Что значит "редкие металлы"

название группы металлов (св. 50), использующихся в небольших количествах или относительно новых в технике. Количество редких металлов в земной коре составляет 0,53% по массе (0,41% приходится на титан). К редким металлам относят: элементы I группы периодической системы - Li, Rb, Cs, Fr; II группы - Be, Ra; III группы - Ga, In, Tl, Sc, Y, La, Ac, лантаноиды и актиноиды; IV группы - Ti, Zr, Hf; V группы - V, Nb, Ta; VI группы - Mo, W, Po; VII группы - Re, Tc. По мере увеличения производства этих элементов термин "редкие металлы" становится все более условным.

условное название группы металлов (свыше 50), перечень которых дан в таблице. Это металлы, относительно новые в технике или ещё мало используемые и освоенные. Масштабы производства и области применения их ещё не стабилизировались и продолжают быстро развиваться. Термин появился в литературе примерно в 20-е гг. 20 в. За рубежом Р. м. иногда называются «менее обычные металлы» (Less Common Metals). Большинство Р. м. мало распространены, а часто и рассеяны в земной коре; их извлечение из сырья и получение в чистом виде связаны с большими технологическими трудностями. В этом причины относительно позднего открытия, изучения и технического освоения Р. м.

Особенно быстро производство Р. м. развивается после 2-й мировой войны 1939≈45. Они необходимы для таких новых отраслей техники, как скоростная авиация, ракетостроение, электроника, атомная энергетика. Естественно, что по мере увеличения производства и потребления этих металлов термин «Р. м.» утрачивает первоначальное значение.

На основании близости физико-химических свойств, сходства технологии производства и по некоторым др. признакам составлена техническая классификация Р. м., приведённая в табл. Эта классификация весьма условна: многие элементы могут быть отнесены к разным группам одновременно; так, Rb, Cs ≈ и лёгкие, и рассеянные элементы; типичный рассеянный элемент Re ≈ в то же время тугоплавкий металл; а типичные тугоплавкие металлы V и Hf ≈ одновременно рассеянные элементы; Ti принадлежит и к тугоплавким, и к лёгким металлам, и т. д.

Лёгкие Р.м. обладают малой плотностью (от 0,54 г/см3 для Li до 1,87 г/см3 для Cs), химически весьма активны. По свойствам и методам получения они близки к лёгким цветным металлам (Al, Mg, Ca, Na). См. Лёгкие металлы .

Тугоплавкие Р. м. относятся к числу переходных металлов IV, V, VI, и VII групп периодической системы; в их атомах происходит достройка электронами d-yровней. Они характеризуются высокими температурами плавления (от 1670 ╟С для Ti до 3410 ╟С для W), образованием тугоплавких металлоподобных соединений с рядом неметаллов ( карбидов , нитридов , силицидов , боридов , бериллидов ). См. Тугоплавкие металлы .

Рассеянные Р. м. большей частью находятся в форме изоморфной примеси в минералах др. элементов и извлекаются попутно из отходов металлургического и химического производства; например, Ga ≈ в производстве окиси Al2О3 (глинозёма), In ≈ из отходов производства Zn и Рb. См. Рассеянные элементы .

Редкоземельные металлы характеризуются большой близостью химических свойств. В рудном сырье эти металлы сопутствуют друг другу и разделить их ≈ задача весьма сложная. Для разделения используют метод экстракции органическими растворителями и ионообменные процессы. См. Редкоземельные элементы , Лантаноиды .

Радиоактивные металлы. В этой группе объединены радиоактивные элементы, встречающиеся в природе (Fr, Ra, Po, Ac, Th, Pa, U) и искусственно полученные (Tc, Np, Pu и др.). Наиболее важное практическое значение из этих элементов имеют уран и плутоний (в производстве ядерной энергии). См. Радиоактивные элементы .

В рудном сырье Р. м. обычно содержатся в небольших концентрациях, и сырьё часто является сложным, комплексным. Поэтому большое значение в технологии извлечения Р. м. имеют обогащение руд и химические процессы выделения, разделения и очистки соединений Р. м. Как правило, Р. м. не выплавляют непосредственно из рудных концентратов, а восстанавливают различными методами из чистых химических соединений. В металлургии Р. м. широко используют разнообразные методы: восстановление окислов и солей газами, углеродом или металлами (см. Металлотермия ), термическую диссоциацию соединений, электролиз в водных и расплавленных средах, вакуумную, дуговую, электроннолучевую и зонную плавку и др. Для тугоплавких металлов, кроме того, большое распространение получили методы порошковой металлургии.

Техническая классификация редких металлов

Группа периодической системы

Элементы

Группа редких металлов

I

II

Литий, рубидий, цезий

Бериллий

Лёгкие

IV

V

VI

Tитан, цирконий, гафний

Ванадий, ниобий, тантал

Молибден, вольфрам

Тугоплавкие

III

IV

VI

VII

Галлий, индий, таллий

Германий*

Селен*, теллур*

Рений

Рассеянные

III

Cкaндий, иттрий, лантан и лантаноиды

Редкоземельные

I

II

Франций

Радий

Радиоактивные

VI

Актиний, торий, протактиний, уран, плутоний и другие трансурановые элементы

VII

Полоний Технеций

* Германий, селен и теллур отнесены к металлам условно: в отличие от металлов, они являются полупроводниками.

Свойства, методы получения, области применения отдельных Р. м., их соединений и сплавов см. в статьях Бериллий , Ванадий , Вольфрам и др.

Лит.: Зеликман А. Н., Меерсон Г. А., Металлургия редких металлов, М., 1973; Химия и технология редких и рассеянных элементов, под ред. К. А. Большакова, т. 2, М., 1969; Сонгина О. А., Редкие металлы, 3 изд., М., 1964; Справочник по редким металлам, пер. с англ., под ред. В. Е. Плющева, М., 1965; Филянд М. А., Семенова Е. И., Свойства редких элементов, 2 изд., М., 1964.

А. Н. Зеликман.