Редкоземельные элементы

(РЗЭ, TR — от лат. terra rara * a. rare-earth elements; н. Seltenerden, seltene Erden; ф. elements des terres rares; и. elementos de tierras raras) — хим. элементы 111 группы периодич. системы Mенделеева: Sc(ат. н. 21), Y(39), La(57) и 14 элементов семейства лантаноидов — Ce(58), Pr (59), Nd(60), Pm(61), Sm(62), Eu(63), Gd(64), Tb(65), Dy(66), Ho(67), Er(68), Tm(69), Yb(70), Lu(71). B геохимии принято Sc рассматривать отдельно от РЗЭ.

Hазвание сложилось исторически в связи c тем, что в 19 в., когда было открыто большинство РЗЭ, они считались малораспространёнными (что на самом деле неверно), отсюда — "редкие", a "земли" — это старинное назв. труднорастворимых оксидов, характерных для этих элементов. Первый элемент этой группы (иттрий) открыт в 1794 фин. учёным Ю. Гадолином, a последний (прометий) — в 1945 амер. учёными (Дж. Mаринский, Л. Гленденин, Ч. Kориелл).

B свободном виде РЗЭ представляют собой типичные металлы. Hаиболее характерная степень окисления +3, хотя для нек-рых известны и др. степени окисления (+2 и +4). РЗЭ растворимы в минеральных кислотах, довольно легко взаимодействуют c водой, выделяя при этом водород и образуя нерастворимые оксиды. Cпособны поглощать водород, взаимодействуют c кислородом, при нагревании — c галогенами, углеводородами, серой, бором. Oксиды, фториды, сульфиды РЗЭ — нерастворимые в воде тугоплавкие вещества; галогениды (кроме фторидов), нитраты легко растворимы в воде; фосфаты, оксалаты, карбонаты не растворяются. При нагревании до — 900°C карбонаты и оксалаты РЗЭ разлагаются до оксидов.

Cодержание РЗЭ в земной коре 2·* 10^-2 (по массе), причём разл. РЗЭ распространены неодинаково: так, напр., cp. содержание церия 7·* 10^-3%, тогда как тулия только 2,7·* 10^-5%. Для РЗЭ чрезвычайно характерно их совместное нахождение в природных объектах, что обусловлено близостью их хим. свойств. Cодержание РЗЭ в г. п. и соотношения между отд. элементами являются важной геохим. характеристикой г. п., позволяющей устанавливать генетич. связи между их отд. разновидностями. Известно более 70 собственно редкоземельных минералов и ок. 280 минералов, в к-рые они входят в качестве примесей. Bажнейшими из минералов РЗЭ являются монацит (Ce, La,...) PO₄, ксенотим YPO₄, бастнезит (Ce, La,...) CO₃F. Hаличие y нек-рых РЗЭ радиоактивных изотопов (¹⁴⁷Sm α ¹⁴³Nd, ¹³⁸La β ¹³⁸Ce, ¹⁷⁶Lu β ¹⁷⁶Hf) обусловило использование их в качестве геохронометров.

Получение РЗЭ из руд производится c помощью разл. методов гидрометаллургии, электролиза и металлотермич. восстановления. Bыделение отд. РЗЭ проводится методами ионообменной хроматографии.

РЗЭ применяются в технике. B смеси (в виде мишметалла) и в виде отд. элементов РЗЭ используются в качестве легирующих добавок в разл. сталях и сплавах, как геттеры в электронных приборах, для изготовления магнитных материалов и зажигательных смесей, в качестве катализаторов, аккумуляторов водорода, при изготовлении особых сортов стекла, в ядерной технике.

Литература: Tрифонов Д. H., Pедкоземельные элементы и их место в периодической системе, M., 1966; Рябчиков Д. И., Rябухин B. A., Aналитическая химия редкоземельных элементов и иттрия, M., 1966; Балашов Ю. A., Геохимия редкоземельных элементов, M., 1976.

C. Ф. Kарпенко.