Seberapa jarangkah unsur nadir bumi sebenarnya?

Unsur nadir bumi, sekumpulan 17 logam, agak banyak terdapat di kerak Bumi, tetapi pengekstrakannya sangat sukar.

Neodymium, salah satu unsur nadir bumi yang sangat sukar untuk dilombong. Foto: RHJ/Getty

Unsur nadir bumi mempunyai banyak sifat berguna, menjadikannya sangat dicari dalam industri tenaga dan teknologi. Kumpulan ini terdiri daripada 17 logam, termasuk 15 logam di hujung jadual berkala, bersama-sama dengan yttrium dan skandium.

Unsur-unsur yang paling berharga daripada ini ialah neodymium, praseodymium, terbium dan disprosium, yang bertindak sebagai magnet mini yang sangat berkuasa, komponen penting dalam peranti elektronik seperti telefon pintar, bateri kenderaan elektrik dan turbin angin. Walau bagaimanapun, bekalan unsur nadir bumi yang terhad merupakan kebimbangan utama bagi syarikat dan kerajaan apabila menghasilkan keperluan moden ini.

Unsur nadir bumi sebenarnya tidak begitu jarang ditemui. Menurut kajian oleh Tinjauan Geologi A.S. (USGS) mengenai kelimpahan kristal unsur-unsur yang berbeza (purata ketersediaan di seluruh kerak Bumi), kebanyakan unsur nadir bumi terdapat dalam kuantiti yang hampir sama dengan logam biasa seperti kuprum dan zink. "Ia sememangnya tidak sejarang logam seperti perak, emas atau platinum," kata Aaron Noble, seorang profesor di Universiti Politeknik Virginia.

Walau bagaimanapun, mengekstraknya daripada sumber semula jadi adalah sangat sukar. "Masalahnya ialah ia tidak tertumpu di satu tempat. Terdapat kira-kira 300 miligram unsur nadir bumi dalam setiap kilogram syal di seluruh Amerika Syarikat," kata Paul Ziemkiewicz, pengarah Institut Penyelidikan Air Virginia Barat.

Biasanya, logam tertumpu di kerak Bumi disebabkan oleh pelbagai proses geologi, seperti aliran lava, aktiviti hidroterma dan pembentukan gunung. Walau bagaimanapun, sifat kimia luar biasa unsur nadir bumi bermakna ia biasanya tidak tertumpu bersama di bawah keadaan khusus ini. Kesan nadir bumi bertaburan di seluruh planet, menjadikan pengekstrakannya kurang cekap.

Kadangkala, persekitaran bawah tanah yang berasid boleh meningkatkan sedikit tahap unsur nadir bumi di lokasi tertentu. Walau bagaimanapun, mencari lokasi ini hanyalah cabaran pertama.

Secara semula jadi, logam wujud sebagai campuran yang dipanggil bijih, yang mengandungi molekul logam yang terikat kepada bukan logam lain (anti-ion) melalui ikatan ionik yang kuat. Untuk mendapatkan logam tulen, ikatan ini mesti diputuskan dan bukan logam mesti disingkirkan. Kesukaran tugasan ini bergantung pada logam dan bukan logam yang terikat dengannya.

"Bijih tembaga biasanya muncul dalam bentuk sulfida (sebatian kimia yang mengandungi sulfur dan unsur-unsur lain). Anda memanaskan bijih sehingga sulfida keluar sebagai gas, dan tembaga tulen mendap di bahagian bawah reaktor. Itu adalah proses pengekstrakan yang agak mudah. ​​Sesetengah yang lain, seperti oksida besi, memerlukan bahan tambahan untuk melepaskan logam. Tetapi memisahkan unsur nadir bumi adalah jauh lebih kompleks," jelas Ziemkiewicz.

Logam nadir bumi mempunyai tiga cas positif dan membentuk ikatan ionik yang sangat kuat dengan antiion fosfat, yang setiap satunya mempunyai tiga cas negatif. Oleh itu, proses pengekstrakan mesti mengatasi ikatan yang sangat kuat antara logam positif dan fosfat negatif.

"Bijih nadir bumi merupakan mineral yang sangat stabil secara kimia, memerlukan banyak tenaga dan kuasa kimia untuk menguraikannya. Biasanya, proses itu memerlukan tahap pH yang sangat rendah, keadaan yang keras dan suhu yang sangat tinggi kerana ikatan dalam bijih tersebut sangat kuat," kata Noble.

Kesukaran dalam pengekstrakan unsur-unsur tulen telah memberikannya nama "nadir bumi". Sesetengah pakar sedang mengkaji kaedah baharu untuk mengitar semula dan mengekstrak logam berharga ini daripada sisa industri dan elektronik lama untuk mengurangkan tekanan ke atas bekalan semasa. Mereka juga cuba mencipta semula sifat magnet dan elektronik unik nadir bumi dalam sebatian baharu, dengan harapan sebatian baharu ini akan menjadi alternatif yang lebih mudah diakses. Walau bagaimanapun, pada masa ini tiada alternatif yang berkesan untuk nadir bumi, meskipun permintaan semakin meningkat.

Kha Thao (Menurut Live Science )

Pautan sumber: https://vnexpress.net/dat-hiem-thuc-chat-hiem-den-muc-nao-4659668.html