Выполнил: студент КАТа группы Э-22 Фёдоров Дмитрий.

Научно-техническая революция стремительно ворвалась в жизнь всех развитых стран мира, она связана прежде всего с широким применением редких металлов. Все сверх магнитные, сверхлегкие, сверхтвердые, сверхжаростойкие и высокопрочные конструкционные материалы в наши дни создаются на основе или с использованием редких элементов.Все ресурсов- и энергосберегающие технологии не осуществимы без редких элементов. Сейчас насчитываются многие тысячи областей эффективного использования редких металлов как в военной, так и в гражданских областях промышленности. Промышленно-экономический уровень развития современных государств, по утверждению специалистов, определяется масштабами потребления не столько чугуна и стали, сколько редких металлов.

Редкожеме́льные элеме́нты (ре́дкие же́или) группа из 17 элементов, включающая лантан, скандий, иттрий и лантаноиды. Все эти элементы металлы серебристо- белого цвета, притом все имеют сходные химические свойства (наиболее характерна степень окисления +3). Происхождение названия Название «редкожемельные» дано в связи с тем, что они, во-первых, сравнительно редко встречаются в жемной коре (содержание (1,6-1,7)×10 2 % по массе) и, во- вторых, образуют тугоплавкие, практически не растворимые в воде оксиды (такие оксиды в начале XIX века и ранее назывались «жемлями»). Название «редкожемельные элементы» исторически сложилось в конце XVIII начале XIX века, когда ошибочно считали, что минералы, содержащие элементы двух подсемейств, цериевого (La, Се, Рг, Nd, Sm, Eu) и иттриевого (Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu) редко встречаются в жемной коре. Однако по запасам сырья редкожемельные элементы не являются редкими, по суммарной распространенности они превосходят свинец в 10 раз, молибден в 50 раз, вольфрам в 165 раз. Может быть, правильнее было бы называть эти металлы не редкими, а новыми, как предлагал академик В. И. Смирнов. Ведь все редкие элементы открыты за последние лет, а использование их в промышленности по-настоящему началось только лет назад.

Свойства и получение Редкожемельные элементы проявляют между собой большое сходство химических и некоторых физических свойств, что объясняется почти одинаковым строением наружных электронных уровней их атомов. Редкожемельные элементы металлы, их получают восстановлением соответствующих оксидов, фторидов, электролизом безводных солей и другими методами. Нахождение в природе Как правило, редкожемельные элементы встречаются в природе совместно. Наиболее важными источниками редкожемельных элементов служат минералы монацит, лопарит, бастнезит, ксенотим и гадолинит. Наиболее распространён в жемной коре церий, наименее тулий и лютеций. Благодаря интенсивным поискам редких металлов в х годах Россия имеет самые крупные в мире детально разведанные месторождения лития, цезия, иттрия, иттриевых и цериевых лантаноидов, циркония, тантала и ниобия, самое богатое месторождение бериллия. Однако все они находятся в труднодоступных регионах Сибири, Заполярья или высокогорья.

Монокристаллические соединения редкожемельных элементов (а также стёкла) применяют для создания лажерных и других оптически активных и нелинейных элементов в оптоэлектронике. лажерных и других оптически активных и нелинейных элементов в оптоэлектронике. Применение Редкожемельные элементы используют в различных отраслях техники: в радиоэлектронике, приборостроении, атомной технике, машиностроении, химической промышленности, в металлургии и др.радиоэлектронике приборостроении атомной технике машиностроении химической промышленности металлургии Широко применяют La, Ce, Nd, Pr в стекольной промышленности в виде оксидов и других соединений. Эти элементы повышают светопрозрачность стекла. Редкожемельные элементы входят в состав стекол специального назначения, пропускающих инфракрасные лучи и поглощающих ультрафиолетовые лучи, кислотно- и жаростойких стекол.стекла инфракрасные лучи ультрафиолетовые лучи Большое значение получили редкожемельные элементы и их соединения в химической промышленности, например, в производстве пигментов, лаков и красок, в нефтяной промышленности как катализаторы. Редкожемельные элементы применяют в производстве некоторых взрывчатых веществ, специальных сталей и сплавов, как газопоглотители.пигментов лаков красок нефтяной промышленности катализаторы взрывчатых веществ сталей сплавов газопоглотители

ЦИФРЫ И ФАКТЫ Многие редкие металлы, долгое время почти не находившие применения, сейчас широко используются в мире. Они вызвали к жизни целые новые области современной промышленности, науки и техники - такие, как солнечная энергетика, сверхскоростной транспорт на магнитной подушке, инфракрасная оптика, оптоэлектроника, лажеры, ЭВМ последних поколений. Чрезвычайно высоки темпы роста потребления редких металлов в электронике. В 1984 году стоимость мирового сбыта интегральных схем с использованием арсенида галлия составляла 30 млн. долларов, в 1990 году она уже оценивалась в 1 млрд. долларов. За счет внедрения энергоэкономичных осветительных приборов и электронной аппаратуры, сделанной с использованием редких элементов, США предполагают сберегать до 50% электроэнергии из 420 млрд. к Вт/часов, расходуемых на освещение. В Японии и США созданы лампы с люминофорами, содержащими иттрий, европий, тербий, церий. Лампы мощностью 27 Вт с успехом заменяют ваттные лампы накаливания. Расход электроэнергии на освещение снижается в 2-3 раза.

Магниты с использованием сверхпроводящих материалов на основе ниобия дали возможность построить в Японии поезда на воздушной подушке, развивающие скорость до 577 км/ч. До последнего времени иттрий использовался в технике чрезвычайно редко, и добыча его была соответствующей - исчислялась килограммами. Но вот оказалось, что иттрий способен резко увеличивать электропроводность алюминиевого кабеля и прочность новых керамических конструкционных материалов. Это обещает весьма большой экономический эффект. Интерес к иттрию и к иттриевым лантаноидам - самарию, европию, требую значительно вырос. Используя низколегированные стали, содержащие всего 0,03-0,07% ниобия и 0,01-0,1% ванадия, можно на 30-40% снизить вес конструкций при строительстве мостов, многоэтажных зданий, газо- и нефтепроводов, геологоразведочного бурильного оборудования и т. п. При этом срок службы конструкций увеличивается в 2-3 раза.

Скандий (его цена одно время была на порядок выше цены золота) благодаря уникальному сочетанию целого ряда своих свойств теперь пользуется сверх повышенным интересом в авиационной, ракетной и лажерной технике. Использование солнечной энергии невозможно без галлия. НАСА США планирует оборудовать космические спутники солнечными элементами на основе арсенида галлия. В рядовом американском автомобиле используется 100 кг стали марки HSLA с ниобием, ванадием, редкими жемлями, 25 деталей из медно-бериллиевых сплавов, цирконий, иттрий. При этом вес автомобиля в США (с 1980 по 1990 год) уменьшился в 1,4 раза. С 1986 года автомобили начали оснащаться неодим содержащими магнитами (37 г неодима на один автомобиль). Интенсивно разрабатываются электромобили с литиевыми аккумуляторами, автомобили на водородном топливе с нитридом лантана и другие.

Удивительная красота и сияние рубиновых звезд на башнях Кремля - одна из достопримечательностей нашей столицы. Звезды сделаны из селенового рубина - стекла, содержащего редкие металлы - селен, сернистый и углекислый кадмий. Американская фирма "Вестингауз" разработала высокотемпературные топливные элементы на основе оксидов циркония и иттрия, которые повышают кпд тепловых электростанций с 35 до 60%. Применение редкожемельных элементов (редких жемель) и редкого металла рения при крекинге нефти позволило США резко снизить использование дорогостоящей платины, при этом повысить кпд процесса и увеличить на 15 процентов выход высокооктанового бензина.

В Казахстане по рекомендации российских ученых была применена разработанная Ф. В. Сайкиным новая методика использования редких жемель в сельском хозяйстве. Опыты провели на больших площадях и получили великолепный эффект - увеличение урожайности хлопка, пшеницы и других культур на 65%. Столь высокая эффективность была достигнута, во-первых, благодаря тому, что использовали не смеси всех редких жемель одновременно, как это практиковалось в Китае, а только один неодим (поскольку некоторые из лантаноидов не способствуют повышению урожайности, а наоборот - понижают ее). Во-вторых, не проводили, как это делают в Китае, трудоемкого опрыскивания сельскохозяйственных растений в периоды их цветения. Вместо этого только замачивали жерно перед посевом в водном растворе, содержащем неодим. Эта операция много проще и дешевле. В Китае успешно применяются редкие жеили в сельском хозяйстве для удобрения риса, пшеницы, кукурузы, сахарного тростника, сахарной свеклы, табака, чая, хлопка, арахиса, фруктов, цветов. Урожай продовольственных культур увеличился на 5-10%, технических - более чем на 10%. Улучшилось качество пшеницы за счет более высокого содержания протеина и лизина, увеличилась сахаристость фруктов, сахарного тростника и свеклы, улучшилась окраска цветов, повысилось качество чая и табака.