الأتربة النادرة

اتربه نادره

Rare-earth - Terres rares

الأتربة النادرة

الأتربة النادرة rare earthe أكاسيد متشابهة جداً لسلسلة من العناصر المعدنية تضم أربعة عشر عنصراً تلي عنصر اللانتانيوم، وتنتهي باللوتسيوم بدءاً من العدد الذري 58 وحتى 71.

وهي عناصر دعيت قديماً «المعادن الترابية النادرة» مع أنها ليست كلها نادرة، إذ إن بعضها أكثر انتشاراً في الطبيعة من الرصاص، وقد احتفظت بتسميتها هذه مع أنها تصنف اليوم باسم العناصر اللانتانيدية نسبة إلى أول عناصرها وهو اللانتانيوم La كما يشار إليها أحياناً باسم العناصر الانتقالية الداخلية. وقد وسمت قبل بداية القرن التاسع عشر بالندرة وارتفاع  الثمن، إذ لم تكن تسترعي اهتمام إلا قلة من العلماء لم يكن عددهم يتجاوز في العالم آنذاك مئتي عالم، ثم تضافرت الجهود تدريجياً، وازداد توجه الأنظار إلى هذه الأتربة لسبر أغوار عناصرها على الصعيد التجريبي بغية فصل بعضها عن بعض من جهة، وتبين خواصها الفيزيائية والكيمياوية من جهة أخرى.

تتضمن السلسلة اللانتانيدية أربعة عشر عنصراًَ يُرمز إليها عموماً بـ (Ln)  ولم تعرف بنيتها الإلكترونية معرفةً جيدة، وقد اعُتمدت بنية اللانتانيوم الإلكترونية 5d¹ 6s² أساساً لها، وافترض البدء بالملء الإلكتروني بالسيريوم وانتهاء باللوتسيوم Lu الذي يحوي أربعة عشر إلكتروناً في المدار 4f (انظر الجدول). ومع أن الاختلاف بين هذه العناصر يكمن في ملء سوية الطاقة الداخلية 4f، إلا أنها تتميز بخواص كيمياوية متقاربة.

وتغلب على هذه العناصر في مركباتها حالة الأكسدة «+3»، وتظهر في بعضها الحالتان «+2» و «+4». وتعد الحالة «+3» الحالة الوحيدة الأكثر ثباتاً في اللانتانيوم والغادولينيوم

واللوتسيوم لأنها تتوافق مع شغور المدار (المحط) 4f فيها وامتلائها إلى النصف ثم امتلائها الكامل. وتميل العناصر اللانتانيدية إلى التوضع في الفلزات التي تتبلور أخيراً على السطح بدءاً من المُهْل (الصهارة) magma، نتيجة لكبر شواردها (أيوناتها) ولذا تصادف في ضرب من حجر الصوان هو البغماتيت pegmatite.

وتستخرج العناصر اللانتانيدية الخفيفة خصوصاً من «المونازيت» المكون غالباً من فوسفات التوريوم ,والسيريوم وغيرهما، أما العناصر اللانتانيدية الثقيلة فتستخرج من الغادولينيت Fe Be₂ Y₂ Si₂ O₁₀.

وتنحصر درجات انصهار هذه العناصر بين 824ْس في الإتربيوم Yb و1652ْس في اللوتسيوم Lu. ومع أنها تُعدُّ من المعادن إلا أنها ليست على درجة عالية من الجودة في صفاتها الميكانيكية وفي نقلها الحراري والكهربائي. وهذه العناصر ذات لون أبيض فضي، وتبقى الثقيلة من هذه العناصر لامعة في الدرجات العادية من الحرارة، أما الخفيفة منها فلا تلبث أن تكسوها طبقة من الأكسيد.

وتشبه العناصر الأولى منها الكلسيوم في خواصه الكيمياوية، ولكن هذه الخواص تتبدل كلما ازداد العدد الذري فيها شيئاً فشيئاً حتى تقارب خواص الألمنيوم. ومع ذلك فإن جميع عناصرها تُكون هدروكسيدات شاردية صيغتها العامة Ln Oh)₃)، وهي أقل أساسية من هدروكسيد الكلسيوم، لكنها أكثر أساسية من هدروكسيد الألمنيوم، وتتفكك كربوناتها ونتراتها بالحرارة إلى الأكاسيد الموافقة بسهولة أكبر مما هي في أملاح الكلسيوم الموافقة.

إن أكاسيد الزمرة اللانتانيدية (Ln₂O₃) ثابتة جداً حرارياًَ، وهي تكون في درجات حرارة عالية وتتميز بمقاومتها الشديدة للحرارة refractory وتتناقص أنصاف أقطارها الشاردية من السريوم (Ce³⁺) إلى اللوتسيوم (Lu³⁺⁾  وهكذا يصبح Ce (OH)₃ أقواها أساسية و Lu (OH)₃ أضعفها أساسية.

وينفرد السيريوم عن باقي أترابه بتفاعلين لم يظهرا في الشكل، يتحد في أحدهما بالفلور ليكون CeF₄ ويتحد في الثاني بالأكسجين ليعطي CeO₂.

أما أملاح العناصر اللانتانيدية فعديمة الانحلال في الماء، وهي تشبه أملاح العناصر القلوية الترابية مع اختلاف طفيف فيما يتعلق بملح الكبريتات المنحل.وتبدو بعض الشوارد اللانتانيدية الثلاثية ملونة سواءً أكانت صلبة أم منحلة، ويبدو أن اللون يعود إلى عدد الإلكترونات الحرة في المدارات 4f. وأن شوارد العناصر التي يحتوي فيها المدار f على X إلكتروناً تتلون بلون شوارد العناصر التي يحتوي فيها المدار ((f على (14-X) إلكتروناً.

وتتصف الشوارد اللانتانيدية بمغناطيسية مسايرة (طردية) Paramagnetic باستثناء ذات المدار 4f ⁰ أو المدار 4f ¹⁴؛ وللعناصر اللانتانيدية ومشتقاتها تطبيقات عملية محدودة، فالسيريوم مثلاً يدخل في بعض الأشابات (السبائك الخليطة) مثل فولاذ السريوم مكوناً ما يدعى حديدي السيريوم لصنع أحجار القداحات، وتستعمل بعض أكاسيد السيريوم لتلوين الزجاج.

عبد المجيد البلخي

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد الأول

رقم الصفحة ضمن المجلد : 240

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية