В последние дни в заголовках политических новостей всё чаще мелькают редкоземельные металлы. Почему эти химические элементы так важны, рассказывает заведующий кафедрой неорганической химии им. профессора Н.С. Ахметова КНИТУ-КХТИ, профессор Андрей Михайлович Кузнецов.

Редкоземельными элементами (редкими землями) называют 17 химических элементов третьей группы Периодической системы химических элементов — скандий, иттрий и лантаноиды. На самом деле они не такие уж редкие: наиболее распространённые РЗЭ — скандий, иттрий, лантан, церий и неодим — встречаются в земной коре примерно так же часто, как свинец, олово или медь.

РЗЭ относятся к числу стратегически важных видов сырья. Около половины добываемого объёма РЗЭ используют для получения катализаторов и изготовления редкоземельных магнитов. Обе эти сферы критически важны: с помощью катализа осуществляется подавляющая часть процессов тяжёлой химической и нефтехимической промышленности, а редкоземельные магниты — более мощные и более компактные, чем литые и ферритовые магниты, что делает их незаменимыми в миниатюрных электрических машинах и везде, где есть необходимость получить минимальные размеры и массу конечных изделий, от космических аппаратов до беспилотных летательных аппаратов.

РЗЭ используются в радиоэлектронике, приборостроении, атомной технике, машиностроении, химической промышленности, металлургии, в производстве лазеров, аккумуляторных батарей. РЗЭ входят в состав материалов батарей, двигателей и тормозных систем электро- и гибридных автомобилей. Их также применяют в каталитических нейтрализаторах для обезвреживания выхлопных газов автомобилей.

Примеров использования РЗЭ очень много. Среди них — использование соединений люминесцентных квантовых точек (наноразмерных полупроводниковых кристаллов) с комплексами лантаноидов для использования в качестве оптических меток. Такие метки могут применяться и в биологических системах, что имеет огромный потенциал в диагностике онкозаболеваний. Соединения на основе лантаноидов могут быть использованы для изготовления бесконтактных температурных сенсоров, для помечивания документов, ценных бумаг, различных видов топлива и т. д. К слову, исследованиями этих материалов активно и на международном уровне занимаются на кафедре физической и коллоидной химии КНИТУ под научным руководством профессора Юрия Генадьевича Галяметдинова. Результаты работы наших коллег в дальнейшем могут быть использованы для производства разнообразных устройств оптоэлектроники, в том числе оптических волокон, диодов, дисплеев, солнечных элементов, квантовых каскадных лазеров.

Редкие земли встречаются почти повсеместно, но есть страны, где есть их большие запасы и налажено производство. Явным лидером по производству РЗЭ, равно как и по запасам соответствующих минералов, является Китай. Крупными производителями являются Соединённые Штаты, Австралия, Мьянма, Таиланд, Вьетнам, Индия. Россия уступает этим странам в объёмах производства, но по запасам РЗЭ сравнима с Китаем (в Китае — 44 млн т, в России — 21 млн т). Поэтому для нашей страны это весьма перспективная сфера, тем более что потребности в РЗЭ постоянно растут.

Часто говорят о запасах РЗЭ на Украине, но эти сведения не соответствуют действительности: значимых запасов РЗЭ там нет, в этой стране добывают металл литий, который, также будучи критически важным видом минерального сырья, к РЗЭ не относится, да и по его объёмам Украина в мире даже не во второй десятке стран. Другое дело, что в Европе наблюдается большая нехватка и лития, и РЗЭ, так что возможность получить контроль над любым дополнительным источником важных элементов и сократить импортозависимость будет рассматриваться весьма внимательно.