Τα στοιχεία σπανίων γαιών είναι μια ομάδα δεκαεπτά χημικών στοιχείων που εμφανίζονται μαζί στον περιοδικό πίνακα (βλέπε εικόνα). Η ομάδα αποτελείται από  yttrium και 15 στοιχεία λανθανιδών (lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium και lutetium). Το scandium βρίσκεται στις περισσότερες αποθέσεις στοιχείων σπάνιων γαιών και μερικές φορές ταξινομείται ως στοιχείο σπάνιας γαίας. Η Διεθνής Ένωση Καθαρής και Εφαρμοσμένης Χημείας περιλαμβάνει το scandium στον ορισμό των στοιχείων σπανίων γαιών.

Τα στοιχεία σπανίων γαιών είναι όλα μέταλλα και η ομάδα αναφέρεται συχνά ως "μέταλλα σπανίων γαιών". Αυτά τα μέταλλα έχουν πολλές παρόμοιες ιδιότητες και αυτό συχνά τα κάνει να βρίσκονται μαζί σε γεωλογικά κοιτάσματα. Αναφέρονται επίσης ως "οξείδια σπανίων γαιών" επειδή πολλά από αυτά πωλούνται συνήθως ως ενώσεις οξειδίων.

Χρήσεις Στοιχείων Σπανίων Γαιών

Μέταλλα και κράματα σπανίων γαιών που τα περιέχουν χρησιμοποιούνται σε πολλές συσκευές που οι άνθρωποι χρησιμοποιούν καθημερινά, όπως μνήμη υπολογιστή, DVD, επαναφορτιζόμενες μπαταρίες, κινητά τηλέφωνα, καταλυτικούς μετατροπείς, μαγνήτες, φωτισμό φθορισμού και πολλά άλλα.

Τα τελευταία είκοσι χρόνια, υπήρξε μια έκρηξη στη ζήτηση για πολλά είδη που απαιτούν μέταλλα σπανίων γαιών. Πριν από είκοσι χρόνια πολύ λίγοι άνθρωποι κατείχαν ένα κινητό τηλέφωνο, αλλά σήμερα πάνω από 5 δισεκατομμύρια άνθρωποι κατέχουν μια κινητή συσκευή. Η χρήση στοιχείων σπανίων γαιών στους υπολογιστές έχει αυξηθεί σχεδόν τόσο γρήγορα όσο τα κινητά τηλέφωνα.

Πολλές επαναφορτιζόμενες μπαταρίες κατασκευάζονται με ενώσεις σπανίων γαιών. Η ζήτηση για μπαταρίες οφείλεται στη ζήτηση για φορητές ηλεκτρονικές συσκευές όπως κινητά τηλέφωνα, αναγνώστες, φορητούς υπολογιστές και κάμερες.

Αρκετά κιλά σπάνιων γαιών υπάρχουν σε μπαταρίες που τροφοδοτούν κάθε ηλεκτρικό όχημα και υβριδικό-ηλεκτρικό όχημα. Καθώς οι ανησυχίες για την ενεργειακή ανεξαρτησία, την κλιματική αλλαγή και άλλα ζητήματα οδηγούν στην πώληση ηλεκτρικών και υβριδικών οχημάτων, η ζήτηση μπαταριών που κατασκευάζονται με ενώσεις σπανίων γαιών θα αυξηθεί ακόμη πιο γρήγορα.

Οι σπάνιες γαίες χρησιμοποιούνται ως καταλύτες, φωσφόροι και ενώσεις στίλβωσης. Αυτά χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο της ατμοσφαιρικής ρύπανσης, φωτιζόμενες οθόνες σε ηλεκτρονικές συσκευές και το γυάλισμα γυαλιού οπτικής ποιότητας. Όλα αυτά τα προϊόντα αναμένεται να παρουσιάσουν αυξανόμενη ζήτηση.

Άλλες ουσίες μπορούν να αντικατασταθούν από στοιχεία σπανίων γαιών στις πιο σημαντικές χρήσεις τους. Ωστόσο, αυτά τα υποκατάστατα είναι συνήθως λιγότερο αποτελεσματικά και δαπανηρά.

Από τη δεκαετία του 1950 έως τις αρχές της δεκαετίας του 2000, το οξείδιο του cerium ήταν ένα πολύ δημοφιλές lapidary βερνίκι. Ήταν φθηνό και πολύ αποτελεσματικό. Οι πρόσφατες αυξήσεις των τιμών έχουν σχεδόν εξαλείψει τη χρήση του οξειδίου του cerium στην πτώση των βράχων και στις τέχνες lapidary. Άλλοι τύποι γυαλιστικών, όπως το οξείδιο του αργιλίου και το οξείδιο του τιτανίου, χρησιμοποιούνται τώρα στη θέση του.

Είναι πραγματικά αυτά τα στοιχεία "σπάνια";

Τα στοιχεία  σπάνιων γαιών δεν είναι τόσο «σπάνια» όσο υποδηλώνει το όνομά τους. Το Thulium και lutetium είναι τα δύο λιγότερο άφθονα στοιχεία σπάνιων γαιών - αλλά το καθένα έχει μια μέση αφθονία φλοιού που είναι σχεδόν 200 φορές μεγαλύτερη από την αφθονία του φλοιού του χρυσού. Ωστόσο, αυτά τα μέταλλα είναι πολύ δύσκολο να εξορυχθούν επειδή είναι ασυνήθιστο να τα βρούμε σε συγκεντρώσεις αρκετά υψηλές για οικονομική εξόρυξη.

Τα πιο άφθονα στοιχεία σπάνιων γαιών είναι το cerium, yttrium, lanthanum και neodymium. Έχουν μέση αύξηση φλοιού παρόμοια με τα κοινά χρησιμοποιούμενα βιομηχανικά μέταλλα όπως χρώμιο, νικέλιο, ψευδάργυρο, μολυβδαίνιο, κασσίτερο, βολφράμιο και μόλυβδο. Και πάλι, σπάνια βρίσκονται σε εξαγόμενες συγκεντρώσεις.