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.
Виды редких металлов
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.
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.
Сферы применения
Сферы применения:
- скоростная авиация;
- судостроение, самолетостроение;
- производство электроники;
- ядерная промышленность;
- атомная энергетика;
- машиностроение;
- химическая промышленность, нефтепереработка;
- ракетостроение, оборонная промышленность.
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.
Топ-5 самых редких металлов
Среди всех известных металлов на нашей планете можно выделить 5 более редких элементов.
Калифорний
Этот материал считается самым дорогим и редким в мире. Особенности:
- Общее количество к началу XXI века — не более 10 грамм. Производством занимается только 2 лаборатории.
- Радиоактивность
- 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.
Галий
Часто используется фокусниками для представлений, поскольку плавится от температуры тела. Другие особенности:
- Если залить галий серной кислотой, он будет пульсировать.
- Серебристо-голубой цвет.
Применяется для изготовления термометров из кварца, металлических клеев, сверхвысокочастотной электроники, лазерных установок.
Рений
Впервые был произведен в 1926 году. Особенности:
- Серебристо-белый цвет.
- Один грамм рения получается после переработки нескольких сотен килограмм молибдена.
Применяется для изготовления турбинных лопаток, реактивных двигателей, сверхточных измерительных приборов.
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.
