Elementen i lantanidserien i det periodiska systemet anses vara sällsynta jordartsmetaller. Se fler gröna vetenskapsbilder. Steven Taylor/Photographer's Choice/Getty Images Sällsynta jordarter får ingen respekt. Fast nära botten av elementens periodiska system, och ges outtalbara namn som praseodym och ytterbium, de har inte i närheten av glamouren och populariteten att syre, kväve, kol och de andra topplistorna gör det. Fan, även zirkonium-som används för att skapa den ofta hånade kubiska zirkoniumdiamantsimulanten-klarar sig bättre än de sällsynta jordartarna. Det ironiska med allt detta är att de flesta människor använder produkter tillverkade med sällsynta jordarter dagligen. Faktiskt, man kan säga att vi inte skulle kunna leva utan dem, som de finns i de flesta högteknologiska prylar:mobiltelefoner, datorer, iPod och mer.
Än sen då, exakt, är dessa saker? Det finns 17 sällsynta jordartsmetaller, enligt en allmänt accepterad definition, som alla uppvisar liknande kemiska egenskaper:elementen i lantanidserien - lantan, cerium, praseodym, neodym, prometium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, tulium, ytterbium och lutetium - plus yttrium och skandium, klassificeras som "övergångsmetaller" [källa:Parlamentets hus]. (Dock, vissa forskare kan utesluta skandium, eller både skandium och yttrium, från den sällsynta jordens gruppering, beroende på hur lika de känner de två elementen är till lantaniderna.) Dessa element, kallas även sällsynta jordartsmetaller, upptäcktes 1787 av kemisten löjtnant Carl Axel Arrhenius, efter att han funnit en märkligt tung, svart sten i ett stenbrott i Ytterby, Sverige, som han kallade ytterbite [källor:Vanderkrogt, Tänk Global Green].
Dessa metaller är inte riktigt sällsynta - de finns i överflöd över hela världen. Folk anser dem sällsynta, fastän, eftersom de är utspridda i små bitar över hela planeten, inte samlas i vener, som koppar. Faktiskt, de finns i kluster - men med andra sällsynta jordarter, inte bara deras speciella sort. Det betyder att de måste skördas, separeras sedan ut i varje enskilt element, vilket är svårt och dyrt. Faktiskt, när elementen först upptäcktes, och forskare var inte säkra på vad de skulle göra med dem ännu, de bryts tillsammans som en grupp. Denna mish-mash av element kallades "mischmetal" [källa:Popular Mechanics]. Verkligen.
I årtionden, forskare nudlade över dessa element, så småningom förverkliga deras stora potential. För en sak, sällsynta jordarter har underbara magnetiska och ledande egenskaper, så att vi kan krympa våra tekniska enheter. Kom ihåg Sony Walkman från 1970-talet den första bärbara musikenheten? Den kompakta spelaren möjliggjordes delvis för att den innehöll en liten, stark magnet gjord av samarium. I dag, samariumbaserade magneter har ersatts av ännu mindre, starkare neodymium - därav Walkmans minsta ättling, iPod [källa:Popular Mechanics, Lynas Corp.]. Sällsynta jordar lyser också i försvarsarenan, där de används för att skapa allt från nattsynsglasögon till precisionsstyrda vapen.
USA ledde en gång världen i bearbetning av sällsynta jordartsmetaller, men idag tillhör denna skillnad Kina, som gynnades av statliga subventioner under 1980- och 1990 -talen som gjorde att de kunde översvämma den internationella marknaden med billiga sällsynta jordartsmetaller. Eftersom Kinas eget behov av dem har ökat, dock, de säljer inte lika mycket till resten av världen, och det råder brist. USA har startat om sin tidigare produktionsanläggning, och så småningom igen kan täcka sin egen förbrukning av sällsynta jordartsmetaller [källa:National Geographic].
Det är fantastiskt att krympa våra högteknologiska leksaker genom att använda sällsynta jordarter, men de har andra viktiga användningsområden, särskilt när det gäller miljön. Metallerna används för att skapa många "gröna" föremål, inklusive hybridbilar, kontroll av luftföroreningar, LED -lampor och vindkraftverk.
Specifikt, magneter gjorda av sällsynta jordarter används i vindkraftverk och relaterade föremål som generatorer, gör dem starka och mäktiga, ändå lätt och effektiv. Uppladdningsbara batterier, som driver allt från små e-läsare till de tunga hybridfordon som nämns ovan, använd också dessa element, lantan i synnerhet. Varje Toyota Prius, till exempel, bär 4,5 kg lantan i sitt "nickel-metallhydrid" -batteri. (Gissa vad "metall" -delen av namnet syftar på? Lanthanum, naturligtvis [källa:Popular Mechanics].)
Självklart, sällsynta jordarter är inte perfekta. Alla malm av sällsynta jordartsmetaller innehåller uran och torium - radioaktiva element som blir avfallsprodukter när de bryts, och måste kasseras noggrant. Det krävs också mer kemikalier för att separera uran och torium än det gör för att separera basmetaller som koppar, zink och bly, vilket inte är bra för miljön [källa:Think Global Green].
I Kina och på andra håll, slappa regler och olaglig gruvdrift av sällsynta jordartsmetaller har resulterat i förorenat land och vatten och till och med förgiftat lokala invånare, vilket uppenbarligen är en viktig fråga [källa:parlamentets hus]. Gruvprocessen använder mycket energi, för, och kan orsaka nedbrytning och erosion av matjord. Och slutligen, många högteknologiska prylar gjorda med sällsynta jordartsmetaller hamnar i deponier när de inte längre är användbara, och forskare vet inte ännu om, över tid, de sällsynta jordarna kommer att släppas ut i miljön igen - och i så fall vad det kan betyda för vår planet [källa:parlamentets hus, Smed].
I sista hand, fastän, produktionen av sällsynta jordarter fortsätter att öka, Föreslår det, åtminstone för stunden, deras otaliga miljö- och samhällsnytta uppväger kostnaderna. Så det ser ut som om dessa element är här för att stanna - åtminstone tills det näst bästa är upptäckt.
Jag ska erkänna det:jag hatar vetenskap. (Matematik också om du måste veta.) Så det här ämnet inledningsvis gjorde mig inte spännande. Tills jag insåg att det innebar att jag äntligen hade något vetenskapligt att diskutera med min äldre dotter, som precis tog examen med en B.S. i kemi. Min dotter var bekant med de sällsynta jordartselementen, och hjälpte mig att förstå vad de handlar om. Den personliga kontakten gjorde ämnet mycket mer intressant för mig, och jag hoppas att intresset återspeglas i denna artikel.
