Sällsynta jordartsmetaller
Sällsynta jordartsmetaller (förkortas ibland REE efter engelskans rare-earth element eller REM efter rare-earth metal), är metalliska grundämnen vars föreningar förekommer relativt sparsamt i naturen. Hit räknas med IUPAC:s definition periodiska systemets grupp 3, skandium, yttrium och lantanoiderna[1] (det vill säga lantan samt de fjorton lantaniderna).
Till de sällsynta jordartsmetallerna räknas således följande grundämnen:
| Atomnr | Kemisk beteckning |
Namn | Upptäcktsår | Upptäckare | Upptäcktsplats |
|---|---|---|---|---|---|
| 21 | Sc | Skandium | 1879 | Lars Fredrik Nilson | Ytterby, Stockholms skärgård |
| 39 | Y | Yttrium | 1794 | Johan Gadolin | Ytterby, Stockholms skärgård |
| 57 | La | Lantan | 1838 | Carl Gustaf Mosander | Bastnäsfältet, Västmanland |
| 58 | Ce | Cerium | 1803[2] | Jacob Berzelius m.fl. | Bastnäsfältet, Västmanland |
| 59 | Pr | Praseodym | 1885 | Carl Auer von Welsbach | Österrike |
| 60 | Nd | Neodym | 1885 | Carl Auer von Welsbach | Österrike |
| 61 | Pm | Prometium | 1945 | Jacob A. Marinsky | USA |
| 62 | Sm | Samarium | 1879 | Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran | |
| 63 | Eu | Europium | 1901 | Eugène-Anatole Demarçay | |
| 64 | Gd | Gadolinium | 1880 | Jean Charles Galissard de Marignac | Ytterby, Stockholms skärgård |
| 65 | Tb | Terbium | 1843 | Carl Gustaf Mosander | Ytterby, Stockholms skärgård |
| 66 | Dy | Dysprosium | 1886 | Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran | |
| 67 | Ho | Holmium | 1878 | Jacques-Louis Soret m.fl. | Ytterby, Stockholms skärgård |
| 68 | Er | Erbium | 1842 | Carl Gustaf Mosander | Ytterby, Stockholms skärgård |
| 69 | Tm | Tulium | 1879 | Per Teodor Cleve | Ytterby, Stockholms skärgård |
| 70 | Yb | Ytterbium | 1878 | Jean Charles Galissard de Marignac | Ytterby, Stockholms skärgård |
| 71 | Lu | Lutetium | 1907 | Georges Urbain m.fl. |
Kommentarer till tabellen.
- Berzelius Cerium var en blandning. En del författare anger C.G. Mosander som upptäckare av både Cerium och Lantan.[3]
- En del författare anger Cleve som upptäckare av både Tulium och Holmium. Båda upptäcktes från orent Erbium[4]
- Carl Gustaf Mosander upptäckte Didym år 1840, Welsbach upptäckte år 1885 att Didym är sammansatt av neodym och praseodym.[5]
- Lutetium upptäcktes av Urbain och Welsbach oberoende av varandra år 1907.[6]
Plats i periodiska systemet
redigera| 1 H |
2 He | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 3 Li |
4 Be |
5 B |
6 C |
7 N |
8 O |
9 F |
10 Ne | ||||||||||||||||||||||||
| 11 Na |
12 Mg |
13 Al |
14 Si |
15 P |
16 S |
17 Cl |
18 Ar | ||||||||||||||||||||||||
| 19 K |
20 Ca |
21 Sc |
22 Ti |
23 V |
24 Cr |
25 Mn |
26 Fe |
27 Co |
28 Ni |
29 Cu |
30 Zn |
31 Ga |
32 Ge |
33 As |
34 Se |
35 Br |
36 Kr | ||||||||||||||
| 37 Rb |
38 Sr |
39 Y |
40 Zr |
41 Nb |
42 Mo |
43 Tc |
44 Ru |
45 Rh |
46 Pd |
47 Ag |
48 Cd |
49 In |
50 Sn |
51 Sb |
52 Te |
53 I |
54 Xe | ||||||||||||||
| 55 Cs |
56 Ba |
57 La |
58 Ce |
59 Pr |
60 Nd |
61 Pm |
62 Sm |
63 Eu |
64 Gd |
65 Tb |
66 Dy |
67 Ho |
68 Er |
69 Tm |
70 Yb |
71 Lu |
72 Hf |
73 Ta |
74 W |
75 Re |
76 Os |
77 Ir |
78 Pt |
79 Au |
80 Hg |
81 Tl |
82 Pb |
83 Bi |
84 Po |
85 At |
86 Rn |
| 87 Fr |
88 Ra |
89 Ac |
90 Th |
91 Pa |
92 U |
93 Np |
94 Pu |
95 Am |
96 Cm |
97 Bk |
98 Cf |
99 Es |
100 Fm |
101 Md |
102 No |
103 Lr |
104 Rf |
105 Db |
106 Sg |
107 Bh |
108 Hs |
109 Mt |
110 Ds |
111 Rg |
112 Cn |
113 Nh |
114 Fl |
115 Mc |
116 Lv |
117 Ts |
118 Og |
I vissa tekniska tillämpningar förekommer det att begreppet avgränsas på andra sätt än IUPAC:s officiella. Även en uppdelning mellan tunga (HREE) respektive lätta (LREE) sällsynta jordartsmetaller förekommer inom tekniska tillämpningar, dock utan att dessa begrepp tillämpas på ett enhetligt sätt. En relativt vanlig definition av HREE, baserat på ämnenas elektronstruktur, är dock terbium till lutetium (grundämne 65 till 71) samt yttrium.[7]
Existensen av skandium förutsades på teoretisk grund av Dmitrij Mendelejev, som provisorisk kallade ämnet ekabor ("liknande bor").
Många av de sällsynta jordartsmetallerna har fått stor teknisk betydelse som tillsatsämnen inom halvledartekniken.
Förekomst
redigera
De sällsynta jordartsmetallerna förekommer ofta tillsammans. Trots beteckningen är ämnena inte så sällsynta som man trodde när gruppen namngavs. Vanligast förekommande är cerium, som är det 25:e vanligaste grundämnet i jordskorpan. Prometium, som saknar stabila isotoper, förekommer nästan inte alls. Med undantag för prometium är alla grundämnen i gruppen mindre sällsynta än exempelvis silver och guld. De med jämna atomnummer som Sm, Gd, Dy etc. är betydligt vanligare än de med udda atomnummer som Eu, Tb, Ho etc.
Mineral innehållande sällsynta jordartsmetaller
redigera- Monazit
- Xenotim
- Gadolinit
- Bastnäsit
- Samarskit Gadolinium upptäcktes ur detta mineral.
- Fergusonit
- Euxenit
| -- | Monazit Australien |
Bastnäsit USA |
Xenotim Malaysia |
|---|---|---|---|
| La2O3 | 24 | 33 | 0,5 |
| CeO2 | 46 | 49 | 5 |
| Nd2O3 | 17 | 12 | 2,2 |
| Gd2O3 | 1,5 | 0,2 | 4 |
| Dy2O3 | 0,7 | 0,03 | 8,7 |
| Y2O3 | 2,4 | 0,09 | 61 |
| Sm2O3 | 2,5 | 0,8 | 1,9 |
| Pr6O11 | 5 | 4,3 | 0,7 |
| -- | Kiruna | Malmberget |
|---|---|---|
| Ce | 780-1650 | 1000-2500 |
| Nd | 500-850 | 150-440 |
| Sa | 120-150 | 70-275 |
Produktion och marknad
redigera
Världsproduktionen av sällsynta jordartsmetaller dominerades länge av en gruva i Mountain Pass i Kalifornien, som stängdes 2002 på grund av fallande råvarupriser och miljöproblem men återöppnades 2018. Världsproduktionen 2018 (utom skandium) uppskattas till 170 000 ton och domineras av Kina där 70% bröts, framför allt i distriktet Bayan Obo i Inre Mongoliet. 12% bröts i Australien och 9% i USA. I Vietnam och Brasilien finns stora mineralreserver men dessa länder har endast låg produktion.[10][11]
Marknad
redigeraMetallerna i gruppen prissätts olika: År 2018 handlades oxider av de vanligt förekommande cerium och lantan för 2 USD/kg medan dysprosiumoxid kostade 180 USD/kg och terbiumoxid 461 USD/kg.[10]
Sällsynta jordartsmetaller i Sverige
redigeraI Sverige undersöks möjliga fyndigheter framför allt i Norra Kärr i närheten av Gränna och som utvinning ur gruvavfall i Kiruna.[12]
I januari 2023 tillkännagavs att LKAB lokaliserat Europas största kända fyndighet av sällsynta jordartsmetaller i Per Geijermalmen strax norr om Kiruna.[13][14]
Användningsområde
redigeraSällsynta jordartsmetaller används bland annat i katalysatorer, keramer, glas,[10] permanentmagneter, mikrochip, LCD-skärmar, batterier och mobiltelefoner.[15]
Se även
redigeraKällor
redigera- ^ IUPAC: IR-3 Elements and Groups of Elements (March 04)
- ^ ”Bastnäs Gruvfält | Ekomuseum Bergslagen”. http://ekomuseum.se/?page_id=24. Läst 6 februari 2015.
- ^ Gillespie, Chemistry of the elements, 1984
- ^ Per Enghag, Jordens Grundämnen, 1999
- ^ Per Enghag, Jordens Grundämnen
- ^ Ullman's encyklopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition
- ^ Rare Earths Nomenclature. Time to Standardize? Arkiverad 30 december 2010 hämtat från the Wayback Machine., Rare Metal Blog 2009-11-28
- ^ Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry
- ^ Frietsch, Ore Geology Reviews 9(1995) 489-510
- ^ [a b c] ”U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, February 2019”. Arkiverad från originalet den 19 september 2019. https://web.archive.org/web/20190919021932/https://prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/atoms/files/mcs-2019-raree.pdf. Läst 22 maj 2019.
- ^ "China Tightens Grip on Rare Minerals", New York Times, 2009-08-31.
- ^ LKAB vill utvinna sällsynta dyrbara metaller på Sveriges Radios webbplats den 6 oktober 2011
- ^ ”Europas största fyndighet för sällsynta jordartsmetaller finns i Kiruna”. LKAB. https://lkab.com/press/europas-storsta-fyndighet-for-sallsynta-jordartsmetaller-finns-i-kiruna/. Läst 13 januari 2023.
- ^ Haupt, Inger (12 januari 2023). ”Europas största fyndighet för sällsynta jordartsmetaller hittad i Kiruna”. SVT Nyheter. https://www.svt.se/nyheter/lokalt/norrbotten/ny-satsning-pa-lkab-s-vd. Läst 13 januari 2023.
- ^ http://www.montrealgazette.com/business/Quest+Rare+Minerals+Strange+Lake+project+will+take+investment+well+over+billion/7716998/story.html[död länk]
Externa länkar
redigera- Khan, M., Lundmark, M. och Hellström, J. (2012) "Sällsynta jordartsmetaller – betydelse för det försvars- och säkerhetspolitiska området", Stockholm:Totalförsvarets forskningsinstitut