희귀한 지구자원은 토양인가요?

이 글은 '희귀한 지구는 토양인가?'라는 질문을 중심으로, 희귀한 지구가 일반적인 토양이 아니라 물에 잘 용화되지 않는 금속 산화물의 종류라고 설명합니다. 또한, 이름의 유래, 희귀한 지구 원소의 구성 및 전자 구조, 물리적·화학적 특성, 17개의 희귀한 지구 원소가 150년 이상 걸려서 모두 발견되었던 과정에 대해 설명하며, 희귀한 지구 원소의 발견, 제조 및 분리의 어려움을 밝혔습니다. 마지막으로 프로메ث리움의 제조 방법과 자연에서의 존재 상태를 통해 예를 들어 설명합니다.

희귀한 지구자원은 토양인가요?

18세기 말, 사람들은 물에 불용인 고형 산화물을 토라고 불렀습니다. 희토류는 물에 거의 용이하지 않는 금속 산화물의 일종입니다. 최초에 발견되었을 때는 매우 희귀했기 때문에 '희토류'라고 불렸습니다. 이 금속 산화물들의 금속 원소들은 희토류 원소라고 불립니다. 희토류 원소에는 원소 주기법의 란타노이드 그룹의 15개 원소와 제3계열의 스칸듐과 이트륨이 포함됩니다.

1794년 핀란드 과학자 야르보 가도린이 첫 번째 희토류 원소인 이트륨을 분리한 후, 1947년 미국의 마린스키 등이 실험실에서 마지막 희토류 원소인 프로메ث리움을 합성할 때까지 150년이 넘는 기간이 걸렸습니다. 그 결과, 17개의 희토류 원소가 모두 발견되었습니다. 현재 알려진 바에 따르면, 희토류 원소에는 란타노이드 그룹의 15개 원소인 라듐, 세르يوم, 프라듐, 네오디뮴, 프로메ث리움, 샘리움, 유로듐, 가듐, 테르비움, 디스프로시움, 홀륨, 에르비움, 드물يوم, 루브يوم, 그리고 제3계열의 스칸듐과 이트륨이 포함됩니다. 스칸듐과 이트륨은 종종 란타노이드 원소와 함께 광물 내에서 공생하며, 비슷한 화학적 특성을 가지고 있기 때문에 희토류 원소로 분류됩니다. 이들의 공통점은 전자가 먼저 가장 바깥 轨道을 채우고, 그 후 4f 및 5d 轨道을 채우는 것입니다.

희토류 원소는 전형적인 금속 원소로, 알카리 금속과 알카리 地球元素 다음으로 화학적으로 활발합니다. 희토류 원소는 부드럽고, 은白色의 광택과 우수한 전도성을 가지고 있습니다. 그들의 활발한 화학적 특성으로 산소, 황, 할로겐과 화합물을 형성하며, 습한 공기에서 잘 보관되지 않고, 약한 산에 용해됩니다.

화학적 특성이 활발하기 때문에, 희토류 원소의 발견, 제조 및 분리가 매우 어렵습니다. 마지막으로 발견된 희토류 원소인 프로메ث리움은 마린스키 등 3명의 과학자가 우라늄 분열 실험의 산물에서 이온 교환 분리 방법으로 신중하게 분리 및 정제하여 발견되었습니다. 당시에는 이 원소가 자연에서 전혀 존재하지 않는다고 생각되었고, 진정한 '희토류' 원소로 분류되었습니다. 그러나, 1965년에 핀란드의 한 인산염 공장에서 파라サイト의 처리 과정에서 프로메ث리움이 발견되었습니다. 물론, 그 함량은 매우 적었으며, 痕量, 소량, 미량, 그리고 痕量의 순서로 분류됩니다.