అరుదైన లోహాలు ... అసాధారణ ప్రయోజనాలు ...

Shareవిజ్ఞాన వీచిక డెస్క్   Wed, 5 Oct 2011, IST  

బంగారం, ప్లాటినం లోహాలకన్నా అతి ఖరీదైన, అసాధారణ ప్రయోజనకరమైనవి అరుదైన లోహాలు. సాంకేతికపరంగా వీటిని 'రేర్‌ ఎర్త్‌ మెటల్స్‌ (విరళ మృతిక లోహాలు) గా వ్యవహరిస్తున్నారు. ప్రపంచంలో ఇవి వార్షికంగా దాదాపు లక్ష టన్నులు వినియోగమవుతున్నాయి. ఎలక్ట్రానిక్స్‌, కంప్యూటర్లు, రాకెట్‌, అంతరిక్ష సాంకేతికాల్లో, రక్షణ రంగంలో ఇవి ఎనలేని పాత్రను కలిగి ఉన్నాయి. ఇటువంటి కీలక లోహాల ఉత్పత్తిలో ప్రపంచంలోనే 97 శాతంతో చైనా అగ్రస్థానంలో ఉంది. కానీ, ఈ దేశంలో గుర్తించినవి ప్రపంచ నిల్వల్లో మూడోవంతు మాత్రమే. అంతర్జాతీయంగా వచ్చిన, వస్తున్న మార్పుల నేపథ్యంలో మన దేశంలో 2004లోనే ఆపివేసిన వీటి ఉత్పత్తిని పునరుద్ధరించడానికి కృషి ప్రారంభమైంది. ఈ లోహాలకి సంబంధించిన విజ్ఞానాన్ని, ప్రయోజనాలను సంక్షిప్తంగా వివరిస్తూ మీ ముందుకు వచ్చింది ఈ వారం 'విజ్ఞాన వీచిక'.

'రేర్‌ ఎర్త్‌ మెటల్స్‌'.. ఇవి అంతగా దొరకవని, అరుదుగా దొరుకుతా యనే అర్థం ఈ పదంలోనే ఉంది. 17 లోహాలు ఈ అరుదైన లోహాల తరగతి లోకి వస్తాయి. స్కాండియమ్‌, ఎట్రియమ్‌ లోహాలతోబాటు లాంతనాయిడ్స్‌గా పిలువబడే 15 లోహాలు అరుదైన లోహాలుగా భావించబడుతున్నాయి. వాస్తవ మేమంటే ఈ అరుదైన లోహాలు ఇనుము, అల్యూమినియం, రాగి తదితర లోహాల్లాగా కొన్ని ఖనిజాల్లో కేంద్రీకరింపబడి ఉండకుండా సూక్ష్మ మొత్తాల్లో భూగోళం పైపొరల్లోని ఇతర పదార్థాలతో కలిసి (ఇంప్యూరిటీస్‌గా) ఉంటు న్నాయి. అయితే, సీరియం అనే అరుదైన లోహం భూగోళ రసాయనిక నిర్మాణంలో 68 పిపిఎంతో 25వ స్థానంలో ఉంది. 

ఇది ఇంచుమించు రాగి పరిమాణంతో సమానం. అయితే, చాకోసైట్‌, కోవెలైట్‌, మాలకైట్‌ వంటి ఖనిజాల్లో రాగి పెద్ద పరిమాణంలో ఉంటూ, పారిశ్రామిక ఉత్పత్తికి అనువుగా ఉంటుంది. దీనితో పోల్చినప్పుడు అరుదైన లోహాల తయారీ ఇలా సాధ్యం కాదు. దీనికి కారణం భూమి పొరల్లో ఇవి సూక్ష్మరూపంలో విస్తరించి (ఫైన్లీ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్‌) ఉంటాయి. వీటిని రసాయనిక చర్యలతో వేరుచేసి, ఉత్పత్తి చేయాల్సి ఉంటుంది. ఇది పర్యావరణ సమస్యలతో, చాలా ఖర్చుతో కూడుకు న్నది. వీటి తయారీలో 'అయాన్‌ మార్పిడి పద్ధతి' సాంకేతికం రూపొందిన తర్వాత పెద్ద పరిమాణంలో వీటి పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి సులువైంది. దీనిలో చైనా అగ్రస్థానంలో ఉంటూ ప్రపంచ వినియోగంలో 97 శాతాన్ని అందించే స్థితిలో కొనసాగుతుంది. 

ఇప్పుడు వీటి తయారీపద్ధతి సులవైనప్పటికీ ఈ లోహాలకు పాతపేరైన 'రేర్‌ ఎర్త్‌ మెటల్స్‌ (అరుదైన లోహాలు)' అనే కొనసాగుతుంది. అభివృద్ధి చెందిన దేశాల (అమెరికా, జపాన్‌, యూరప్‌, కెనడా) లో వీటికి గిరాకీ ఎక్కువ. అమెరికా వంటి దేశాల్లో వాణిజ్యపరంగా తయారుచేయగల అరుదైన లోహాల వనరున్నా, వీటి తయారీ పర్యావరణ సమస్యలతో కూడుకున్నది. తయారీ ఖర్చూ అధికం. అందువల్ల, వీటిని ఈ దేశాలు తయారుచేయడం లేదు. కేవలం దిగుమతుల మీదే ఆధారపడు తున్నాయి. ఈ అరుదైన లోహాలు పౌర వినియోగానికే కాక, రక్షణ సాంకేతిక పరికరాల్లో కూడా ఉపయోగపడుతున్నాయి. అణు వినియోగాల్లోనూ ఉపయోగపడుతున్నాయి.

పర్యావరణాన్ని రక్షించుకునేందుకు, సొంత వనరులను పరిరక్షించేందుకు వీటి ఉత్పత్తిని పరిమితం చేయాల్సిన అవసరం వచ్చిందని ప్రకటించిన చైనా తమ ఎగుమతులను బాగా తగ్గించింది. జపాన్‌తో సరిహద్దు తగాదా వచ్చిన తర్వాత ఈ తగ్గింపు ప్రారంభమైంది. ఈ తగ్గింపుకూ జపాన్‌తో వివాదానికీ ఏ సంబంధమూ లేదని చైనా ప్రకటించింది.

అధిక ఉష్ణోగ్రతలో ఇవి స్థిరంగా ఉంటాయి. అందువల్ల ఎలక్ట్రానిక్‌ పరికరాల తయారీలో వీటిని వాడుతున్నారు. మామూలు లోహాలతో పోలిస్తే ఇవి అతి కొద్ది మోతాదులో సరిపోతాయి. వీటి వినియోగ సామర్థ్యం చాలా ఎక్కువ.

ఇవీ ఈ లోహాలు..

స్కాండియం, యెట్రియం, లాంతానమ్‌, సీలియమ్‌, ప్రెస్సోడిమియం, నియోడిమియం, ప్రోమిథియం, సమారియం, యూరేపియం, గాడోలీనియం, టెర్బియం, డిస్ప్రోజియం, హౌల్మియం, థూలియం, ఎటర్బియం, లొటేటియం. ఇవన్నీ వేర్వేరు ఖనిజాల్లో కాకుండా మోనాజైట్‌ అనే ఖనిజంలో మిశ్రమంగా ఉంటూ, పారిశ్రామిక ఉత్పత్తికి వీలు కల్పిస్తున్నాయి.

ప్రోమిథియం లోహం రేడియోథార్మిక శక్తి కలిగి ఉంది. ఇది దీర్ఘకాల స్థిరత్వంతో ఉండదు. యురేనియం 238 విచ్ఛిన్నమైనప్పుడు ఇది కొద్ది మోతాదులో విడుదలవుతుంది. కానీ, దీనిని న్యూక్లియర్‌ రియాక్టర్లలో తయారుచేస్తారు.

సాధారణ గుణగణాలు..

ఈ అరుదైన లోహాలు ఇనుము కన్నా బరువుగా ఉంటాయి. వెండిలాగా తెల్లగా లేదా బూడిదరంగులో ఉంటాయి. ఇవి ప్రకాశించే శక్తిని (షైనింగ్‌) కలిగి ఉంటాయి. కానీ ఈ శక్తి గాలిలో వేగంగా క్షీణిస్తుంది. ఇవి అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కూడా మంచి విద్యుత్‌వాహకాలు (విద్యుత్‌ ప్రసారం) గా పనిచేస్తాయి. వీటి ఎన్నో గుణగణాలు ఒకే విధంగా ఉంటాయి. అందువల్ల ఒకదాన్నుంచి మరొక దానిని గుర్తించడం, వేరు చేయడం చాలా కష్టం. ఇవి ప్రకృతిలో కలిసి (ఫాస్ఫేట్‌ రూపంలో మోనజైట్‌ ఖనిజంగా) ఉంటాయి. సామాన్యంగా అలోహాలతో కలిసి ఆక్సైడ్‌ రూపంలో ఉంటాయి.

ముఖ్య ప్రయోజనాలు..

స్కాండియం: అల్యూమినియంతో లోహమిశ్రమంగా విమాన, అంతరిక్ష పరికరాల తయారీలోనూ, మెర్క్యూరీ వేపర్‌ల్యాంప్‌ (ట్యూబ్‌లైట్‌)లలో మిశ్రమ లోహంగా వాడుతున్నారు.

యెట్రియం : టీవీల తయారీలో ఎరుపురంగునిచ్చే ఫాస్ఫర్‌ పదార్థంగా, అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద విద్యుత్‌వాహకం (సూపర్‌ కండక్టర్‌)గా ఉపయోగిస్తారు. మైక్రో ఫిల్టర్‌ తయారీలోను వాడుతున్నారు.

లాంతానం : ప్రత్యేకమైన గ్లాసు తయారీలో, బ్యాటరీ ఎలక్ట్రోడ్స్‌గా, కెమెరా లెన్స్‌, తదితరాల్లో వాడుతున్నారు.

సీలియం: ఆక్సీకరణలో, గాజు, పింగాణీ పాత్రల్లో పసుపురంగు కోసం, ఆయిల్‌ రిఫైనరీల్లో దీన్ని ఉపయోగిస్తున్నారు.

ప్రెస్సోడిమియం, నియోడిమియంలు : ప్రత్యేక అయస్కాంతాల తయారీల్లో, లేజర్‌ కిరణాల సృష్టిలో, గ్లాసుల్లో-పింగాణీల్లో రంగులను సృష్టించడా నికి, వెల్డింగ్‌ గ్లాసుల తయారీ తదితరాల్లో ఉపయోగిస్తున్నారు.

ప్రోమిథియం: న్యూక్లియర్‌ బ్యాటరీల్లో వాడుతున్నారు.

సమారియం: ప్రత్యేక అయస్కాంతాలు, లేజర్‌ కిరణాల్లో, న్యూట్రాన్‌ క్యాప్చర్‌కు (రేడియో థార్మిక వినియోగంలో) వాడుతున్నారు.

యూరేపియం: ఎరుపు, నీలం రంగు ఫాస్ఫర్స్‌ తయారీలో, లేజర్‌ కిరణాల్లో, మెర్క్యురీ వేపర్‌ ల్యాంప్స్‌, ప్రత్యేక వైద్య పరికరాల తయారీలో దీన్ని వాడుతున్నారు.

గాడోలీనియం: ప్రత్యేక గ్లాసులు, లేజర్‌ కిరణాల, ఎక్స్‌-రే ట్యూబ్‌లు, కంప్యూటర్‌ మెమోరీచిప్స్‌లో, న్యూట్రాన్‌ క్యాప్చర్‌, ప్రత్యేక వైద్య పరికరాలు, తదితరాల తయారీలో ఉపయోగిస్తున్నారు.

టెర్బియం: ఆకుపచ్చ ఫాస్ఫర్లు, లేజర్లు, ఫ్లోరిసెంట్‌ ల్యాంపుల తయారీల్లో వాడుతున్నారు.

డిస్ప్రోజియం: ప్రత్యేక అయస్కాంతాలు, లేజర్‌ కిరణాల తయారీల్లో ఉపయోగిస్తున్నారు.

హౌల్మియం: లేజర్‌ కిరణాల్లో వాడుతున్నారు.

థూలియం: పోర్టబుల్‌ ఎక్స్‌-రే మిషన్‌ తయారీలో ఉపయోగిస్తున్నారు.

ఎటర్బియం: ఇన్‌ఫ్రా రెడ్‌ (పరారుణ) లేజర్‌ కిరణాల్లో, రసాయనిక క్షయ కరణ పదార్థంగా వాడుతున్నారు.

లొటేటియం: స్కాన్‌ డిటెక్టర్‌ల తయారీలో ఉపయోగిస్తున్నారు.