Sällsynta jordartsmetaller

Sällsynta jordartsmetaller (förkortas ibland REE efter engelskans rare-earth element eller REM efter rare-earth metal) är metalliska grundämnen vars föreningar förekommer relativt sparsamt i naturen. Hit räknas med IUPAC:s definition periodiska systemets grupp 3, skandium, yttrium och lantanoiderna^[1] (det vill säga lantan samt de fjorton lantaniderna).

Lista över sällynta jordartsmetaller

Till de sällsynta jordartsmetallerna räknas således följande grundämnen:

Atomnr	Kemisk beteckning	Namn	Upptäcktsår	Upptäckare	Upptäcktsplats
21	Sc	Skandium	1879	Lars Fredrik Nilson	Ytterby, Stockholms skärgård
39	Y	Yttrium	1794	Johan Gadolin	Ytterby, Stockholms skärgård
57	La	Lantan	1838	Carl Gustaf Mosander	Bastnäsfältet, Västmanland
58	Ce	Cerium	1803^[2]	Jacob Berzelius m.fl.	Bastnäsfältet, Västmanland
59	Pr	Praseodym	1885	Carl Auer von Welsbach	Österrike
60	Nd	Neodym	1885	Carl Auer von Welsbach	Österrike
61	Pm	Prometium	1945	Jacob A. Marinsky	USA
62	Sm	Samarium	1879	Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran
63	Eu	Europium	1901	Eugène-Anatole Demarçay
64	Gd	Gadolinium	1880	Jean Charles Galissard de Marignac	Ytterby, Stockholms skärgård
65	Tb	Terbium	1843	Carl Gustaf Mosander	Ytterby, Stockholms skärgård
66	Dy	Dysprosium	1886	Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran
67	Ho	Holmium	1878	Jacques-Louis Soret m.fl.	Ytterby, Stockholms skärgård
68	Er	Erbium	1842	Carl Gustaf Mosander	Ytterby, Stockholms skärgård
69	Tm	Tulium	1879	Per Teodor Cleve	Ytterby, Stockholms skärgård
70	Yb	Ytterbium	1878	Jean Charles Galissard de Marignac	Ytterby, Stockholms skärgård
71	Lu	Lutetium	1907	Georges Urbain m.fl.

Kommentarer till tabellen.

Berzelius cerium var en blandning. En del författare anger C.G. Mosander som upptäckare av både cerium och lantan.^[3]
En del författare anger Cleve som upptäckare av både tulium och holmium. Båda upptäcktes från orent Erbium^[4]
Carl Gustaf Mosander upptäckte didym år 1840, Welsbach upptäckte år 1885 att didym är sammansatt av neodym och praseodym.^[5]
Lutetium upptäcktes av Urbain och Welsbach oberoende av varandra år 1907.^[6]

Plats i periodiska systemet

1
H

2
He

3
Li

4
Be

5
B

6
C

7
N

8
O

9
F

10
Ne

11
Na

12
Mg

13
Al

14
Si

15
P

16
S

17
Cl

18
Ar

19
K

20
Ca

21
Sc

22
Ti

23
V

24
Cr

25
Mn

26
Fe

27
Co

28
Ni

29
Cu

30
Zn

31
Ga

32
Ge

33
As

34
Se

35
Br

36
Kr

37
Rb

38
Sr

39
Y

40
Zr

41
Nb

42
Mo

43
Tc

44
Ru

45
Rh

46
Pd

47
Ag

48
Cd

49
In

50
Sn

51
Sb

52
Te

53
I

54
Xe

55
Cs

56
Ba

57
La

58
Ce

59
Pr

60
Nd

61
Pm

62
Sm

63
Eu

64
Gd

65
Tb

66
Dy

67
Ho

68
Er

69
Tm

70
Yb

71
Lu

72
Hf

73
Ta

74
W

75
Re

76
Os

77
Ir

78
Pt

79
Au

80
Hg

81
Tl

82
Pb

83
Bi

84
Po

85
At

86
Rn

87
Fr

88
Ra

89
Ac

90
Th

91
Pa

92
U

93
Np

94
Pu

95
Am

96
Cm

97
Bk

98
Cf

99
Es

100
Fm

101
Md

102
No

103
Lr

104
Rf

105
Db

106
Sg

107
Bh

108
Hs

109
Mt

110
Ds

111
Rg

112
Cn

113
Nh

114
Fl

115
Mc

116
Lv

117
Ts

118
Og

I vissa tekniska tillämpningar förekommer det att begreppet avgränsas på andra sätt än IUPAC:s officiella. Även en uppdelning mellan tunga (HREE) respektive lätta (LREE) sällsynta jordartsmetaller förekommer inom tekniska tillämpningar, dock utan att dessa begrepp tillämpas på ett enhetligt sätt. En relativt vanlig definition av HREE, baserat på ämnenas elektronstruktur, är dock terbium till lutetium (grundämne 65 till 71) samt yttrium.^[7]

Existensen av skandium förutsades på teoretisk grund av Dmitrij Mendelejev, som provisorisk kallade ämnet ekabor ("liknande bor").

Många av de sällsynta jordartsmetallerna har fått stor teknisk betydelse som tillsatsämnen inom halvledartekniken.

Förekomst

De sällsynta jordartsmetallerna förekommer ofta tillsammans. Trots beteckningen är ämnena inte så sällsynta som man trodde när gruppen namngavs. Vanligast förekommande är cerium, som är det 25:e vanligaste grundämnet i jordskorpan. Prometium, som saknar stabila isotoper, förekommer nästan inte alls. Med undantag för prometium är alla grundämnen i gruppen mindre sällsynta än exempelvis silver och guld. De med jämna atomnummer som Sm, Gd, Dy etc. är betydligt vanligare än de med udda atomnummer som Eu, Tb, Ho etc.

Mineral innehållande sällsynta jordartsmetaller

Monazit
Xenotim
Gadolinit
Bastnäsit
Samarskit gadolinium upptäcktes ur detta mineral.
Fergusonit
Euxenit

Procenthaltsfördelning av några oxider i typiska mineral i % av totala halten av oxider av sällsynta jordartsmetaller.^[8]
--	Monazit Australien	Bastnäsit USA	Xenotim Malaysia
La₂O₃	24	33	0,5
CeO₂	46	49	5
Nd₂O₃	17	12	2,2
Gd₂O₃	1,5	0,2	4
Dy₂O₃	0,7	0,03	8,7
Y₂O₃	2,4	0,09	61
Sm₂O₃	2,5	0,8	1,9
Pr₆O₁₁	5	4,3	0,7

Cerium, samarium och neodym i apatitinnehållande järnmalm ppm^[9]
--	Kiruna	Malmberget
Ce	780–1650	1000–2500
Nd	500–850	150–440
Sa	120–150	70–275

Produktion och marknad

Världsproduktion av sällsynta jordartsmetaller under 1900-talets andra hälft

Världsproduktionen av sällsynta jordartsmetaller dominerades länge av en gruva i Mountain Pass i Kalifornien, som stängdes 2002 på grund av fallande råvarupriser och miljöproblem men återöppnades 2018. Världsproduktionen 2018 (utom skandium) uppskattas till 170 000 ton och domineras av Kina där 70% bröts, framför allt i distriktet Bayan Obo i Inre Mongoliet. 12% bröts i Australien och 9% i USA. I Vietnam och Brasilien finns stora mineralreserver men dessa länder har endast låg produktion.^[10]^[11]

Marknad

Metallerna i gruppen prissätts olika: År 2018 handlades oxider av de vanligt förekommande cerium och lantan för 2 USD/kg medan dysprosiumoxid kostade 180 USD/kg och terbiumoxid 461 USD/kg.^[10]

Sällsynta jordartsmetaller i Sverige

I Sverige undersöks möjliga fyndigheter framför allt i Norra Kärr i närheten av Gränna och som utvinning ur gruvavfall i Kiruna.^[12]

I januari 2023 tillkännagavs att LKAB lokaliserat Europas största kända fyndighet av sällsynta jordartsmetaller i Per Geijermalmen strax norr om Kiruna.^[13]^[14]

Användningsområde

Sällsynta jordartsmetaller används bland annat i katalysatorer, keramer, glas,^[10] permanentmagneter, mikrochip, LCD-skärmar, batterier och mobiltelefoner.^[15]

Se även

Källor

^ IUPAC: IR-3 Elements and Groups of Elements (March 04)
^ ”Bastnäs Gruvfält | Ekomuseum Bergslagen”. http://ekomuseum.se/?page_id=24. Läst 6 februari 2015.
^ Gillespie, Chemistry of the elements, 1984
^ Per Enghag, Jordens Grundämnen, 1999
^ Per Enghag, Jordens Grundämnen
^ Ullman's encyklopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition
^ Rare Earths Nomenclature. Time to Standardize? Arkiverad 30 december 2010 hämtat från the Wayback Machine., Rare Metal Blog 2009-11-28
^ Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry
^ Frietsch, Ore Geology Reviews 9(1995) 489-510
^ [a b c] ”U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, February 2019”. Arkiverad från originalet den 19 september 2019. https://web.archive.org/web/20190919021932/https://prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/atoms/files/mcs-2019-raree.pdf. Läst 22 maj 2019.
^ "China Tightens Grip on Rare Minerals", New York Times, 2009-08-31.
^ LKAB vill utvinna sällsynta dyrbara metaller på Sveriges Radios webbplats den 6 oktober 2011
^ ”Europas största fyndighet för sällsynta jordartsmetaller finns i Kiruna”. LKAB. https://lkab.com/press/europas-storsta-fyndighet-for-sallsynta-jordartsmetaller-finns-i-kiruna/. Läst 13 januari 2023.
^ Haupt, Inger (12 januari 2023). ”Europas största fyndighet för sällsynta jordartsmetaller hittad i Kiruna”. SVT Nyheter. https://www.svt.se/nyheter/lokalt/norrbotten/ny-satsning-pa-lkab-s-vd. Läst 13 januari 2023.
^ http://www.montrealgazette.com/business/Quest+Rare+Minerals+Strange+Lake+project+will+take+investment+well+over+billion/7716998/story.html^{[död länk]}

Externa länkar

Khan, M., Lundmark, M. och Hellström, J. (2012) "Sällsynta jordartsmetaller – betydelse för det försvars- och säkerhetspolitiska området", Stockholm:Totalförsvarets forskningsinstitut

[1] IUPAC: IR-3 Elements and Groups of Elements (March 04)

[:0-2] ”Bastnäs Gruvfält | Ekomuseum Bergslagen”. http://ekomuseum.se/?page_id=24. Läst 6 februari 2015.

[3] Gillespie, Chemistry of the elements, 1984

[4] Per Enghag, Jordens Grundämnen, 1999

[5] Per Enghag, Jordens Grundämnen

[6] Ullman's encyklopedia of Industrial Chemistry, Fifth Edition

[7] Rare Earths Nomenclature. Time to Standardize? Arkiverad 30 december 2010 hämtat från the Wayback Machine., Rare Metal Blog 2009-11-28

[8] Ullman's Encyclopedia of Industrial Chemistry

[9] Frietsch, Ore Geology Reviews 9(1995) 489-510

[usgs19-10] [a b c] ”U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, February 2019”. Arkiverad från originalet den 19 september 2019. https://web.archive.org/web/20190919021932/https://prd-wret.s3-us-west-2.amazonaws.com/assets/palladium/production/atoms/files/mcs-2019-raree.pdf. Läst 22 maj 2019.

[11] "China Tightens Grip on Rare Minerals", New York Times, 2009-08-31.

[12] LKAB vill utvinna sällsynta dyrbara metaller på Sveriges Radios webbplats den 6 oktober 2011

[13] ”Europas största fyndighet för sällsynta jordartsmetaller finns i Kiruna”. LKAB. https://lkab.com/press/europas-storsta-fyndighet-for-sallsynta-jordartsmetaller-finns-i-kiruna/. Läst 13 januari 2023.

[14] Haupt, Inger (12 januari 2023). ”Europas största fyndighet för sällsynta jordartsmetaller hittad i Kiruna”. SVT Nyheter. https://www.svt.se/nyheter/lokalt/norrbotten/ny-satsning-pa-lkab-s-vd. Läst 13 januari 2023.

[15] ttp://www.montrealgazette.com/business/Quest+Rare+Minerals+Strange+Lake+project+will+take+investment+well+over+billion/7716998/story.html^{[död länk]}

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]