Đất hiếm là gì?
Đất hiếm, còn gọi là nguyên tố đất hiếm (REE) là một nhóm gồm 17 nguyên tố kim loại, phân bố trong vỏ Trái đất và rất khó tách ra từng nguyên tố riêng biệt. Nhiều người thắc mắc, đất hiếm có thực sự hiếm như tên gọi của chúng? Trên thực tế, đất hiếm được tìm thấy ở khắp nơi trên bề mặt vỏ Trái đất.
Tên gọi đất hiếm dễ gây hiểu lầm, nhưng chúng không thực sự hiếm, chỉ là vì chúng khó khai thác và chế biến, do thường phân bố rải rác. Chúng có thể được tìm thấy trong các lớp trầm tích, các mỏ quặng và cát đen. Điều đáng nói, chúng được phân bố với trữ lượng thấp và đắt đỏ trong sản xuất, khai thác.
Các nguyên tố đất hiếm có nhiều đặc tính giống nhau, điều đó khiến chúng thường được tìm thấy cùng nhau trong các trầm tích địa chất. Chúng còn được gọi là "oxit đất hiếm" vì nhiều nguyên tố trong số chúng tồn tại dưới dạng hợp chất oxit.
17 nguyên tố đất hiếm
Vì chỉ có 17 nguyên tố trong bảng tuần hoàn đủ điều kiện là nguyên tố đất hiếm, nên chúng được chia thành hai loại để dễ phân loại và sắp xếp, gồm nguyên tố đất hiếm nhẹ (LREE) và nguyên tố đất hiếm nặng (HREE). Chỉ có Scandium (Sc) nằm ngoài hệ thống phân loại này.
● Các nguyên tố đất hiếm nhẹ (LREE)
Bao gồm: Lanthanum (La), Cerium (Ce), Praseodymium (Pr), Neodymium (Nd), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd).
● Các nguyên tố đất hiếm nặng (HREE)
Bao gồm: Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu), Yttrium (Y).
Điểm khác nhau cơ bản giữa đất hiếm nặng và đất hiếm nhẹ
|
|
Đất hiếm nhẹ |
Đất hiếm nặng |
|
Đặc điểm |
Nguyên tố có khối lượng nguyên tử nhỏ hơn, thường tìm thấy với số lượng lớn hơn |
Nguyên tố có khối lượng nguyên tử lớn hơn, thường khó tìm kiếm hơn |
|
Các nguyên tố |
Lanthanum (La), Neodymium (Nd), Cerium (Ce), Praseodymium (Pr), Promethium (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd) |
Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb), Lutetium (Lu), Yttrium (Y) |
|
Sự phổ biến |
Dồi dào hơn trong lớp vỏ Trái đất |
Ít phổ biến hơn trong lớp vỏ Trái đất |
|
Ứng dụng phổ biến |
Sử dụng trong chất xúc tác, đánh bóng kính, pin sạc, nam châm cho turbine gió |
Rất quan trọng đối với nam châm hiệu năng cao, laser, lò phản ứng hạt nhân, các ứng dụng quốc phòng |
|
Tính chất từ tính |
Một số đất hiếm nhẹ (ví dụ như Neodymium) có tính chất từ mạnh nhưng khả năng chịu nhiệt kém |
Các đất hiếm nặng (ví dụ như Dysprosium, Terbium) sử dụng để tăng khả năng chịu nhiệt trong nam châm hiệu suất cao |
|
Giá trị thị trường |
Giá thành thấp hơn do nguồn cung dồi dào hơn |
Giá thành cao hơn do khan hiếm và nhu cầu lớn |
Ứng dụng của đất hiếm
Đất hiếm có vai trò khá quan trọng trong một số ngành sản xuất thiết bị công nghệ cao. Chúng là thành phần cần thiết của hơn 200 sản phẩm trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là các sản phẩm tiêu dùng công nghệ cao, như thiết bị điện tử, xe điện… Các ứng dụng quốc phòng quan trọng gồm màn hình điện tử, hệ thống dẫn đường, laser, hệ thống radar, sóng siêu âm.
Mặc dù lượng REE trong một sản phẩm có thể không phải là một phần đáng kể của sản phẩm đó theo trọng lượng hoặc thể tích, nhưng REE cần thiết để thiết bị hoạt động. Ví dụ, nam châm làm bằng REE chỉ chiếm một phần nhỏ tổng trọng lượng, nhưng nếu không có chúng, động cơ trục chính của máy tính để bàn, máy tính xách tay sẽ không thể hoạt động được!
Đất hiếm và hợp kim có chứa chúng được dùng trong nhiều thiết bị mà mọi người sử dụng hằng ngày như bộ nhớ máy tính, DVD, pin sạc, nam châm và nhiều thiết bị khác. Các thiết bị điện tử như điện thoại di động, máy tính bảng, máy tính xách tay, máy ảnh… hoặc xe điện, đều cần có pin. Nhiều loại pin sạc có thành phần từ hợp chất đất hiếm.
Đất hiếm cũng sử dụng nhiều trong các ngành công nghệ cao khác như: Chế tạo nam châm vĩnh cửu cho máy phát điện; chế tạo đèn cathode trong máy truyền hình; dùng làm vật liệu siêu dẫn; vật liệu phát quang trong các ứng dụng quang điện…
Ngành công nghiệp thủy tinh sử dụng nhiều đất hiếm nhất. Cerium, Lanthanum, Lutetium được dùng trong cả việc đánh bóng thủy tinh, mặt kính, lẫn thêm màu sắc cho kính. Thực ra, các chất khác cũng có thể thay thế được cho nguyên tố đất hiếm. Tuy nhiên, những sản phẩm thay thế thường kém hiệu quả và tốn kém.
