희토류 원소의 지구화학적 특성과 산업적 응용

소개글

희토류 원소의 지구화학적 특성과
희로류 자석의 산업적 응용에 대하여
정리 하였습니다.

목차

- 희토류 원소란?

- 희토류 원소의 지구화학적 특성

- 희토류 원소의 매장량과 시장성

- 희토류 원소의 산업적 응용

- 희토류 자석의 산업응용 예

본문내용

희토류 원소(rare earth elements, 희토류 원소)는 주기율표의 17개 원소의 통칭으로 스칸듐과 이트륨,
그리고 란타넘족 원소를 말한다. 종종 악티늄족 원소를 포함시키는 경우도 있다.
"희토류"라는 이름은 지구상에 거의 존재하지 않는 원소들이기 때문에 붙여졌다.

□ 희토류 광물

희토류는 관습상 원자번호 57 란탄(Lanthanum) ~ 71 루테튬(Lutetum)까지의 화학적 성질이 비슷한 15종과 이트륨(Yttrium), 스칸듐(Scandium)을 포함하여 총 17개의 원소를 통칭하는 용어로 합금용, 요업용, 전자부품, 화공용 등 다양한 분야에 사용되고 있다. 희토류는 화학적 환경이 비교적 강하며 건조한 공기 중에서도 안정을 유지하며 열을 잘 전도하는 양도체이다. 이에 따라 금속산업, 촉매제, 유리 및 렌즈산업, 첨단세라믹, 영구자석, 인광물질, 레이저산업, 초전도체 제조 등에 사용된다. 희토류의 주요광물로는 모나자이트(Monazite), 바스트네사이트(Bastnaesite), 제노타임(Xenotime) 등이 있다.

하지만 모든 희토류 금속이 처음 추정한 것만큼 희귀하지는 않다. 가장 풍부한 세륨은 지각에 납보다 3배 정도 더 풍부하다. 인공적으로 만들어진 프로메튬을 제외하고는 그 양이 가장 적은 툴륨도 은·금·백금보다 더 풍부하다. 게다가 여러 희토류 금속은 운석이나 달 표면, 태양 내부에서 발견된다. 수많은 다른 별들의 스펙트럼을 관찰하면 그 별들에는 태양계보다 실제로 더 많은 양의 희토류 금속이 있다고 여겨진다. 희토류 원소는 지각에서 유리 금속의 형태로는 발견되지 않는다. 1가지 원소만으로 이루어진 순수한 광물도 천연에는 존재하지 않는다. 모든 이들 광물들은 다양한 희토류 원소와 비금속의 혼합물로 이루어져 있다. 희토류 금속의 주된 원천이 되는 광물은 모나자이트와 배스트뇌사이트이다.


물리적 성질을 기준으로 보면 각 희토류 원소들이 처음에 생각된 것만큼 서로 유사하지는 않다. 예를 들어 루테튬의 녹는점(1,663℃)은 란탄의 녹는점(920℃)과 매우 다르며 1,000℃에서 이테르븀과 유로퓸의 증기압은 란탄과 세륨의 증기압의 100만 배나 크다. 그렇지만 희토류 금속들, 특히 원자번호가 58~71인 원소들은(이들을 총칭하여 란탄족 계열이라고 함) 몇 가지 공통된 특징을 가지고 있다. 세륨·프라세오디뮴·네오디뮴·유로퓸은 모두 공기 중에서 쉽게 부식된다. 또한 특징적으로 소량의 비금속 물질이 첨가되면 이러한 성질들이 더 강해진다. 예를 들어 가벼운 란탄족 계열의 금속들은 칼슘이나 마그네슘이 있을 경우 훨씬 더 빨리 부식된다. 희토류 원소는 원자구조가 일반적으로 유사하기 때문에 이들은 화학적으로도 매우 유사하다. 이들 모두가 최외각에 3개의 전자를 가지고 있기 때문에 화합물에서 이들 원소의 산화수는 3이다. 이들은 비금속 원소와 직접 결합해 매우 안정한 붕소화물·탄화물·산화물과 다른 여러 이성분 화합물을 만든다.

참고 자료

없음