Sut Mae Elfennau Prin y Ddaear yn Gwneud Technoleg Fodern yn Bosibl

Yn opera gofod Frank Herbert “Dunes”, mae sylwedd naturiol gwerthfawr o’r enw “cymysgedd sbeis” yn rhoi’r gallu i bobl lywio’r bydysawd helaeth i sefydlu gwareiddiad rhyngserol. Mewn bywyd go iawn ar y Ddaear, mae grŵp o fetelau naturiol o’r enw elfennau daear prin wedi gwneud technoleg fodern yn bosibl. Mae’r galw am y cydrannau allweddol hyn o bron pob cynnyrch electronig modern yn cynyddu’n sydyn.

Daearoedd prindiwallu miloedd o anghenion gwahanol – er enghraifft, defnyddir ceriwm fel catalydd ar gyfer mireinio olew, tragadoliniwmyn dal niwtronau mewn adweithyddion niwclear. Ond mae gallu mwyaf amlwg yr elfennau hyn yn gorwedd yn eu llewyrch a'u magnetedd.

Rydym yn dibynnu ar bridd prin i liwio sgrin ein ffôn clyfar, defnyddio fflwroleuedd i ddangos dilysrwydd banciau banc Ewro, a throsglwyddo signalau ar waelod y môr trwy geblau ffibr optegol. Maent hefyd yn angenrheidiol ar gyfer cynhyrchu rhai o'r magnetau cryfaf a mwyaf dibynadwy yn y byd. Maent yn cynhyrchu tonnau sain yn eich clustffonau, yn gwella gwybodaeth ddigidol yn y gofod, ac yn newid trywydd taflegrau chwilio thermol. Mae pridd prin hefyd yn hyrwyddo datblygiad technolegau gwyrdd, fel pŵer gwynt a cherbydau trydan, a gallant hyd yn oed gynhyrchu cydrannau newydd o gyfrifiadur cwantwm. Dywedodd Stephen Boyd, cemegydd synthetig ac ymgynghorydd annibynnol, “Mae'r rhestr hon yn ddiddiwedd. Maent ym mhobman.

Mae daear prin yn cyfeirio at Lanthanid lutetiwm a 14 elfen rhwng lanthanwm aytriwm, sy'n aml yn digwydd yn yr un dyddodiad ac sydd â phriodweddau cemegol tebyg i Lanthanid. Mae gan y metelau llwyd i arian hyn blastigedd a phwyntiau toddi a berwi uchel fel arfer. Mae eu cryfder cyfrinachol yn gorwedd yn eu electronau. Mae gan bob atom niwclews wedi'i amgylchynu gan electronau, sy'n byw mewn rhanbarth o'r enw orbit. Yr electronau yn yr orbit bellaf o'r niwclews yw electronau falens, sy'n cymryd rhan mewn adweithiau cemegol ac yn ffurfio bondiau ag atomau eraill.

Mae gan y rhan fwyaf o Lanthanid grŵp pwysig arall o electronau, o'r enw "electronau-f", sy'n byw yn y parth euraidd ger yr electron falens ond ychydig yn agos at y niwclews. Dywedodd Ana de Bettencourt Dias, cemegydd anorganig ym Mhrifysgol Nevada, Reno: "Yr electronau-f hyn sy'n achosi priodweddau magnetig a luminescent elfennau daear prin."

Mae daearoedd prin yn grŵp o 17 elfen (a nodir mewn glas ar y tabl cyfnodol). Gelwir is-set o elfennau daear prin yn Lanthanid. (lwtetiwm, Lu, ynghyd â'r llinell dan arweiniadlantanwm, La). Mae pob elfen yn cynnwys plisgyn, sydd fel arfer yn cynnwys f electronau, sy'n gwneud i'r elfennau hyn gael priodweddau magnetig a goleuol.