РЕДКОЗЕМЕ́ЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕ́НТЫ

РЕДКОЗЕМЕ́ЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕ́НТЫ (РЗЭ, в ми­не­ра­ло­гии TR – от лат. terra rara), се­мей­ст­во из 17 хи­мич. эле­мен­тов III груп­пы ко­рот­кой фор­мы (3-й груп­пы длин­ной фор­мы) пе­рио­дич. сис­те­мы; вклю­ча­ет скан­дий, ит­трий, лан­тан и лан­та­нои­ды: це­рий, пра­зе­о­дим, не­одим, про­ме­тий, са­ма­рий, ев­ро­пий, га­до­ли­ний, тер­бий, дис­про­зий, голь­мий, эр­бий, ту­лий, ит­тер­бий, лю­те­ций. По хи­мич. свой­ст­вам и со­вме­ст­но­му на­хо­ж­де­нию в при­ро­де де­лят­ся на ит­трие­вую (Y, La, Gd – Lu) и це­рие­вую (Ce – Eu) под­груп­пы, по атом­ной мас­се – на лёг­кие (Ce – Eu) и тя­жё­лые (Gd – Lu) лан­та­нои­ды. Скан­дий час­то не вклю­ча­ют в со­став РЗЭ. Назв. «ред­ко­зе­мель­ные» свя­за­но с тем, что эти эле­мен­ты срав­ни­тель­но ред­ко встре­ча­ют­ся в зем­ной ко­ре и об­ра­зу­ют ту­го­плав­кие, прак­ти­че­ски не­рас­тво­ри­мые в во­де ок­си­ды (в нач. 19 в. и ра­нее – «зем­ли»).

РЗЭ – свет­ло-се­реб­ри­стые или слег­ка жел­то­ва­тые (Pr, Nd) пла­стич­ные ме­тал­лы, лег­ко под­даю­щие­ся ме­ха­нич. об­ра­бот­ке. Наи­мень­шие t_пл име­ют Се (804°C), Yb (824°C) и Eu (826°C), наи­боль­шие – Lu (1652°C), Tm (1545°C), Sc (1541°C) и Y (1526°C); наи­мень­шие t_кип име­ют Yb (1196°C), Eu (1527°C) и Sm (1788°C), наи­боль­шие – Pr (3512°C), Ce (3450°C), La (3470°C) и Lu (3402°C). На воз­ду­хе лёг­кие ланта­нои­ды окис­ля­ют­ся при ком­нат­ной темп-ре, тя­жё­лые – при на­гре­ва­нии до 180–200°C; по­рош­ки мно­гих РЗЭ, а так­же ком­пакт­ный Се и его спла­вы пи­ро­фор­ны.

Для лан­та­нои­дов свой­ст­вен­но яв­ле­ние лан­та­но­ид­но­го сжа­тия – плав­ное умень­ше­ние раз­ме­ров ато­мов (Eu и Yb яв­ля­ют­ся ис­клю­че­ния­ми) и ио­нов оди­на­ко­во­го за­ря­да с уве­ли­че­ни­ем атом­но­го но­ме­ра эле­мен­та. Это де­ла­ет лан­та­нои­ды в не­ко­то­рой сте­пе­ни ана­ло­га­ми ак­ти­нои­дов, ко­то­рые про­яв­ля­ют ак­ти­но­ид­ное сжа­тие, и за­мет­но от­ли­ча­ет от ос­таль­ных хи­мич. эле­мен­тов.

В хи­мич. со­еди­не­ни­ях все РЗЭ про­яв­ля­ют сте­пень окис­ле­ния +3; Ce, Pr, Nd, Tb мо­гут иметь сте­пень окис­ле­ния +4, Sm, Eu, Tm и Yb +2. РЗЭ лег­ко об­ра­зу­ют га­ло­ге­ни­ды (фто­ри­ды, хло­ри­ды и др.), ок­си­ды, халь­ко­ге­ни­ды (суль­фиды и др.), нит­ри­ды, кар­би­ды, бо­ри­ды и гид­ри­ды. РЗЭ – энер­гич­ные вос­ста­но­ви­те­ли ок­си­дов и га­ло­ге­ни­дов др. ме­тал­лов. При на­гре­ва­нии РЗЭ реа­ги­ру­ют с во­дой, со­ля­ной, сер­ной и азот­ной ки­сло­та­ми. Из­вест­ны кар­бо­на­ты, фос­фа­ты, суль­фа­ты, др. со­ли, мно­го­числ. ком­плекс­ные и ин­тер­ме­тал­лич. со­еди­не­ния РЗЭ.

В при­ро­де РЗЭ с чёт­ны­ми атом­ны­ми но­ме­ра­ми рас­про­стра­не­ны боль­ше, чем с не­чёт­ны­ми. Ит­трий и лёг­кие лан­та­нои­ды (кро­ме Pm) со­дер­жат­ся в зем­ной ко­ре в бóльших ко­ли­че­ст­вах, чем тя­жё­лые. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны Се, Y, Nd и La. Важ­ней­шие ми­не­ра­лы – ба­ст­не­зит и мо­на­цит (со­дер­жат лёг­кие лан­та­нои­ды), ксе­но­тим (со­дер­жит Y и тя­жё­лые лан­та­нои­ды). Пром. зна­че­ние в РФ име­ют ло­па­рит и апа­тит. При­мер­но ¹/₃ ми­ро­вых за­па­сов РЗЭ на­хо­дит­ся в Ки­тае, ок. 20% – в Рос­сии. Ме­сто­ро­ж­де­ния РЗЭ име­ют­ся в Бра­зи­лии, Ма­лай­зии, Ин­дии, Ав­ст­ра­лии, США, Шве­ции, на Ма­да­га­ска­ре и в др. стра­нах. Ок. 95% ми­ро­во­го про­из-ва РЗЭ со­сре­до­то­че­но в Ки­тае, 3% – в США, ок. 2% – в Рос­сии. При этом до­ля Рос­сии в про­из-ве из­де­лий из РЗЭ со­став­ля­ет ок. 1% (2012).

Еже­год­ное по­треб­ле­ние Nd, Eu, Tb, Dy и Y оце­ни­ва­ет­ся в 140 тыс. т (2012). Ми­ро­вой ры­нок всех РЗЭ со­став­ля­ет ок. 15 млрд. долл. США (2012) и уве­ли­чи­ва­ет­ся при­мер­но на 10% в год. РЗЭ ис­поль­зу­ют в ра­дио­элек­тро­ни­ке (напр., в мо­биль­ных те­ле­фо­нах), энер­ге­ти­ке (ак­ку­му­ля­то­ры и др.), атом­ной, ма­ши­но­стро­ит., ме­тал­лур­гич. (ле­ги­ро­ва­ние цвет­ных ме­тал­лов, про­из-во по­сто­ян­ных маг­ни­тов), хи­мич., неф­те­хи­мич. (про­из-во ка­та­ли­за­то­ров), сте­коль­ной и обо­рон­ной пром-сти.