Что такое редкие металлы

Геологи к редким металлам обычно относят 36 химических элементов Периодической системы Д.И. Менделеева (рис. 1), которые стали широко осваиваться промышленностью только в 50—60-х годах XX века, после второй мировой войны, хотя для некоторых из них области ограниченного применения были известны и раньше. Многие из этих металлов открыты только в конце XVIII века, а рений, галлий, гафний, германий, скандий обнаружены по предсказанию Д. И. Менделеева уже после создания им Периодической системы, причем гафний и рений открыты соответственно только в 1923 и 1925 годах. В отличие от черных, цветных и благородных металлов, известных человечеству на протяжении тысячелетий, природные образования редких металлов, как минералы, так и месторождения, были изучены в основном в XX веке и сначала представлялись экзотическими, исключительными объектами. Отсюда возник термин "редкие металлы", хотя по современным представлениям это понятие весьма условно. Здесь больше дани исторической традиции, чем физико-химическим критериям или малой распространенности в природе. Большинство исследователей склоняются к тому, что эту группу объединяет в основном новизна практического применения в промышленных масштабах. Другие критерии — незначительное содержание редких металлов в земной коре, относительная редкость их промышленных минералов и месторождений, трудность выделения металлов в технологическом процессе, объем использования — теряют свою универсальность по мере изучения и освоения редких металлов, оставаясь справедливыми только для некоторых из них. Таким образом, термин "редкие металлы" постепенно утрачивает свое точное смысловое значение, но, как это часто бывает, продолжает широко использоваться специалистами. Как правило, редкие металлы — это материалы высоких технологий. С использованием лития созданы миниатюрные и емкие перезаряжаемые батареи, ниобия — сверхпроводниковые материалы с самой высокой критической плотностью тока, тантала — миниатюрные и емкие конденсаторы, бериллия, лития и скандия — легкие сплавы, ниобия, рения и гафния — жаропрочные и коррозионностойкие сплавы, неодима и самария — мощные и миниатюрные постоянные магниты, галлия и индия — надежные полупроводниковые устройства, германия — высококачественные приборы ночного видения и волоконной оптики. Современные исследования открывают все новые свойства редких металлов и новые возможности их практического использования. Если в начале их освоения промышленностью главной его сферой была оборонная техника, то сейчас многие редкие металлы применяют в производстве самых обычных потребительских товаров: упаковочной тары (Ge,Li), сантехнических изделий и кафеля (Zr), батареек для электронных приборов (Та, Li, La, Cd). По темпам роста производства и потребления редкие обгоняют все другие промышленные металлы, а в некоторых быстро развивающихся областях спрос на них увеличивается на 15—25% в год. Степень промышленного использования в большой мере зависит от стоимости редких металлов, диапазон цен на которые очень велик — от близких к свинцу и цинку для кадмия до приближающихся к золоту и металлам платиновой группы для лютеция и скандия.

По сути дела, каждый редкий элемент индивидуален, но в то же время можно выделить группы элементов, родственных по многим свойствам и обычно вместе встречающихся в природе: Nb и Та, Rb и Cs, Zr и Hf, Se и Те. Весьма близкими свойствами обладают и редкоземельные металлы (лантаноиды и иттрий), которые всегда встречаются совместно, но в меняющихся соотношениях.