Sind Metalle, die in geringer Menge in der Erdkruste vorkommen, auch seltene Metalle?

Dieser Artikel beschäftigt sich mit der Frage „Sind Metalle, die in der Erdkruste nur in geringen Mengen vorkommen, auch seltene Metalle?“. Er erläutert, dass die Bezeichnung „seltene Metalle“ nicht nur von der Häufigkeit in der Erdkruste und der Verbreitung abhängt, sondern vor allem davon, dass ihre Entdeckung und industrielle Anwendung später als bei anderen Metallen erfolgte. Außerdem werden die Entwicklungsgeschichte der Extraktionstechniken für seltene Metalle, die Ausweitung ihrer Anwendungsgebiete und ihre zukünftigen Anwendungsperspektiven vorgestellt.

Sind Metalle, die in geringer Menge in der Erdkruste vorkommen, auch seltene Metalle?

In der Periodentabelle werden eine Vielzahl von Metallen als „seltene Metalle“ bezeichnet. Seltenes ist teuer – liegt es also daran, dass sie in der Natur nur selten vorkommen? Tatsächlich sind einige seltene Metalle gar nicht so selten, wenn es um ihre Vorkommen geht! Titan beispielsweise ist ein seltenes Metall, aber seine Konzentration in der Erdkruste ist höher als die von häufigeren Metallen wie Blei, Zink, Kupfer und Zinn. In der Metallwelt steht Titan auf dem siebten Platz der Häufigkeit, gleich nach Aluminium, Eisen, Kalzium, Natrium, Kalium und Magnesium. Warum wird Titan als seltenes Metall bezeichnet?

Der Ursprung des Begriffs „seltenes Metall“ liegt natürlich darin, dass einige Metalle in der Erdkruste nur in geringen Mengen oder verstreut vorkommen, aber vor allem darin, dass sie erst sehr viel später als andere Metalle entdeckt wurden und in der Industrie und Technik Anwendung fanden. Zu Beginn ihrer Entdeckung waren viele seltene Metalle durch ihre geringe Verbreitung, niedrige Konzentration, Schwierigkeiten bei der Extraktion und geringe Anwendung gekennzeichnet. Beispielsweise wurde Titandioxid bereits 1789 in Titanmagnetit entdeckt, aber aufgrund des hohen Schmelzpunkts von Titan (1660 °C), das bei hohen Temperaturen geschmolzen werden muss, und der hohen Reaktivität von Titan bei hohen Temperaturen wurde die Titanverarbeitungstechnologie erst in den 1950er Jahren entwickelt. Erst 30 Jahre später stieg die Titanproduktion deutlich an.

In der Vergangenheit beschränkten sich die meisten Forschungen zu seltenen Metallen auf eine oberflächliche Betrachtung, da die Trenn- und Extraktionstechniken relativ rückständig waren. Nach dem 19. Jahrhundert entwickelten sich die relevanten physikalischen und chemischen Techniken rasant, insbesondere nach dem Zweiten Weltkrieg. Seitdem haben sich die Forschung und Anwendung von seltenen Metallen rasch entwickelt. Neben ihren Anwendungen in den traditionellen drei Materialbereichen Stahl, Glas und Keramik gewinnen sie in den letzten Jahren auch in neuen Materialbereichen an Bedeutung und machten 2005 bereits 55,6 % des Verbrauchs aus. Seltene Metalle haben sich von einer optionalen „industriellen Würze“ zu einem unverzichtbaren „industriellen Vitamin“ entwickelt. Fast alle drei bis fünf Jahre wird eine neue Anwendung für seltene Metalle entdeckt. Beispielsweise hat sich Titan zum „dritten Metall“ nach Eisen und Aluminium entwickelt.

Heute werden seltene Metalle hauptsächlich in seltenerdmagneten, Poliermaterialien, Wasserstoffspeicherlegierungen und Autoabgasreinigern eingesetzt und weisen weiterhin ein starkes Wachstum auf. Wissenschaftler prognostizieren, dass seltene Metalle in Zukunft in der Industrie, im Militär, in der Medizin, in der wissenschaftlichen Forschung und im täglichen Leben noch vielfältiger und wichtiger eingesetzt werden.