Prvky vzácných zemin - Rare Earth Elements (REE)



Prvky vzácných zemin - Rare Earth Elements (REE)
IUPACH – REE zahrnují:
Lanthanoidy (Ln) + La
Yttrium
Skandium
V geologických vědách je často Sc vyjmuto ze souboru REE

Prvky vzácných zemin-historie
1787 Carl Arrhenius - „ytterbit“
1794 Johan Gadolin izoloval Y2O3
Carl Gustaf Mossander
(1797-1858)
Johan Gadolin
 (1760-1852)
Tungsten från Bastnäs
cerit-(Ce), bastnäsit-(Ce)
Nya Bastnäs, Švédsko
gadolinit-(Y)

Ytterby
Bastnäs
100 km

Prvky vzácných zemin
Ionové poloměry REE3+ ve srovnání s ostatními prvky, v 8-četné koordinaci


Obsahy REE v horninách
www.periodni.com


Prométhium
•Ani jeden z 38 izotopů Pm není stabilní
•
•Nejdelší poločasy rozpadu mají 145Pm (λ=17,7 let), 146Pm (λ=5,53 let) a 147Pm (λ=2,62 let)
•
•V horninách je přítomen 147Pm v ultrastopovém množství jako:
•produkt spontánního štěpení 238U (cca 560 g v celé zemské kůře)
•produkt rozpadu 151Eu (λ= 5x1018 let; cca 12 g v celé zemské kůře)
•
•Pm je prakticky v horninách nedetekovatelné
•S výjimkou uraninitu z Konga (4,5x10-18 g 147Pm/g uraninitu), Attrep et al. (1968)
Guilmette (2005)
?

Normalizace křivky REE
Gadolinit-(Nd) (Škoda et al. 2017)
Obsahy REE v ppm
lineární škála na ose y
Obsahy REE v ppm
logaritmická škála na ose y
Obsahy REE normalizované chondritem
McDonough a Sun (1995)
logaritmická škála na ose y
Vedle chondritu se používá např.: PAAS, NPDW, atd.

Ce a Eu anomálie, tetrádový efekt
a)Chondritem normalizovaná křivka REE bez výrazné Eu anomálie, NYF pegmatit derivovaný z
Třebíčského Plutonu (Čopjaková et al., 2013)
b)chondritem normalizovaná křivka REE, primitivní NYF pegmatit derivovaný z Třebíčského Plutonu
(Čopjaková et al., 2013)
c)NPDW normalizovaná distribuce REE v mořské vodě (Tanaka a Kawabe, 2006)

Dělení prvků vzácných zemin
LREE-light REE
velké prvky La-Gd
HREE-heavy REE
malé prvky Tb-Lu (+Y)
LREE-light REE
velké prvky ~ La-Sm
MREE-middle REE
velké prvky ~ Eu-Dy
HREE-heavy REE
velké prvky ~ Ho-Lu

Hlavní faktor určující chemické vlastnosti všech prvků je jejich elektronová konfigurace. Chování
prvku vůči okolí je ovlivněno valenčními elektrony. Postupné obsazování vnitřních f orbitalů
namísto vnějších způsobuje značnou uniformitu v chování REE.
Rozdělení prvků mezi jednotlivé koexistující minerály je především funkcí iontového poloměru.
Množství, které do minerálu vstoupí, závisí na míře shody velikosti daného iontu s velikostí
koordinačního polyedru ve struktuře minerálu. Dále závisí na míře shody náboje.
Na základě strukturních vlastností některé minerály preferující vstup :
větších LREE (monazit, allanit),
středních MREE (apatit, titanit)
malých HREE (xenotim, fergusonit).
Vzhledem k mnohem vyšším obsahům Y než MREE a HREE v korových horninách je Y u minerálů
preferujících MREE a HREE téměř vždy převažující prvek (Gramaccioli et al. 1999).

Chondritem (McDonough a Sun, 1995) normalizované obsahy REE ve vybraných minerálech upřednostňující
LREE [monazit-(Ce) a allanit-(Ce)], MREE [titanit] a HREE [xenotim-(Y)] z NYF pegmatitů Třebíčského
plutonu.