الأتربة النادرة ( Rare earth )

الأتربة النادرة

العنصر الرمز الكيميائي العدد الذرّي الوزن الذرّي السيريوم Ce 58 140,12 البراسوديميوم Pr 59 140,907 النيوديميوم Nd 60 144,024 البروميثيوم Pm 61 145,00 السمريوم Sm 62 150,35 اليوروبيوم Eu 63 151,96 الجادولينيوم Gd 64 157,25 التربيوم Tb 65 158,924 الديسبروزيوم Dy 66 162,50 الهولميوم Ho 67 164,930 الإربيوم Er 68 167,26 الثليوم Tm 69 168,934 اليتريوم Yb 70 173,04 اللوتيتيوم Lu 71 174,97

الأتربة النادرة مصطلح يعني أي مجموعة من العناصر الفلزية التي تتراوح أعدادها الذرية بين 58 و71. وأول من درس الأتربة النادرة هو جوستاف موساندر في الأربعينيات من القرن التاسع عشر. والواقع أن تسمية الأتربة النادرة غير صحيحة، إذ أن تلك العناصر ليست أتربة ولا هي نادرة، وإنما أطلق عليها هذا الاسم لأن الكيميائيين فصلوها لأول مرة في شكل أكاسيد. وهذه الأكاسيد تشبه إلى حد ما أكاسيد الكالسيوم والمغنسيوم والألومنيوم، التي تعرف أحياناً باسم الأتربة المعتادة .

وهذه العناصر لها ثلاثة إلكترونات في الغلاف الخارجي لذراتها وتشترك بها في التفاعلات الكيميائية. وبسبب هذا التركيب تشترك جميع عناصر الأتربة النادرة في خواص متشابهة في محاليلها المائية، ويمكن وجودها جميعًا في الحالة الثلاثية التكافؤ أي ثلاث شحنات كهربائية لكل ذرة. ونظرًا لتشابه خواصها الكيميائية فإنه من الصعب فصلها. ولعناصر الإسكانديوم واليتريوم واللانثانوم والأكتينيوم ثلاثة إلكترونات تكافؤ أيضًا، وهي تعرف أحيانًا بعناصر الأتربة النادرة، وإن كان تركيبها الإلكتروني مختلفًا إلى حد ما.

وتسمّى عناصر الأتربة النادرة أيضًا اللنثانايدات لأنها تأتي بعد اللانثانوم في الجدول الدوري للعناصر. أما العناصر التي تلي الأكتينيوم في الجدول فتسمّى الأكتينيدات .

وعناصر الأتربة النادرة الحقيقية فضية اللون، وتوجد معاً في الطبيعة، في توليفات مع عناصر لافلزية في شكل فوسفات، وكربونات، وفلوريدات، وسليكات، وتنتالات. والمصادر الرئيسية لعناصر الأتربة النادرة هي معادن المونازيت والبستنازيت. والأتربة النادرة ليست نادرة في الحقيقة، بل حتى الأنواع النادرة منها مثل اليوروبيوم واللوتيتيوم هي أكثر شيوعًا من فلزات مجموعة البلاتين. أما البروميثيوم فلا يوجد في الطبيعة، وإنما يتكون نتيجة للتفاعلات الذرية. وتتكون العديد من عناصر الأتربة النادرة أثناء انشطار اليورانيوم والبلوتونيوم. ★ تَصَفح: الانشطار.

ولعناصر الأتربة النادرة استخدامات علمية وصناعية كثيرة، وتستخدم أنواع منها مستخلصة بالفصل، في صنع المصابيح والليزر والمغنطيس والكبريت وشاشات تكثيف الأشعة السينية. والمادة التي تعطي اللون الأحمر في شاشة التلفاز الملون تتكون من أكاسيد أو أكسي كبريتات اليتريوم أو الجادولينيوم المنشَّطة باليوروبيوم. ويستخدم السيريوم في إزالة ألوان الزجاج، كما يستخدم السيريوم والنيوبيوم في تلوين الزجاج، وأكسيد البراسوديميوم في تلوين السيراميك باللون الأصفر. وتضاف عناصر الأتربة النادرة دون فصلها إلى العديد من الفلزات، منها الألومنيوم والمغنسيوم، لتقويتها. وتدخل الأتربة النادرة في صناعة اللب الداخلي للأقطاب الكربونية المستخدمة في آلات عرض الأفلام. وتخلط سبيكة من عناصر الأتربة النادرة تسمى معدن الخليط الكلوريدي مع الحديد لصناعة فتيل القدّاحات. وتستخدم مركبات الأتربة النادرة عوامل حفازة في إنتاج كثير من المنتجات النفطية والاصطناعية.

كانت المختبرات إلى عام 1945م، تلجأ إلى عمليات كيميائية طويلة ومعقدة للحصول على كميات كبيرة من عناصر الأتربة النادرة النقية، مما جعل هذه الأنواع نادرة وغالية الثمن. أما اليوم فبسبب عمليات التبادل الأيوني، والاستخلاص بالمذيب ، أمكن تحقيق عمليات الفصل السريع التي تعطي أنواعاً نقية جداً منخفضة التكلفة من عناصر الأتربة النادرة.

★ تَصَفح أيضًا: برزيليوس، جونز جاكوب ؛ العنصر الكيميائي ؛ الإسكانديوم .