Sällsynta jordartsmetaller

Sällsynta jordartsmetaller (förkortas ibland REE efter engelskans rare-earth element eller REM efter rare-earth metal) är metalliska grundämnen vars föreningar förekommer relativt sparsamt i naturen. Hit räknas med IUPAC:s definition periodiska systemets grupp 3, skandium, yttrium och lantanoiderna^[1] (det vill säga lantan samt de fjorton lantaniderna).

Lista över sällynta jordartsmetaller

Till de sällsynta jordartsmetallerna räknas således följande grundämnen:

Atomnr	Kemisk beteckning	Namn	Upptäcktsår	Upptäckare	Fyndort och mineral
21	Sc	Skandium	1879	Lars Fredrik Nilson	Ytterby, Gadolinit
39	Y	Yttrium	1794	Johan Gadolin	Ytterby, Gadolinit
57	La	Lantan	1838	Carl Gustaf Mosander	Bastnäsfältet, Cerit
58	Ce	Cerium	1803[2]	Jacob Berzelius m.fl.	Bastnäsfältet, Cerit
59	Pr	Praseodym	1885	Carl Auer von Welsbach	Österrike
60	Nd	Neodym	1885	Carl Auer von Welsbach	Österrike
61	Pm	Prometium	1945	Jacob A. Marinsky	USA
62	Sm	Samarium	1879	Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran
63	Eu	Europium	1901	Eugène-Anatole Demarçay
64	Gd	Gadolinium	1880	Jean Charles Galissard de Marignac	Ytterby, Gadolinit
65	Tb	Terbium	1843	Carl Gustaf Mosander	Ytterby, Gadolinit
66	Dy	Dysprosium	1886	Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran
67	Ho	Holmium	1878	Jacques-Louis Soret m.fl.	Ytterby, Gadolinit
68	Er	Erbium	1842	Carl Gustaf Mosander	Ytterby, Gadolinit
69	Tm	Tulium	1879	Per Teodor Cleve	Ytterby, Gadolinit
70	Yb	Ytterbium	1878	Jean Charles Galissard de Marignac	Ytterby, Gadolinit
71	Lu	Lutetium	1907	Georges Urbain m.fl.

Kommentarer till tabellen.

• Berzelius cerium var en blandning. En del författare anger C.G. Mosander som upptäckare av både cerium och lantan.^[3]
• En del författare anger Cleve som upptäckare av både tulium och holmium. Båda upptäcktes från orent Erbium^[4]
• Carl Gustaf Mosander upptäckte didym år 1840, Welsbach upptäckte år 1885 att didym är sammansatt av neodym och praseodym.^[5]
• Lutetium upptäcktes av Urbain och Welsbach oberoende av varandra år 1907.^[6]

Plats i periodiska systemet

1 H

2 He

3 Li

4 Be

5 B

6 C

7 N

8 O

9 F

10 Ne

11 Na

12 Mg

13 Al

14 Si

15 P

16 S

17 Cl

18 Ar

19 K

20 Ca

21 Sc

22 Ti

23 V

24 Cr

25 Mn

26 Fe

27 Co

28 Ni

29 Cu

30 Zn

31 Ga

32 Ge

33 As

34 Se

35 Br

36 Kr

37 Rb

38 Sr

39 Y

40 Zr

41 Nb

42 Mo

43 Tc

44 Ru

45 Rh

46 Pd

47 Ag

48 Cd

49 In

50 Sn

51 Sb

52 Te

53 I

54 Xe

55 Cs

56 Ba

57 La

58 Ce

59 Pr

60 Nd

61 Pm

62 Sm

63 Eu

64 Gd

65 Tb

66 Dy

67 Ho

68 Er

69 Tm

70 Yb

71 Lu

72 Hf

73 Ta

74 W

75 Re

76 Os

77 Ir

78 Pt

79 Au

80 Hg

81 Tl

82 Pb

83 Bi

84 Po

85 At

86 Rn

87 Fr

88 Ra

89 Ac

90 Th

91 Pa

92 U

93 Np

94 Pu

95 Am

96 Cm

97 Bk

98 Cf

99 Es

100 Fm

101 Md

102 No

103 Lr

104 Rf

105 Db

106 Sg

107 Bh

108 Hs

109 Mt

110 Ds

111 Rg

112 Cn

113 Nh

114 Fl

115 Mc

116 Lv

117 Ts

118 Og

I vissa tekniska tillämpningar förekommer det att begreppet avgränsas på andra sätt än IUPAC:s officiella. Även en uppdelning mellan tunga (HREE) respektive lätta (LREE) sällsynta jordartsmetaller förekommer inom tekniska tillämpningar, dock utan att dessa begrepp tillämpas på ett enhetligt sätt. En relativt vanlig definition av HREE, baserat på ämnenas elektronstruktur, är dock terbium till lutetium (grundämne 65 till 71) samt yttrium.^[7]

Existensen av skandium förutsades på teoretisk grund av Dmitrij Mendelejev, som provisorisk kallade ämnet ekabor ("liknande bor").

Många av de sällsynta jordartsmetallerna har fått stor teknisk betydelse som tillsatsämnen inom halvledartekniken.

Förekomst

Den relativa förekomsten i jordskorpan av olika grundämnen. De sällsynta jordartsmetallerna anges med blått.

De sällsynta jordartsmetallerna förekommer ofta tillsammans. Trots beteckningen är ämnena inte så sällsynta som man trodde när gruppen namngavs. Vanligast förekommande är cerium, som är det 25:e vanligaste grundämnet i jordskorpan. Prometium, som saknar stabila isotoper, förekommer nästan inte alls. Med undantag för prometium är alla grundämnen i gruppen mindre sällsynta än exempelvis silver och guld. De med jämna atomnummer som Sm, Gd, Dy etc. är betydligt vanligare än de med udda atomnummer som Eu, Tb, Ho etc.

Mineral innehållande sällsynta jordartsmetaller

• Monazit
• Xenotim
• Gadolinit
• Bastnäsit
• Samarskit gadolinium upptäcktes ur detta mineral.
• Fergusonit
• Euxenit

Procenthaltsfördelning av några oxider i typiska mineral i % av totala halten av oxider av sällsynta jordartsmetaller.^[8]

--	Monazit Australien	Bastnäsit USA	Xenotim Malaysia
La2O3	24	33	0,5
CeO2	46	49	5
Nd2O3	17	12	2,2
Gd2O3	1,5	0,2	4
Dy2O3	0,7	0,03	8,7
Y2O3	2,4	0,09	61
Sm2O3	2,5	0,8	1,9
Pr6O11	5	4,3	0,7

Cerium, samarium och neodym i apatitinnehållande järnmalm ppm^[9]

--	Kiruna	Malmberget
Ce	780–1650	1000–2500
Nd	500–850	150–440
Sa	120–150	70–275

Produktion och marknad

Världsproduktion av sällsynta jordartsmetaller under 1900-talets andra hälft

Världsproduktionen av sällsynta jordartsmetaller dominerades länge av en gruva i Mountain Pass i Kalifornien, som stängdes 2002 på grund av fallande råvarupriser och miljöproblem men återöppnades 2018. Världsproduktionen 2018 (utom skandium) uppskattas till 170 000 ton och domineras av Kina där 70% bröts, framför allt i distriktet Bayan Obo i Inre Mongoliet. 12% bröts i Australien och 9% i USA. I Vietnam och Brasilien finns stora mineralreserver men dessa länder har endast låg produktion.^[10][11]

Marknad

Metallerna i gruppen prissätts olika: År 2018 handlades oxider av de vanligt förekommande cerium och lantan för 2 USD/kg medan dysprosiumoxid kostade 180 USD/kg och terbiumoxid 461 USD/kg.^[10]

Sällsynta jordartsmetaller i Sverige

I Sverige undersöks möjliga fyndigheter framför allt i Norra Kärr i närheten av Gränna och som utvinning ur gruvavfall i Kiruna.^[12]

I januari 2023 tillkännagavs att LKAB lokaliserat Europas största kända fyndighet av sällsynta jordartsmetaller i Per Geijermalmen strax norr om Kiruna.^[13][14]

Användningsområde

Sällsynta jordartsmetaller används bland annat i katalysatorer, keramer, glas,^[10] permanentmagneter, mikrochip, LCD-skärmar, batterier och mobiltelefoner.^[15]

Se även

• Jordartsmetaller
• REE-linjen
• Ytterby gruva
• Didym