Кестені толтыра отырып
Қарапайым элементтерді қалай ашты және қайда пайдаланды
Сирек кездесетін металдардың (ЖМ) ашылу тарихы Стокгольмнен 20 шақырым қашықтықта орналасқан Иттербю (Ytterby) швед кішігірім ауылында XVIII ғасырдан бастау алады. Ауылдың жанынан дала шпаты мен кварц өндірілді, оны Стокгольм фарфор фабрикасы пайдаланды. 1787 жылы швед армиясының лейтенанты, әуесқой минералог Карл Аррениус Иттербюге жақын маңдағы қараусыз қалған карьерден бұрын белгісіз қара жылтыр минералды тауып алып, оны табылған жеріне байланысьы «иттербий» деп атады. Бұл оқиға СКМ ашылуының және оларды кейіннен іс жүзінде қолданудың негізін қалады.
1794 жылы Або қаласынан (қазіргі - Түркі) фин университетінің профессоры Юхан Гадолин (1760-1852) осы минералға толық талдау жасап, онда магний, темір және кремний қосындыларының арасынан белгісіз қоспа - «иттрий жерін» тапты. Химиктер ол кезде металдың баяу балқитын тығыз оксидтерін топырақ деп атаған. Осыдан сирек кездесетін және сілтілі жер металдары сияқты химиялық ұғымдар пайда болды.
Барлығы табылады
Иттрий жері басқа СКМ ашу көзіне айналды. XIX ғасырда гадолинит, церий, лантан, тербий, тулий, гольмий және басқалары табылды. Гадолинит және иттербий сияқты кейбір металдар бастапқыда басқа қосылыстардың құрамында табылған, ал бірнеше онжылдықтан кейін таза күйінде алынған.
СКМ зерттеуге химиялық элементтердің мерзімдік жүйесін әзірлеген орыс химигі Дмитрий Менделеев ерекше үлес қосты. Ұлы ғалымның еңбегі мынада: ол жасаған құрылым әлі табылмаған заттардың құрамы мен қасиеттерін болжауға мүмкіндік берді. Олардың бірінің пайда болуын Менделеев 1870 жылы болжап, оған экабор атауын берді. Тоғыз жылдан кейін бұл металды швед химигі Ларс Фредерик Нильсон алды, ол оны Скандинавияның құрметіне скандий деп жазды.
Еуропийдің пайда болуы бастапқыда теориялық тұрғыдан әртүрлі ғалымдар жүргізген ұзақ (1886-1901) спектрометриялық зерттеулер нәтижесінде есептелген. Еуропияның ашылу фактісі ресми түрде француз химигі Эжен Демарске бекітілген. Таза европий алғаш рет 1937 жылы алынған.
Осылайша, XX ғасырдың басында сирек кездесетін қазба байлықтардың барлығы дерлік табылып, сипатталған. № 61 кезеңдік кестенің торы ғана бос қалды. 1945 жылы атом бомбасын жасау жобасында жұмыс істеген американдық ядролық физик-физиктер соңғы және жалғыз радиоактивті СКМ — прометийді тапты. Таза күйінде ол бірнеше минуттың ішінде ыдыраған, сондықтан оны химиктер емес, физиктер ашқаны таң қалдырмайды.
Уақыт өте келе кейбір жерде сирек кездесетін металдар онша сирек емес екені анықталды. Мысалы, церий осы жіктемеде 25-орынды бөлісетін мыс сияқты табиғатта таралған. Одан кейін лантан мен неодим келеді. Үш элемент те қорғасынға қарағанда кең таралған.
Қоғамға пайдасы
БМР-ды іс жүзінде пайдалану 1885 жылы Карл Ауэр фон Вельсбах жоғары температурада церий оксиді мен басқа да металдардың жарқырау қасиетін ашқан кезде басталды. Осылайша газ және керосин шамдарына арналған газ-калийлі торлар өндірісі пайда болды. Содан кейін фон Вельсбах церийді темірмен құйып алып, тұтандырғыш үшін жасанды кремний алды. Сол кезде церий шыныны ультракүлгін сәуледен қорғау үшін пайдаланыла бастады. 1900 жылы фон Вельсбах Трайбах қаласындағы (Австрия) металлургия зауытында химия зертханасын құрды, оның базасында Treibacher Industrie AG компаниясы пайда болды.
Сирек кездесетiн жер элементтерiн өнеркәсiптiк пайдалану теледидардың дамуымен басталды. 1953 жылы түсті телехабар таратудың жаңа технологиясын АҚШ-тың Телевизиялық стандарттар жөніндегі ұлттық комитеті (NTSC) бірыңғай үлгі ретінде қабылдады. Осы сәттен бастап түрлi-түстi теледидарлардың сериялық өндiрiсi басталды және европий түрлi-түстi экрандардағы қызыл және көк люминофорлардың белсендi компонентi ретiнде пайдаланылды. Европия дәуірі 1970-ші жылдарға дейін созылды, ол кезде ферриттердің орнына Air Force Material Research (АҚШ) зертханасында әзірленген самарий-кобальт тұрақты магниттері келді.
Электроника мен технологиялардың дамуымен құрылғылар жұмысының өнімділігі мен тұрақтылығын арттыруға қабілетті жаңа материалдарға қажеттілік пайда болды. ЖСМ бірегей химиялық қасиеттерге ие болып шықты және бұл металдардың шағын қоспалары әдеттегі қорытпалардың қасиеттерін өзгертуі мүмкін. Мысалы, индиясыз сенсорлық экрандар, неодим мен гадолинийсіз микрофондар болмас еді. Микроэлектрониканың, аэроғарыштық технологиялардың, денсаулық сақтау мен таза энергетикадағы технологиялардың (жел генераторлары, гибридтік және электромобильдер) дамуы бүгінгі таңда неодим, празеодим, тербий мен диспрозияны сұранысқа ие сирек жер элементтеріне айналдырды.
Инновация қозғалысы
Соңғы СКМ шамамен 80 жыл бұрын ашылды. Содан бері көптеген элементтер қолданыс тапты. Бұл металдар әртүрлі жоғары технологиялық өндірістердің драйвері болып табылады, ал оларға қол жеткізу ұлттық экономиканың жаһандық деңгейдегі бәсекеге қабілеттілігіне әсер етеді.
