شغف العلم الذي لا ينتهي

اللانــثــانـيـدات – عناصر الأرض النادرة

اللانــثــانـيـدات – عناصر الأرض النادرة


بقلم : فاطمة عبد الرحيم

مراجعة وتدقيق : دكتورة هبة هاشم - أستاذ الكيمياء العضوية جامعة عين شمس

اللانــثــانـيـدات – عناصر الأرض النادرة

الكثير منَّا يعرف جيدا بعض المعادن أو العناصر الكيميائية مثل الذهب و الفضة و النحاس و غيرها.

و لكن هل سمعت من قبل عن عناصر اللانثنيدات, و هل لها أهمية حقا تجعلها تحظى باهتمام مثل المعادن الأخرى؟

قبل التحدث عن أهمية تلك العناصر و تطبيقاتها, فلا بد أن نعرف أولا ما هي تلك العناصر و لما سميت بالعناصر النادرة, و هل هي نادرة فعلا؟؟؟

اللانثانيدات: هي عبارة عن فلزات قلوية براقة تشبه في رونقها الفضة, مرنة و تتفاعل كيميائيا, تتضمن 15 عنصرًا متشابهًا كيميائيًا و لكن لكل منهم استخدامات مختلفة.
أطلق عليها قديماً -عناصر الأرض النادرة - Rare elements
ولكن مع الوقت اكتُشِفَ أن هذا المصطلح غير دقيق حيث إن العديد من هذه العناصر ليست نادرة للغاية , فمنها السيريوم و هو أكثر انتشارًا من النحاس. فهي ليست نادرة و لكنها عادة ما تكون مشتتة و لا يتم العثور عليها كمركزات معادن في رواسب خام.
أول ما اُكتشف من معادن اللانثنيدات هو معدن الجادولينايت سنة 1787, من منجم في قرية Ytterby في السويد و كان على هيئة معدن أسود, الذي تم فصله فيما بعد إلى عناصر اللانثانيدات.
سميت هذه العناصر بهذا الاسم نسبة إلى أول عنصر فيها و هو اللانثانم La.
وتشمل سلسلة اللانثانيدات العديد من العناصر ،وكل اسم وراؤه تاريخ وسبب للتسمية فعلى سبيل المثال لانثانم La -من اليونانية- وتعني المختفي, سكانديوم Sc -من اللاتينية -(سكانديناڤيا) حيث اُكتشف أول عنصر نادر ،إتريوم Yb في قرية إتربـِبي في السويد ، سيريوم Ce على اسم الكوكب القزم سيريس, پراسيوديميوم Pr من اليونان "براسيو "، وتعني شبيه-الأخضر.
أهمية اللانثنيدات و بعض تطبيقاتها:
تلعب اللانثينيدات دورًا مهمًا في التقنيات الحديثة مثل النانو تكنولوجي
التي توجد مركزه في بعض الدول المتقدمه وخاصه الصين حيث
أنتجت الصين 95% من العناصر االلانثنيدات في عام 2010، وفي الوقت نفسه لديها 37% من الاحتياطيات المحققه لهذه العناصر في عام 2009.
تدخل في العديد من الصناعات ولها أهمية كبيرة, فلكل عنصر منها استخدامات مختلفة
لانثانم La: يستخدم لصناعة النظارات الليلية night vision goggles التي تستخدم في الحروب والأماكن الاستخباراتية و أيضا في عدسات الكاميرا و التليسكوب, ويدخل في صناعة بطاريات السيارات nickel metal hydride (NiMH) rechargeable batteries, و أيضا في المجال الطبي فتستخدم كربونات اللانثانم لمرضى الكبد في خفض مستويات الفوسفات في الدم.
السيريوم Ce: يستخدم في صناعة السبائك لزيادة القوة والصلابة للمعادن, وتدخل مركباته في صناعة السيراميك و الزجاج.
الهولميوم Ho: يستخدم لطلاء الزجاج لعكس الأشعة تحت البنفسجية.
النيوديميوم :Nd براسيوديميوم :Pr تستخدم هذه المعادن أيضًا على نطاق واسع في صناعة البترول لتكرير النفط الخام إلى منتجات البنزين وغيرها.
سماريوم Sm: يستخدم للصناعات المغناطيسات الذاتية ، كما يستخدم في صناعة السماعات.
إيتربيومYb: يستخدم كمصدر للأشعة السينية بدون كهرباء، مثلما في أجهزة أشعة إكس المحمولة.

خصائص اللانثينيدات:
تقع سلسلة اللانثانيدات في المجموعة السادسة في الجدول الدوري في حين إن هذه المعادن يمكن اعتبارها عناصر انتقالية إلا أن لها خصائص تميزها عن بقية العناصر.
إحدى خصائص اللانثينيدات التي تؤثر على كيفية تفاعلها مع العناصر الأخرى هي الخاصيه القلوية وهي مدى قدرة الذرة لفقد الإلكترونات، وبمعني آخر قلة جاذبية الذرة للإلكترونات أو الأنيونات, فتلك العناصر تتأكسد سريعا و تتفاعل إلى حد ما مع الماء منتجة غاز الهيدروجين.
تتميز اللانثينيدات بخصائص كهرومغناطيسية بسبب وجود إلكترونات غير مزدوجة مما يعني أن لديها مجالات مغناطيسية قوية.
طرق فصل عناصر اللانثنيدات:
من الصعب فصل عناصر اللانثنيدات عن بعضها البعض نتيجة لتشابهها في الخواص الفيزيائية و الكيميائية و لكن هناك بعض الطرق التي تعتمد على اختلافهم في القطر الأيوني.
1- valency change اختلاف التكافؤ:
تعتمد هذه الطريقة علي حالة التأكسد ومن المعروف أن حالة التأكسد تختلف من عنصر لآخر و بالتالي تختلف خصائصهم.
2- solvent extraction الاستخلاص بالمذيبات:
في هذه الطريقه تستخدم المذيبات العضوية غير الممزوجة بالماء, حيث تكون العناصر التي تقع في أول السلسلة أكثر قابلية للذوبان في الماء مثل اللانثانيوم على عكس العناصر الأخيرة في السلسلة تكون أكثر قابلية للذوبان في المذيبات العضوية مثل الجازولينيوم.
3- Precipitationترسيب.
4- Continuous Chromatography كروماتوجرافي.

ليست هناك تعليقات