TEMA BROJA
Priredila D. Marić
Retke zemlje i minerali /Stimulativni „hladni rat“
Od lampe i upaljača do zelenih tehnologija
Oto Han |
Retke zemlje čini grupa od 17 metala koji su smešteni u sredini periodnog sistema hemijskih elemenata. Poznati su i pod nazivom retki zemni metali. Imaju neobične fluorescentne, provodne i magnetne osobine. Predstavljaju srce modernih tehnologija.
Iterbi, u Švedskoj. Prvi deo naziva („retka“) trebalo je da označi da se radilo o nečem što je naučnicima bilo nepoznato. Drugi deo naziva („zemlja“) je proistekao iz činjenice da su geolozi u 18. veku, tako nazivali stene rastvorljive u kiselini. Iz ovog minerala je 1794. finski hemičar Johan Gadolin, izolovao itrijum - prvi otkriveni element retke zemlje. Švedski hemičar Jens Bercelijus je 1803. izolovao cerijum, a 1928. i torijum. Njegov učenik Karl Mozander je 1839. počeo da sistematski analizira mešane retke zemlje, otkrivši lantan, erbijum i terbijum.
U drugoj polovini 19. veka, nemački fizičar Gustaf Kirhof i nemački hemičar Robert Bunzen, razvili su spektralnu analizu, tehniku identifikacije elemenata pomoću svetlosnog spektra. Veliki izazov u hemiji retkih zemnih metala - bilo je i ostalo - otkrivanje načina da se oni razdvoje. Bunzenov student na Univerzitetu u Hajdelbergu, bio je austrijski hemičar Karl Auer. On je pokazao je da je didimijum, za koji se tada smatralo da je element, u stvari, legura dva elementa retke zemlje, koje je nazvao neodijum i prazeodijum. Auer je prvi shvatio komercijalne mogućnosti retkih zemnih metala. Izumeo je mrežicu za gasno osvetljenje, koja je po njemu i dobila ime, kao i niti osmijuma za sijalice, i kremenčiće za upaljače.
Primena, pojačivači
Elementi retkih zemalja dobili su novi naučni, a potom i geopolitički značaj uporedo sa napretkom atomske fizike u prošlom veku. Izazov odvajanja elemenata retke zemlje od rude, ali i međusobno, i dalje je ostavljao prostora za nedoumicu o njihovom konačnom broju. Britanski fizičar Henri Mozli je 1913. godine, pomoću rendgenske spektoskopije utvrdio da postoji 15 elemenata u seriji lantanida (atomski brojevi od 57 do 71). Retki zemni metali su definitivno dobili na značaju 1939. kada su ih Oto Han, Liza Majtner i Fric Štrasman, identifikovali u proizvodima fisije. Vodeći američki hemičar u oblasti retkih zemalja, Frenk Speding iskoristio ih je u okviru projekta „Menhetn“, i tako rešio glavni problem. Naime, poslužili su mu kao nečistoće koje će apsorbovati neutrone i sprečavati nuklearnu lančanu reakciju.
Trka u naoružanju između SAD i SSSR tokom hladnog rata dovela je do toga da su, šezdesetih godina, istraživači američkih vazduhoplovnih snaga napravili magnete od samarijum-kobalta. Ovaj materijal je zadržavao svoja moćna magnetna svojstva i kad se veoma zagreje, što je omogućilo moćnije radare. Sovjetski metalurzi su, osamdesetih godina, koristili skandijum da aluminijum učine jačim i lakšim, što je povećalo performanse aviona MiG-29. Laserska istraživanja su dovela do razvoja itrijum-aluminijum-granat lasera, koji se koriste za laserske daljinomere i označivače za vođeno oružje.
Korporativno i industrijsko istraživanje je na bazi retkih zemalja stvorilo nove proizvode za širok krug potrošača. Rad na razvoju baterija, tokom sedamdesetih i osamdesetih godina, odveo je do pojave nikl-metal-hidridne baterije, koja je koristila lantan i neodijum. Ove baterije su se mogle puniti više puta, a skladištile su mnogo energije u odnosu na njihovu zapreminu (veličinu). Postale su popularne u prenosivoj elektronici, među kojima su bile i videokamere iz devedesetih godina. Takođe su bile široko korišćene u hibridnim automobilima, kao što je „tojota prius“ iz 2001. Istraživači iz „Dženeral Motorsa“ su osamdesetih godina patentirali neodijum-gvožđe-bor magnete. Oni su stvorili kompaniju „Magnekuenč“, koja je proizvodila lake i moćne permanentne magnete za automobilsku industriju; ubrzo je pronašla rastuće tržište u prodaji malih magneta za hard diskove jer su devedesetih godina, personalni računari postali uobičajeni.
Početkom poslednje decenije 20. veka u Laboratorijama „Bel“, nastao je pojačavač na bazi vlakna dopiranog erbijumom (EDFA), koji pojačava signal u optičkim kablovima. Ovi mali uređaji omogućili su globalnu mrežu dugačkih optičkih kablova, koji su smanjili cenu međugradskih telefonskih poziva, a sada omogućavaju prenos podataka u celom svetu. Sa pojavom prvog ajfona 2008. godine, videlo se koliki napredak je ostvaren u metalurgiji retkih zemalja i primenama do kojih je ona dovela. Današnji pametni telefoni koriste lantan da smanje izobličenja u malim staklenim sočivima njihovih kamera, kao i neodijumske magnete za poboljšanje zvuka koji dolazi iz malih zvučnika, a itrijum i erbijum fosfore da prikažu jarke boje na energetski efikasnom ekranu.
|
Elementi retkih zemalja će verovatno ostati važan deo budućnosti ljudske civilizacije, počev od primene u kvantnom računarstvu i nauci o materijalima, preko medicine, pa do zelene tehnologije.
Priredila D. Marić
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
