Почему редкоземельные элементы настолько редкие?
Редкоземельные элементы обладают рядом полезных свойств, которые делают их желанным ресурсом в технической и энергетической индустриях. Коллекция из 17 металлов включает в себя 15 металлических элементов, которые находятся на дне периодической таблицы, а также иттрий и скандий.
Самыми ценными из них считаются неодим, празеодим, тербий и диспрозий, которые выполняют роль сверхсильных миниатюрных магнитов: важного компонента многих электронных устройств, от смартфонов до автомобильных аккумуляторов и ветряных турбин. Однако ограниченный запас элементов представляет источник беспокойства для правительств и корпораций, которые нуждаются в редкоземельных металлах для производства товаров.
На самом деле, редкоземельные элементы нельзя назвать совсем уж редкими. Согласно статистике Геологической службы США, большинство элементов из списка встречаются не реже, чем самые обычные металлы, вроде меди или цинка. Они совершенно точно не такие редкие, как серебро, золото или платина. Другой вопрос, что добывать их из природных источников гораздо сложнее: специалисты шутят, что название «проблемноземельные элементы» подошло бы им больше.
Трудности возникают из-за того, что редкие металлы не сконцентрированы в специфическом месторождении. Обычно металлы концентрируются в земной коре в результате различных геологических процессов: течения лавы, гидротермической активности и формирования гор. Однако необычная химия редкоземельных элементов означает, что эти металлы не собираются в скопления. Их следы развеяны по планете, из-за чего целенаправленная добыча становится тяжелой задачей.
Иногда крайне кислотные условия под землей могут немного повысить концентрацию редкоземельных элементов в определенных регионах, но поиски этих обогащенных месторождений — только первый этап испытания. Для того, чтобы получить чистый металл, его нужно очистить от других субстанций, разрушив ионную связь. Редкоземельные металлы обладают тремя позитивными зарядами и формируют невероятно сильные ионные цепочки, что, в свою очередь, усложняет процесс очищения. Как правило, в производстве задействуются низкокислотная среда, очень агрессивные условия и высокие температуры — иначе разрушить ионную связь не получится.
Собственно, сложность добычи — именно та причина, по которой редкоземельные элементы получили свое название. Некоторые исследователи работают над новыми методами переработки и очищения ценных металлов из старой электроники и индустриальных отходов; другие пытаются повторить магнитные и электронные свойства металлов на новых элементах, чтобы создать альтернативный ресурс. Однако на данный момент редкоземельные материалы незаменимы — и спрос на них постоянно растет.