Редкие металлы
Редкие металлы - 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 (См. Карбиды), нитридов (См. Нитриды), силицидов (См. Силициды), боридов (См. Бориды), бериллидов (См. Бериллиды)). 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 | Элементы | Группа редких |
| периодической | | металлов |
| системы | | |
|-------------------------------------------------------------------------------|
| I | Литий, | Лёгкие |
| II | рубидий, цезий | |
| | Бериллий | |
|-------------------------------------------------------------------------------|
| IV | Tитан, | Тугоплавкие |
| V | цирконий, | |
| VI | гафний | |
| | Ванадий, | |
| | ниобий, тантал | |
| | Молибден, | |
| | вольфрам | |
|-------------------------------------------------------------------------------|
| III | Галлий, индий, | Рассеянные |
| IV | таллий | |
| VI | Германий* | |
| VII | Селен*, | |
| | теллур* | |
| | Рений | |
|-------------------------------------------------------------------------------|
| III | Cкaндий, | Редкоземельные |
| | иттрий, лантан | |
| | и лантаноиды | |
|-------------------------------------------------------------------------------|
| I | Франций | Радиоактивные |
| II | Радий | |
|---------------------------------------------------| |
| 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.