logo

logo

logo

logo

logo

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

 

اسم العنصر

الرمز والعدد الذري

ملء F

أرقام الأكسدة

اللانتانيوم Lanthanium

57La

4f 0

3

السيريوم Cerium

58 Ce

4f 1

4.3

البرازيوديميوم Praeseodymium

59Pr

4f 2

4.3

النيوديميوم Neodymium

60Nd

4f 3

4.3.2

البرومثيوم Promethium

61Pm

4f 4

3.2

الساماريوم Samarium

62Sm

4f 5

3.2

الأوروبيوم Europium

63Eu

4f 6

3

الغادولينيوم Gadolinium

64Gd

4f 7

3

التربيوم Terbium

65Tb

4f 8

4.3

الدسبروزيوم Dysproisum

66Dy

4f 9

4.3

الهولميوم Holmium

67Ho

4f 10

3

الإربيوم Erbium

68Er

4f 11

3

التوليوم Thulium

69Tm

4f 12

3.2

الإتربيوم Ytterbium

70Yb

4f 13

3.2

اللوتسيوم Lutetium

71Lu

4f 14

3

عناصر الأتربة النادرة. (يدل رقم الأكسدة الموجب على عدد الإلكترونات التي يخسرها العنصر)

 

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.

تفاعلات العناصر اللانتانيدية (Ln = ذرة لانتانيدية)

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

مراجع للاستزداة

- R. B. HESLOP et P. L. ROBINSON, Chimie inorganique (Flammarion Sciences 1977).

 


التصنيف : الكيمياء و الفيزياء
النوع : علوم
المجلد: المجلد الأول
رقم الصفحة ضمن المجلد : 240
مشاركة :

اترك تعليقك



آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

هل تعلم ؟؟

عدد الزوار حاليا : 42
الكل : 11017663
اليوم : 6400

أبركرومبي (لاسيلس-)

أبركرومبي (لاسيلس - ) (1881 - 1938) لاسيلس أبركرومبي Lascelles Abercrombie شاعر غنائي ومسرحي وناقد أدبي إنكليزي بارز في مطلع القرن العشرين. ولد في أشتن على نهر مرزي Ashton upon Mersey ودرس في كلية مولفرن Malvern College في مقاطعة ووستر وبعدها في كلية أوينز Owens College في مانشستر قبل أن يمضي للعمل في الصحافة وكتابة الشعر في مدينة ليفربول على الساحل الغربي لإنكلترة. عمل مدرساً للشعر في جامعة ليفربول (1919- 1922) ثم أستاذاً للأدب الإنكليزي في جامعة ليدز (1922- 1929) ثم أستاذاً للإنكليزية وآدابها في جامعة لندن (1929- 1935)، وللأدب الإنكليزي في جامعة أكسفورد (1935- 1938) قبل أن توافيه منيته في لندن.
المزيد »