镧系元素提取新发现：轻重元素的分离机制被重新定义

来自 实验室仪器网

磁铁、智能手机和医学成像设备有什么共同点？它们都依赖于称为镧系元素的稀土元素，这对现代技术至关重要。然而，将这些化学相似的元素彼此分离长期以来一直是化学界最困难的难题之一。

现在，能源部实验室的科学家们已经解开了这个谜团，揭示了控制镧系元素分离的分子编排——这一突破可能会改变我们处理这些关键材料的方式。

镧系元素是一组在元素周期表最底部附近发现的15种金属元素。它们对于磁铁等技术至关重要，并且是催化剂（加速化学反应的材料）的关键成分。然而，它们在化学上非常相似，并且经常在矿石中一起发现，因此它们很难分离。

团队使用先进的计算机模拟和实验来揭示提取过程中分子的隐藏编排。传统上，镧系元素是使用一种称为溶剂萃取的方法来分离的。在此过程中，镧系元素溶解在酸性溶液中，然后选择性地分离成油相。油中的特殊分子，称为萃取剂分子，与镧系元素结合并帮助分离它们。

研究发现，较轻的镧系元素，如镧和铕，与提取剂分子形成更强的键。较重的镧系元素，如镥，由于舞池拥挤而陷入困境。提取剂分子、离子和水必须适合镧系元素周围，从而形成拥挤的环境，这会影响提取效率。

该研究还强调了水分子在舞蹈中的作用。一些水分子直接与镧系元素离子结合并帮助稳定相互作用，形成氢键，从而扩展可能的舞蹈动作。这种多样性对于了解提取趋势和设计更有效的分离工艺至关重要。

一个令人惊讶的结果是镧系元素的提取选择性具有独特的趋势。许多传统分离系统通常更容易提取较重的镧系元素，但这项研究观察到相反的情况。

趋势是，较轻的镧系元素的提取方式类似，但对于较重、电荷密度更高的镧系元素，提取效率会降低。了解这一趋势有助于我们设计更好的系统来满足特定的分离需求。

这一发现不仅增进了对镧系元素化学的理解，还为更高效、更经济的稀土元素分离方法铺平了道路。展望未来，该团队正在探索其他可以进一步提高选择性的溶剂和萃取剂分子。

» 仪器设备 购买 咨询