Custor » Specials » Zeldzame aardmetalen
Levenslang het einde vrezen is erger dan eens sterven

Bespreking van de zeldzame aardmetalen

Groep van metalen in het periodiek systeem der elementen, die v.n.l. tot de Lanthaniden behoren. Synoniemen van zeldzame aardmetalen zijn: Zeldzame Aarden, Rare Earth Elements (REE) Het betreft 17 elementen met de symbolen: Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, en Lu. De zeldzame aardmetalen zijn bijna allemaal in de 19e eeuw ontdekt. Ze komen niet als vrije elementen in de natuur voor, ze oxideren erg gemakkelijk door de zuurstof in de lucht of verbinden zich met andere stoffen.

Plaats van de zeldzame aardmetalen in het periodiek systeem

De naam Zeldzame Aardmetalen (Zeldzame Aarden) is verwarrend. Het betreft geen Aard(alkali)metalen, maar overgangsmetalen. Omdat men in de 19e eeuw dacht dat deze elementen zeldzaam waren, ontstond de naam Zeldzame Aardmetalen. Zeldzame Aarden die van nature in de aarde voorkomen worden vaak bij elkaar in ertsen gevonden. We weten heden dat de meeste zeldzame aarden niet zeldzaam zijn, de meest voorkomende zeldzame aarde, cerium, is op volgorde van hoeveelheid met 68 ppm het 25e element in de aardkorst, het komt daarmee vaker voor dan lood. De zeldzaamste aardmetaal komt vaker voor dan goud.

Zeldzame aarde-oxides. Met de klok mee van midden-boven: praseodymium-, cerium-, lanthaan-, neodymium-, samarium-, en gadoliniumoxide / Bron: Peggy Greb, Wikimedia Commons (Publiek domein)Zeldzame aarde-oxides. Met de klok mee van midden-boven: praseodymium-, cerium-, lanthaan-, neodymium-, samarium-, en gadoliniumoxide / Bron: Peggy Greb, Wikimedia Commons (Publiek domein)

Zeldzame Aardmetalen

De belangrijkste mineralen (ertsmineralen) zijn: Monaziet,CePO4, bevat gewoonlijk ook La, Pr, Nd, Y, Th, Sm en Eu. Bastnaesiet,(Ce, La)CO3F, Ook Y, Pr, Nd, Sm en Gd. Heden worden veel zeldzame aarden uit bastnaesiet gewonnen. Zeldzame aardmetalen zijn ongelijk verdeeld over de continenten en zullen over 40 jaar zeer schaars zijn. Gaan we versneld over op windturbines en elektrische auto"s dan zitten we binnen 25 jaar met het probleem.

China bezit meer dan 90% van deze grondstoffen en heeft sinds 1999 exportquota voor de metalen ingevoerd. Buiten China is men bezig nieuwe mijnen op oude locaties te heropenen. De Mountain Pass-mijn in Nevada, had in 1990 nog een aandeel van 40% in de wereldproductie. Rond 2000 was het voor de mijn niet meer rendabel en ging hij dicht. Nu heeft de onderneming Molycorp, de eigenaar van de Mountain Pass-mijn, de vergunning gekregen om nieuwe faciliteiten te bouwen voor de winning van 20.000 ton zeldzame aardmetalen per jaar.

Rare Earth Elements (REE)

In wetenschappelijke teksten worden de volgende Engelse afkortingen gebruikt:
  • REE = Rare Earth Elements (zeldzame aardelementen; zeldzame aarden)
  • LREE = Light Rare Earth Elements (lichte zeldzame aarden: in het periodiek systeem tot en met samarium)
  • HREE = Heavy Rare Earth Elements (zware zeldzame aarden: zeldzame aarden vanaf europium)

The Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) definieert zeldzame aardmetalen als een groep van 17 elementen in het periodiek systeem, namelijk de 15 lanthaniden, plus scandium and yttrium. Scandium en yttrium worden beschouwd als zeldzame aardmetalen omdat ze vaak voorkomen in dezelfde ertsen als de lanthaniden en vergelijkbare chemische eigenschappen hebben. De zeldzame aardmetalen worden onderverdeeld in lichte (Light) zeldzame aardmetalen (LREE) en zware( Heavy) zeldzame aardmetalen (HREE).

Het voorkomen van de zeldzame aardmetalen

Bron: BMacZero, Wikimedia Commons (Publiek domein)Bron: BMacZero, Wikimedia Commons (Publiek domein)
Buiten China wordt de Mountain Pass-mijn in de Verenigde Staten, een van de belangrijkste producenten van zeldzame aardmetalen. Volgens Molycorp, de eigenaar van de mijn, zijn de bewezen reserves circa 40 miljoen kilogram maar de waarschijnlijke reserves 1.000 miljoen kilogram.

Zeldzame aarden worden gewonnen uit o.a. de mineralen bastnäsiet, monaziet en lopariet. Ze zijn moeilijk te winnen. omdat zeldzame aardmetalen vaak bij elkaar in een erts zitten en omdat ze vergelijkbare chemische eigenschappen hebben zijn ze moeilijk van elkaar te scheiden. In 2008 lag de wereldproductie van zeldzame aardmetalen op circa 120.000 ton, waarvan slechts 5 ton buiten China werd geproduceerd. China heeft in 1999 exportquota voor aardmetalen geïntroduceerd en heeft geleid tot sterke stijging van de prijzen.

Richtprijzen van zeldzame metalen

De onderneming Molycorp heeft op 30-6-2011 richtprijzen gepubliceerd in dollar per kg, volgens onderstaande tabel.
Lan
thanium
CeriumPraseo
dymium
Neo
dymium
Sama
rium
Euro
pium
Gado
linium
Terb
ium
Dyspro
sium
Yt
trium
149150240320130320020529201520172
China heeft de export van zeldzame aardmetalen in de afgelopen paar jaar gedecimeerd. Negentig procent van de wereldvoorraden aan zeldzame aardmetalen bevindt zich in China. Volgens China dreigen in het huidige tempo van winning deze voorraden over twintig jaar uitgeput te raken. Grondstoffen analisten zeggen dat de Chinese voorraden nog lang niet uitgeput dreigen te raken, maar dat China de zeldzame aardmetalen wil behouden voor de eigen elektronica productie. In de Verenigde Staten waar tien procent van de zeldzame aardmetalen wordt geproduceerd, reageert men zeer afkeurend op de exportbeperking van China. Deze zeldzame aardmetalen worden steeds meer van strategisch belang en kunnen in de toekomst tot handelsoorlogen leiden

Toepassing van zeldzame metalen

  • De zeldzame aardmetalen worden gebruikt in o.m. aanstekers en lasers, magneten, windturbines, harde schijven, telefoons, iPODs, elektrische motoren, kernreactoren, supergeleiders, brandstofcellen, spaarlampen, televisieschermen.
  • In elektronica wordt veel gebruikgemaakt van zeldzame-aardelementen, de miniaturisatie is mogelijk door gebruik van zeldzame-aarden magneten.
  • Permanente Magneten: Nd2Fe14B, SmCo5 en Sm2Co17
  • Vaste-stof-lasers en microgolf toepassingen: Y: YAG(Yttrium-Aluminium-Garnet) en YIG (Yttrium-Iron-Garnet), aangevuld met kleine hoeveelheden Nd, Gd, Er, of Ho.
  • Katalysatoren:La, Ce, Pr, Sm, Yb, Lu
  • Optische Filters: La, Ce, Pr, Nd, Sm
  • Pigmenten: Pr(geel), Ho(geel, roze), Er(roze), Yb(wit).
  • Fosforescerende stoffen (beeldschermen): Sm, Gd, Yb
  • Spaarlampen en LED"s: Tb
  • Neutronenvanger in Nucleaire installaties: Sm en Ho.
  • Verstevigingsmiddel in glasfiber: Er.
  • Batterijen en Accu"s: La (La-Ni-Hydride).
  • Medische toepassingen: Eu, Gd en Lu.
  • Legeringen: Ce,Ho,Er en Yb.

Overzicht van zeldzame aardmetalen

AtoomnummernaamSymboolEtymologie
21 ScandiumScLatijn: Scandia =Scandinavië
39YttriumYYtterby in Zweden
57LanthaniumLaGrieks: "lanthanein"= verborgen
58CeriumCeDwergplaneet Ceres.
59PraseodymiumPrGrieks "prasios"= groen en "didymos"= tweeling
60NeodymiumNdGrieks "neos"= nieuw; "didymos" = tweeling
61PromethiumPm Griekse god van het vuur = Prometheus
62Samarium SmVasili Samarsky-Bykhovets
63EuropiumEu Werelddeel Europa
64GadoliniumGdJohan Gadolin (1760-1852)
65TerbiumTbPlaats Ytterby
66DysprosiumDyGrieks: "dysprositos" = moeilijk vangen
67HolmiumHo Stockholm, Latijn = Holmia
68ErbiumErPlaats Ytterby
69ThuliumTmMythische plaats Thule
70YtterbiumYbPlaats Ytterby
71LutetiumLu Lutetia, Latijnse naam voor Parijs
Dysprosium: Het element

Dysprosium: Het element

Dysprosium(van Grieks dysprositos = moeilijk toegankelijk) is een scheikundig element met symbool Dy en atoomnummer 66. Het is eenzacht zilvergrijs lanthanide met een metallische heldere glans. Dyspro…
Europium: het element

Europium: het element

Europium is een scheikundig element met symbool Eu en atoomnummer 63. Het is een zilverwit lanthanide en behoort tot de zeldzame aardmetalen. In 1890 ontdekte Paul de Boisbaudran spectraallijnen in ee…
Gadolinium: Het element

Gadolinium: Het element

Het element gadolinium werd in 1880 ontdekt door de zwitser Jean C G de Marignac. Hij onderzocht de ingredienten van het mineraal Samarskit door ze te isoleren d.m.v. verschil in oplosbaarheid in een…
Holmium: Het element

Holmium: Het element

Holmium is een scheikundig element met symbool Ho en atoomnummer 67. Het is een zacht goed vervormbare zilverwitte lanthanide met een metallieke glans. Holmium is in 1878 ontdekt door de Fransen Delaf…
Lanthanum: Het element

Lanthanum: Het element

Lanthanum is een zacht, taai, buigbaar, zilverwit metallic element, dat met een mes gesneden kan worden. Het is een zeldzaam aardmetaal en het eerste element van de lanthanide reeks. Blootgesteld aan…
Lutetium, het element

Lutetium, het element

Lutetium is een scheikundig element met symbool Lu enatoomnummer 71. Het is een zilverwit lanthanide. Onafhankelijk van elkaar is lutetium in 1907 ontdekt door Georges Urbain en Carl Auer von Welsbach…
Neodymium: het element

Neodymium: het element

Neodymium is een zacht zilverwit metaal. Het is ontdekt in 1885 door de Oostenrijkse chemicus Carl Auer von Welsbach. Het is aanwezig in de ertsmineralen monaziet en bastnasite. Neodymium-verbindingen…
Praseodymium: Het element

Praseodymium: Het element

Praseodymium is een zacht, zilverachtig, buigzaam en kneedbaar metaal uit de lanthanide groep en behoort tevens tot de zeldzame aardmetalen. Het element is genoemd naar de groene kleur van zijn oxide.…
Prothemium, het element

Prothemium, het element

Promethium (figuur uit de Griekse mythologie), is een kunstmatig radioactief zeldzaam (aard)metaal dat voor het eerst is geïsoleerd in 1945 door scheiding van splijtingsproducten van uranium in een ke…
Scandium: Het element

Scandium: Het element

Scandium is een scheikundig element met symbool Sc en atoomnummer 21. Het is een zacht, licht, zilverwit (overgangs)metaal. In 1879 stuitte de Zweedse chemicus Lars Fredrick Nilson met een spectrumana…
Terbium: Het element

Terbium: Het element

Terbium is een lanthanide, in 1843 ontdekt door Carl Gustaf Mosander. Hij trof het element aan bij het ontleden van "verontreinigingen" in yttriumoxide. Pas rond 1900 lukte het Georges Urbain het elem…
Thulium: Het element

Thulium: Het element

In 1879 is thulium ontdekt door de Zweed Per Teodor Cleve tijdens bestuderen van onzuiverheden in lanthanide-oxiden. Na verwijderen van de bekende stoffen bleven twee onbekende substanties over. De en…
Ytterbium: Het element

Ytterbium: Het element

Ytterbium is een scheikundig element met symbool Yb en atoomnummer 70. Het is een helder, zilverachtig, zacht, kneedbaar doch taai element. Ytterbium is door de ontdekker Jean Charles Galissard de Mar…
Yttrium: Het element

Yttrium: Het element

Yttrium is een element met symbool Y en atoomnummer 39. Het is een zilver-metallic overgangsmetaal, chemisch vergelijkbaar met de lanthaniden en wordt vaak gerekend tot de "zeldzame aardemetaal". Yttr…
Gepubliceerd door Custor op 03-04-2015, laatst gewijzigd op 04-04-2015. Het auteursrecht (tenzij anders vermeld) van deze special ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van de infoteur is vermenigvuldiging verboden.

Bronnen en referenties
  • http://news.nost.jp/2010/12/zeldzame-en-schaarse-metalen/(afbeelding periodiek systeem met aardmetalen)
  • http://www.kennislink.nl/publizeldzame-aardmetalencaties/zeldzame-aardelementen (afbeelding aardmetaal oxiden)
  • http://marketupdate.nl/nieuws/grondstoffen/japan-zoekt-samenwerking-met-india-voor-zeldzame-aardmetalen/(afbeelding elektrische auto)
  • http://www.periodni.com/rare_earth_elements.html (afbeelding zeldzame aardmetalen systeem)
Schrijf mee!