17 metalden oluşan nadir toprak elementleri grubu, Dünya'nın kabuğunda nispeten bol miktarda bulunur, ancak çıkarılmaları son derece zordur.
Neodimyum, çıkarılması son derece zor olan nadir toprak elementlerinden biridir. Fotoğraf: RHJ/Getty
Nadir toprak elementleri, birçok faydalı özelliğe sahip oldukları için enerji ve teknoloji sektörlerinde oldukça rağbet görmektedir. Bu grup, periyodik tablonun sonundaki 15 metalin yanı sıra itriyum ve skandiyum da dahil olmak üzere 17 metalden oluşmaktadır.
Bu elementlerin en değerlileri, akıllı telefonlar, elektrikli araç bataryaları ve rüzgar türbinleri gibi elektronik cihazların önemli bir bileşeni olan ultra güçlü minyatür mıknatıslar görevi gören neodimyum, praseodimyum, terbiyum ve disprosyumdur. Bununla birlikte, nadir toprak elementlerinin sınırlı arzı, bu modern ihtiyaçların üretiminde şirketler ve hükümetler için büyük bir endişe kaynağıdır.
Nadir toprak elementleri aslında o kadar da nadir değil. ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumu'nun (USGS) farklı elementlerin kristal bolluğu (Dünya kabuğundaki ortalama bulunabilirlik) üzerine yaptığı araştırmaya göre, çoğu nadir toprak elementi, bakır ve çinko gibi yaygın metallerle yaklaşık olarak aynı miktarlarda bulunuyor. Virginia Politeknik Üniversitesi'nden Profesör Aaron Noble, "Gümüş, altın veya platin gibi metaller kadar nadir değiller kesinlikle" dedi.
Ancak, bunları doğal kaynaklardan çıkarmak son derece zordur. Batı Virginia Su Araştırma Enstitüsü direktörü Paul Ziemkiewicz, "Sorun şu ki, bunlar tek bir yerde yoğunlaşmış değiller. Amerika Birleşik Devletleri genelinde her kilogram şeylde yaklaşık 300 miligram nadir toprak elementi bulunuyor" dedi.
Genellikle metaller, lav akıntıları, hidrotermal aktivite ve dağ oluşumu gibi çeşitli jeolojik süreçler nedeniyle Dünya'nın kabuğunda yoğunlaşır. Bununla birlikte, nadir toprak elementlerinin alışılmadık kimyasal özellikleri, bu özel koşullar altında genellikle bir arada yoğunlaşmadıkları anlamına gelir. Nadir toprak elementlerinin izleri gezegenin her yerine dağılmış halde bulunur, bu da çıkarılmalarını daha az verimli hale getirir.
Bazen asidik yeraltı ortamları, belirli bölgelerde nadir toprak elementlerinin seviyelerini hafifçe artırabilir. Ancak bu bölgeleri bulmak sadece ilk zorluktur.
Doğada metaller, metal moleküllerinin diğer ametallere (anti-iyonlara) güçlü iyonik bağlarla bağlı olduğu cevher adı verilen karışımlar halinde bulunur. Saf metal elde etmek için bu bağların kırılması ve ametalin uzaklaştırılması gerekir. Bu işlemin zorluğu, metalin ve bağlı olduğu ametalin türüne bağlıdır.
"Bakır cevheri tipik olarak sülfürler (kükürt ve diğer elementleri içeren kimyasal bileşikler) şeklinde bulunur. Cevheri, sülfürler gaz olarak çıkana kadar ısıtırsınız ve saf bakır reaktörün dibine çöker. Bu oldukça kolay bir çıkarma işlemidir. Demir oksitler gibi bazı diğerlerinde ise metalin açığa çıkması için katkı maddeleri gerekir. Ancak nadir toprak elementlerinin ayrılması çok daha karmaşıktır," diye açıklıyor Ziemkiewicz.
Nadir toprak metalleri üç pozitif yüke sahiptir ve her biri üç negatif yüke sahip olan fosfat antiiyonlarıyla son derece güçlü iyonik bağlar oluşturur. Bu nedenle, ekstraksiyon işlemi, pozitif metal ile negatif fosfat arasındaki son derece güçlü bağı aşmak zorundadır.
"Nadir toprak cevherleri, kimyasal olarak çok kararlı minerallerdir ve parçalanmaları için büyük miktarda enerji ve kimyasal güç gerektirir. Tipik olarak, bu süreç son derece düşük pH seviyeleri, zorlu koşullar ve son derece yüksek sıcaklıklar gerektirir çünkü cevher içindeki bağlar inanılmaz derecede güçlüdür," dedi Noble.
Saf elementlerin çıkarılmasındaki zorluk, onlara "nadir toprak elementleri" adını kazandırmıştır. Bazı uzmanlar, mevcut arz üzerindeki baskıyı hafifletmek için endüstriyel atıklardan ve eski elektronik cihazlardan bu değerli metalleri geri dönüştürme ve çıkarma konusunda yeni yöntemler araştırıyor. Ayrıca, nadir toprak elementlerinin benzersiz manyetik ve elektronik özelliklerini yeni bileşiklerde yeniden yaratmaya çalışıyorlar ve bu yeni bileşiklerin daha erişilebilir alternatifler haline gelmesini umuyorlar. Bununla birlikte, artan talebe rağmen, şu anda nadir toprak elementlerine etkili bir alternatif bulunmamaktadır.
Thu Thao ( Live Science'a göre)
[reklam_2]
Kaynak bağlantısı
Yorum (0)