скачок добычи, производства редких металлических элементов был зафиксирован после окончания Второй Мировой Войны. Тогда нужно было восстанавливать основные сферы промышленности. Новые химические элементы позволяли создавать инновационные материалы, развивать новые технологии в ускоренном режиме.

Добыча металлов ( Instagram / metinvest)

Сферы применения

Сферы применения:

  • скоростная авиация;
  • судостроение, самолетостроение;
  • производство электроники;
  • ядерная промышленность;
  • атомная энергетика;
  • машиностроение;
  • химическая промышленность, нефтепереработка;
  • ракетостроение, оборонная промышленность.
Читайте также:  Кремний щелочной металл или нет

Из редких металлов изготавливаются сверхпроводники, магниты большой мощности, фотоэлементы, фотоумножители, люминесцентные лампы, кинескопы, катодно-лучевые трубки, химические источники тока, солнечные батареи, электроды, электрические конденсаторы, электровакуумные приборы и т. д.

Люминисцентная лампа ( Instagram / legendlamp)

Среди всех известных металлов на нашей планете можно выделить 5 более редких элементов.

Калифорний

Этот материал считается самым дорогим и редким в мире. Особенности:

  1. Общее количество к началу XXI века — не более 10 грамм. Производством занимается только 2 лаборатории.
  2. Радиоактивность
  3. Серебристо-белый цвет.

Применяется в для ядерной энергетике, медицине (при облучении злокачественных новообразований), изготовлении измерительных приборов.

Осмий

Еще одно обозначение — осмий 187. Многие причисляют его к группе благородных. Особенности:

  • серебристо-голубой цвет;
  • большой показатель плотности;
  • высокая температура плавления.

Применяется в электронной, химической промышленности, медицине.

Осмий 187 ( Instagram / blog_dylym)

Галий

Часто используется фокусниками для представлений, поскольку плавится от температуры тела. Другие особенности:

  1. Если залить галий серной кислотой, он будет пульсировать.
  2. Серебристо-голубой цвет.

Применяется для изготовления термометров из кварца, металлических клеев, сверхвысокочастотной электроники, лазерных установок.

Рений

Впервые был произведен в 1926 году. Особенности:

  1. Серебристо-белый цвет.
  2. Один грамм рения получается после переработки нескольких сотен килограмм молибдена.

Применяется для изготовления турбинных лопаток, реактивных двигателей, сверхточных измерительных приборов.

Рений ( Instagram / chemical_elements)

Тантал

Обладает уникальным свойством биосовместимости. Из него изготавливаются высококачественные протезы, которые хорошо воспринимаются организмом. Применяется в химической промышленности, производстве электронных приборов.

К группе редких металлов относятся разные химические элементы, содержание которых в природе минимально по сравнению с остальными. Они похожи многими характеристиками, но обладают уникальными свойствами. Применяются в разных сферах промышленности, продолжают изучаться учеными.

Редкие металлы: почему они так важны — и почему мы так мало о них знаем?

Благодаря этим элементам наши устройства становятся всё меньше и всё мощнее. «Магической», то есть реагирующей на прикосновения, стеклянную поверхность телефона делает крупица редкого металла индия, который осуществляет невидимую связь и служит прозрачным проводником между телефоном и вашим пальцем.

Напыление европия и тербия дает оттенки бриллиантового красного и зеленого на экране, частицы тантала регулируют мощность в телефоне, а литий сохраняет энергию, которая делает телефон мобильным.

Без редких металлов не обходится и производство компонентов iPhone: церий используется для полировки стекла на молекулярном уровне.

Cтремление Стива Джобса делать гаджеты маленькими и мощными привело к тому, что его компания начала собирать всё больше элементов из периодической таблицы Менделеева и доставлять их массам.

Более того, коммерческий успех iPhone изменил наши ожидания от гаджетов.

Он дал импульс развитию новых отраслей, включая мобильные приложения и планшеты, сделав редкие металлы неотъемлемым компонентом не только смартфонов, но и множества новых технологий.

Джобс не только выполнил свое обещание заново изобрести телефон, он также помог заново изобрести каналы поставок мировых ресурсов. И в процессе этого он способствовал наступлению новой эры — века редких металлов.

Редкие металлы находятся везде (действительно везде) — от парящих мостов до наушников. Они — в диванах, объективах камер, компьютерах и машинах.

Но они редко используются сами по себе или в качестве основных материалов. В сущности, редкие металлы подобны дрожжам в пицце. Они важны в малых количествах.

Без дрожжей не будет пиццы, а без редких металлов не будет высокотехнологичного мира.

Редкие металлы сообщение по химии

Редкие металлы являются фундаментом нашей современной высокотехнологичной, «зеленой» и военной промышленности. Редкие металлы имеют такое же трансформирующее действие, как нефть и уголь.

И они будут привлекать к себе не меньше внимания, чем ископаемое топливо, а это означает, что те, кто контролирует и управляет их производством и сбытом, получат огромную экономическую и геополитическую выгоду.

И всё же, в отличие от нефти или угля, их запасы зачастую гораздо более ограниченны, а их месторождения находятся всего в нескольких местах на Земле. Многие из них обладают настолько уникальными свойствами и действиями, что их нельзя заменить более дешевыми или более функциональными альтернативами.

Наша зависимость от редких металлов не только абстрактный геополитический вопрос или тема, касающаяся исключительно материаловедения. Она потенциальный источник конфликта. Но так было не всегда.

***

Всего лишь 150 лет назад почти все материалы в доме каждого человека происходили из близлежащего леса или карьера.

К 1960-м годам, с развитием путей поставок и благодаря возросшему спросу на потребительские бытовые товары, в обычном американском доме использовалось около 20 элементов.

С тех пор материаловеды провели бесшумную революцию, трансформировав продукты производства, которые нам служат, и материалы, которые позволяют им работать.

В 1990-х годах компания Intel использовала всего 15 элементов для создания компьютерных чипов, сейчас ей требуется почти 60.

Наши сегодняшние индивидуальные потребительские решения наряду с технологиями, которые мы используем каждый день, имеют значительные последствия для запасов редких металлов. К сожалению, мы мало задумываемся об этой связи между нами и этими ресурсами.

Хотя редкие металлы существовали всегда, многие из них были открыты в последние несколько сотен лет, а некоторые — только в прошлом веке. В настоящее время компании используют элементы, которые еще несколько десятилетий назад ученые считали простыми примесями.

За последние 35 лет горнодобывающие компании произвели в 4 раза больше многих (если не всех) редких металлов, чем с самого возникновения цивилизации вплоть до 1980 года.

Редкие металлы: виды, добыча, свойства, характеристики, месторождения

Редкие металлы — условная группа из 60 химических элементов. Они похожи свойствами, характеристиками, редко попадаются в природе. Разработка месторождений редких металлов — перспективное направление. Представители этой группы еще до конца не изучены, что делает их ценными для применения в промышленности, исследования учеными.

Редкие металлы

Стоимость индия

Начнем с довольно редкого, но при этом не слишком дорогого металла — он называется индий. Он был открыт в 1863 году и входит в состав руды цинка, свинца, меди и олова.

В чистом виде представляет собой белый и очень блестящий металл, который можно легко расплавить и нарезать обычным ножом.

Крупнейшими поставщиками индия считаются Китай, Южная Корея и Япония — ежегодно производится несколько сотен тонн металла.

Индий настолько мягок, что его можно кусать зубами

Благодаря своим свойствам, индий активно используется в электронной технике и автомобилях. Во времена Второй мировой войны это металл входил в состав подшипников для авиационных двигателей.

Цена килограмма индия — от 20 000 рублей.

Открытие редкоземельных металлов

Редкоземельными металлами называют некоторую группу элементов, обладающих определёнными сходными свойствами. При нагревании они способны образовывать оксиды, которые не растворяются при соприкосновении с водой.

На сегодняшний день насчитывается 17 данных элементов: лютеций, церий, иттрий, лантан и т.д.

Открытие 16 из них произошло к 1907 году, и чуть позже добавился последний — прометий, который был получен в 1945 году, хотя о его существовании говорили с 1907 года.

Техническая классификация редких металлов

Группа периодической системы Элементы Группа редких металлов
I Литий, рубидий, цезий Легкие
II Бериллий
IV Титан, цирконий, гафний Тугоплавкие
V Ванадий, ниобий, тантал
VI Молибден, вольфрам
III Галлий, индий, таллий рассеянные
IV Германий
VI Селен, теллур
VII Рений
III Скандий, иттрий, лантан и лантаниды Редкоземельные
I Франций радиоактивные
II Радий
VI Актиний, торий, протактиний, уран, плутоний и др. трансурановые элементы
VII Полоний, технеций

Стоимость серебра

Серебро известно человечеству с очень древних времен, поэтому точную дату его открытия назвать невозможно.

В природе он встречается как в чистом виде, так и в качестве соединения в рудах других металлов. Серебро обладает серебристо-белым цветом и высокой пластичностью.

Крупнейшими производителями серебра по праву считаются Китай, Канада и США — каждый год добывается около 22 тонн металла.

Серебро применяется везде, начиная с ювелирной отрасли и заканчивая стоматологией

Несмотря на свою высокую стоимость, серебро используется во многих отраслях. Из него изготавливают украшения и монеты, а также используют в электронной технике и стоматологии. Считается, что серебро предотвращает распространение бактерий и сам по себе очень безопасен. На него всегда действует высокий спрос, отсюда и большая стоимость.

Цена килограмма серебра — от 30 000 рублей.

Редкоземельные элементы сегодня

Редкоземельные металлы сегодня используются более широко, чем любые другие металлы. Прежде всего, это вызвано добавлением новых сфер производства, где их применение предпочтительнее.

Например, в последнее время их используют для изготовления оптоволокна, аккумуляторов и топливных элементов.

Их применение позволяет избежать излишнего загрязнения при производстве множества товаров в промышленных масштабах.

Из-за монополии Китая стоимость сырья возросла стремительно примерно в 20 раз. При этом Китай предпочитает добываемую продукцию использовать самостоятельно и продает уже дорогостоящий продукт с использованием редкоземельных элементов.

При этом отпускаемое сырье резко ограничилось в объеме. Сложно переоценить столь востребованный ресурс на сегодняшний день. Единственным способом избежать зависимости от ресурсов Китая является собственная разработка месторождений.

Несмотря на то, что в 2021 году были отменены экспортные пошлины и сам объем добываемого сырья из Китая увеличился, стоимость редкоземельных элементов не снизилась, но еще и возросла. Такой эффект получился в результате того, что горнодобывающие компании снизили объем производства сырья и было принято решение об увеличении запасов самого Китая столь ценным ресурсом.

Стоимость иридия

Металл иридий был открыт в 1803 году и, в основном, добывается из платиновых руд. Он белого цвета и обладает очень высокой температурой плавления — 2466 градусов Цельсия. Вдобавок, ему не страшна коррозия и даже кислоты, потому что это самый стойкий металл. Крупнейшим поставщиком иридия считается Южная Африка, всего в год производится около тонны металла.

Иридий считается самым стойким металлом, потому что ему не страшна даже кислота

В чистом виде иридий не используется, чаще всего его добавляют к платине. Сплав иридия и платины отлично подходит для изготовления украшений — они красиво выглядят и практически не изнашиваются. Также иридий востребован при изготовлении хирургических инструментов, аэрокосмической техники и электроники. Из этого металла также делают наконечники дорогих пишущих ручек.

Читайте также:  Крючок вязальный для арматуры сатурн

Цена килограмма иридия — от 45 000 рублей.

Мой коллега Илья Хель ранее писал, что иридий также способен убивать раковые клетки.

Наука для жизни: топ-7 самых ценных и дорогих металлов на земле

В современной таблице Менделеева из 118 химических веществ более 90 – различные металлы. Рассказываем о самых дорогих металлах на Земле, где они используются и добываются.

Какие-то из металлов встречаются часто, с их добычей особых проблем нет и стоят они недорого, как, например, самый распространенный, алюминий. Но есть и редкие металлы, в т.ч. такие, которые добываются исключительно в лабораторных условиях. Цена за грамм таких металлов может достигать миллионов долларов, пишет nauka.boltai.com.

Индий

Это довольно редкий, при этом не слишком дорогой металл. Его открыли в 1863 году, он входит в состав руды цинка, свинца, меди и олова. В чистом виде представляет собой белый и очень блестящий металл, который можно легко расплавить и нарезать обычным ножом.

Крупнейшие поставщики индия – Китай, Южная Корея и Япония: они ежегодно производят несколько сотен тонн металла.

Индий активно используют в электронной технике и автомобилях. Во времена Второй мировой войны это металл входил в состав подшипников для авиационных двигателей.

Серебро

Серебро известно человечеству с древних времен. В природе оно встречается как в чистом виде, так и в качестве соединения в рудах других металлов. Серебро – высокопластичный металл серебристо-белого цвета. Крупнейшие производители: Китай, Канада и США – они каждый год добывают около 22 тонн металла.

Несмотря на высокую стоимость, серебро используется во многих отраслях. Из него изготавливают украшения и монеты, его используют в электронной технике и стоматологии. Считается, что серебро мешает распространяться бактериям, и сам по себе металл безопасен. На него всегда высокий спрос, отсюда и довольно высокая цена.

Иридий

  Переработка шин методом пиролиза

Металл иридий был открыт в 1803 году и, в основном, добывается из платиновых руд. Он белого цвета и обладает очень высокой температурой плавления – 2466 градусов Цельсия. Ему не страшна коррозия и даже кислоты – это самый стойкий металл. Крупнейшим поставщиком иридия считается Южная Африка: в год производит около тонны металла.

В чистом виде иридий не используется, чаще всего его добавляют к платине. Сплав иридия и платины отлично подходит для изготовления украшений – они красиво выглядят и практически не изнашиваются. Также иридий востребован при изготовлении хирургических инструментов, аэрокосмической техники и электроники. Из этого металла делают и наконечники дорогих пишущих ручек.

Палладий

Открыли в 1803 году. Палладий – очень редкий металл серебристо-белого цвета, легко плавится, не тускнеет и не ржавеет. В природе встречается крайне редко, в основном, его добывают из руд никеля, серебра и меди. Самый крупный поставщик – Южная Африка, в небольшом количестве также добывается в России.

Палладий активно используют в ювелирном деле, смешивая с золотом, можно получить так называемое «белое золото». Из него чеканят редкие монеты, посвященные памятным историческим датам. Также металл пользуется спросом в медицине: из него изготавливают детали для кардиостимуляторов и зубные протезы.

Платина

Многие народы не знали о существовании платины вплоть до XVI века, но есть и те, кто использовал этот металл с незапамятных времен. Платина встречается только в виде сплава с другими металлами, но в чистом виде это металл серебристо-белого цвета. Она стала популярной благодаря красивому внешнему виду и пластичности. Крупнейшими поставщиками считаются Южная Африка, Россия, США и Канада.

Платина используется в ювелирной промышленности, в технике, из нее чеканят монеты. Из нее изготавливают зеркала для лазерной техники. Спрос на платину высок, поэтому она очень дорогая.

Золото

О золоте человек узнал еще 9500 лет до нашей эры. Это сегодня его добыча требует много времени и сил, а раньше этот металл находили в виде слитков. Он обладает высокой прочностью, при этом очень пластичен. Самыми крупными поставщиками золота стали Китай, Австралия, Россия и США. Уже долгие столетия золото считается самым желанным драгоценным металлом.

Из золота изготавливают многие ювелирные изделия. Благодаря тому, что золото отлично проводит электричество, его активно применяют в производстве электроники. Также оно очень востребовано в стоматологии.

Калифорний

Впервые ученые получили его в 1950 году. Это самый дорогой металл, потому что ежегодно производится только 20–40 микрограммов калифорния. Общий мировой запас составляет всего 8 граммов.

Для создания калифорния используются ядерные реакторы, которые расположены на территории США и России.

Главная ценность калифорния состоит в том, что грамм этого элемента вырабатывает энергию среднего атомного реактора.

Калифорний используется в медицине для обработки злокачественных опухолей – иногда другая лучевая терапия оказывается бесполезной. Также металл используется в научных исследованиях и диагностике повреждений самолетов.

Фото из открытых интернет-источников

Стоимость палладия

Открытый в 1803 году палладий окрашен исключительно в серебристо-белый цвет, легко плавится, не тускнеет и не ржавеет. В природе этот металл встречается крайне редко, в основном его добывают из руд никеля, серебра и меди. Самым крупным поставщиком считается Южная Африка, но палладий в небольшом количестве также добывается в России.

Палладий — один из самых редких металлов на Земле

Палладий активно используется в ювелирном деле — смешивая его с золотом, можно получить так называемое «белое золото». Также из палладия чеканятся редкие монеты, посвященные памятным историческим датам.

Также металл пользуется спросом в медицине, потому что из него изготавливаются детали для кардиостимуляторов и зубные протезы.

В автомобилях палладий нужен для превращения вредных веществ в более безвредные химические соединения.

Цена килограмма палладия — более 1 000 000 рублей.

Стоимость платины

Многие народы не знали о существовании платины вплоть до XVI века, но есть народы, которые использовали этот металл с незапамятных времен. Платина встречается только в виде сплава с другими металлами, но в чистом виде окрашена в серебристо-белый цвет.

Она обрела большую популярность благодаря своему красивому внешнему виду и пластичности. Крупнейшими поставщиками платины считаются Южная Африка, Россия, США и Канада.

Примечательно, что в 1800-е годы у России были огромные запасы платины — источники, например, были найдены вблизи Екатеринбурга.

Ранее Россия была лидером по добыче платины

Платина используется в ювелирной промышленности, а также из нее чеканят монеты. Также она широко используется в технике — из нее, например, изготавливают зеркала для лазерной техники. Спрос на платину тоже высок, поэтому она очень дорога.

Цена килограмма платины — около 1 500 000 рублей.

Использование редкоземельных металлов

Редкоземельные элементы (РЗЭ) представляют собой очень востребованную на сегодняшний день группу элементов. Их используют во многих областях, активно развивающихся в настоящее время.

Очень сложно переоценить значение данных веществ. Новые исследования позволяют предположить, что развитие технологий с применением РЗЭ позволять снизить или даже полностью ликвидировать энергетическую зависимость государств.

На их основе разрабатываются технологии будущего в таких сферах как, здравоохранение, оборона, компьютерная промышленность и всевозможные гаджеты для связи.

К тому же они позволяют применять «зеленые технологии» (электрические автомобили, очищение воды, солнечная энергия, катализаторы).

Сплав с использованием РЗЭ позволяет создавать несущие конструкции, которые можно использовать в самолетостроении, причем при производстве сверхзвуковых моделей. Данные элементы весьма востребованы в космической отрасли. Иллюминаторы, изготавливаемые при добавлении РЗЭ способны выдерживать просто невероятные механические нагрузки.

Отраслевое потребление редкоземельных металлов в мире

Продукция 2010 г. 2015 г.
тыс. т $ млн. тыс. т $ млн.
Катализаторы 17,5 75 16,5 66
Полировальные средства 11,5 80 20,0 50
Стекло 14,0 70 12,5 47
Сплавы 12,5 75 12,5 63
Магниты 10,5 130 8,0 75
Люминофоры 6,0 300 4,5 158
Керамика 3,0 40 2,5 30

Стоимость золота

Одно из первых столкновений человека и золота произошло 9500 лет до нашей эры. Этот металл встречается исключительно в чистом виде, обладает высокой прочностью, но при этом очень пластичен. Самыми крупными поставщиками золота являются Китай, Австралия, Россия и США. Уже долгие столетия золото считается самым желанным драгоценным металлом.

Когда-то золото обнаруживалось людьми в виде больших самородков, но теперь добыча занимает много времени и сил

Всем уже известно, что из золота изготавливают многие ювелирные изделия вроде колец, цепочек и так далее. Благодаря тому, что золото отлично проводит электричество, его активно применяют в производстве электроники. Также оно очень востребовано в стоматологии — все же видели золотые зубы?

Цена килограмма золота — около 2 000 000 рублей.

Рений на Южно-Курильских островах

В 90-х годах прошлого столетия в России было обнаружено крупное месторождение рения. Теперь главное — построить завод и наладить его добычу. Месторождение находится прямо в кратере действующего вулкана Кудрявого, что на острове Итурупе (принадлежит к группе Южно-Курильских островов).

Газы вулкана ежегодно выбрасывают на поверхность около 15 тонн рения. Это подтверждает теорию геологов о том, что большинство редких и тяжелых металлов, недоступные нам, находятся в недрах планеты.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector