Harvinaisten maametallien kevyet elementit, kevyiden ryhmien harvinaiset maametallit tai LREE ovat osa lantanidisarja n harvinaisten maametallien elementit, jotka ovat itse erityisiä siirtymämetallit. Kuten muutkin metallit, harvinaisilla kevytmetallimaailmilla on kiiltävä metalli. Niillä on taipumus tuottaa värillisiä komplekseja liuoksessa, johtaa lämpöä ja sähköä ja muodostaa lukuisia yhdisteitä. Mikään näistä elementeistä ei esiinny puhtaassa muodossa luonnollisesti. Vaikka elementit eivät ole elementtien runsauden suhteen niin harvinaisia, niitä on erittäin vaikea erottaa toisistaan. Myös mineraalit, joissa on harvinaisten maametallien elementtejä, eivät ole jakautuneet tasaisesti ympäri maailmaa, joten elementit ovat harvinaisia useimmissa maissa ja ne on tuotava.
Elementit, jotka ovat kevyitä harvinaisten maametallien elementtejä
Näet eri lähteiden sivustot hieman erilaiset luettelot elementeistä, jotka luokitellaan LREE-arvoiksi, mutta Yhdysvaltojen energiaministeriö Sisäministeriö, Yhdysvaltain geologian tutkimuslaitos ja kansalliset laboratoriot käyttävät erityistä kriteerijoukkoa osoittaakseen elementtejä tähän ryhmä.
Kevyiden ryhmien harvinaisten maametallien elementit perustuvat 4f elektronit. LREE: issä ei ole paria elektronia. Tämä tekee LREE-ryhmästä 8 elementtiä, joiden atominumero on 57 (lantaani, jossa ei ole paria 4F-elektronia) atominumeron 64 kautta (gadoliini, 7 paritonta 4f-elektronia):
- lantaani (La) - käytetään huippuluokan optisissa linsseissä ja lataaninikkelimetallihydridi (NiMH) -akkuissa
- cerium (Ce) - 25. maapallon kuoren runsain alkuaine (joten ei harvinaista), jota käytetään katalysaattoreissa ja oksidissa kiillotusjauheena
- praseodyymi (Pr) - oksidia käytetään katalysaattorina muovinvalmistuksessa ja se yhdistetään zirkoniumoksidiin tuottamaan kirkkaan keltainen pigmentti, jota käytetään keramiikassa
- neodyymi (Nd) - käytetään erittäin vahvojen magneettien valmistukseen; neodyymi-rauta-boori (NeFeB) -magneetteja käytetään matkapuhelimien värähtelyyn
- prometium (Pm) - käytetään fosforoivan pigmentin valmistukseen ja loistelamppujen käynnistyskytkimen valmistamiseen
- samarium (Sm) - käytetään erittäin lujissa magneeteissa ja servomoottoreiden valmistukseen
- europium (Eu) - käytetään fosforien, erityisesti näytön ja näytön punertavanoranssin värin, valmistukseen
- gadolinium (Gd) - käytetään reaktorissa sauvojen ohjaamiseksi halkeamisreaktion hallitsemiseksi ja varjoaineena magneettikuvauskuvauksen (MRI) parantamiseksi
LREE: n käyttö
Kaikilla harvinaisten maametallien metalleilla on suuri taloudellinen merkitys. Harvinaisten maametallien kevyiden elementtien käytännöllisiä sovelluksia on monia, mukaan lukien:
- laser
- magneetit
- fosforeista
- valoisat maalit
- katalyyttejä
- metallurgia
- suprajohteet
- anturit
- litteät näytöt
- lääketieteelliset merkkiaineet
- mikrofonit ja kaiuttimet
- uudelleenladattavat patterit
- kuituoptiikka
- lukuisia puolustussovelluksia
Scandiumin erityistapaus
elementti skandium pidetään yhtenä harvinaisten maametallien elementeistä. Vaikka se on kevyin harvinaisista maametoista, atominumero 21, sitä ei luokitella kevyeksi harvinaiseksi maametalliksi. Miksi tämä on? Pohjimmiltaan se johtuu siitä, että skandiumiatomilla ei ole elektronikonfiguraatiota, joka olisi verrattavissa harvinaisten kevyiden maametallien kokoonpanoon. Kuten muutkin harvinaiset maametallit, skandium esiintyy tyypillisesti kolmenarvoisessa tilassa, mutta sen kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet eivät edellytä ryhmittämistä siihen joko kevyisiin harvinaisiin maamettoihin tai raskaisiin harvinaisiin maametoihin. Keskimmäisiä harvinaisia maametalleja tai muuta luokitusta ei ole, joten skandium on itsessään luokassa.