The Lanthanide Metals: una altra mostra del Museu per al Ministeri de l'Interior

Aventures amb els elements del bloc 4f - PART 1


INTRODUCCIÓ

Aquest article destaca el meu treball preliminar amb Gadolini, Terbi, Disprosi, Holmi, Erbi, Tuli i Itterbi. Aquests components dels metalls lantànids són molt estables i es poden manipular a l'aire i a temperatura ambient sense cap procediment elaborat, com ara l'ús de guanters d'argó o tècniques d'encapsulació a alt buit.

A la part 2 de la sèrie, em centraré en els següents metalls lantànids; Lantà, ceri, praseodimi, neodimi, samari i europi. Tot i que es considera que aquests elements són molt reactius, la meva experiència demostra que conserven una brillantor metàl·lica durant diversos dies a unes poques setmanes sempre que la humitat relativa sigui inferior al 30%. L'europi és tan reactiu com el liti.

També inclouré els detalls de construcció d'una guantera d'Argon feta a casa a la part 2 de la sèrie.

ANTECEDENTS

Els metalls lantànids també es coneixen com a elements de terres rares (metalls de terres rares o elements de terres rares, abreujats a REE) comprenen un grup d'elements que són notablement similars tant en les seves propietats físiques com químiques. Aquesta característica és atribuïble a la seva configuració electrònica única.

El terme element de terres rares és enganyós, ja que alguns dels metalls lantànids són molt comuns. El ceri, la terra rara més comuna, és més abundant que el cobalt. L'itri és més abundant que el plom. El tuli és tan abundant com l'antimoni, el mercuri, el bismut o la plata.

El prometi és realment l'únic element real de terres rares. En els minerals que contenen metalls de terres rares, només està present en quantitats molt petites (<10-19%) com a resultat de reaccions nuclears amb raigs còsmics o de la fissió espontània de l'urani-238.

L'estat d'oxidació tri-positiu domina la química dels metalls lantànids. Al grup de les terres rares, l'augment de la càrrega nuclear amb una estructura electrònica exterior gairebé uniforme provoca una lleugera disminució del radi atòmic a mesura que augmenta el nombre atòmic. Aquesta contracció és en gran part responsable de les lleus diferències en les propietats d'aquests elements.

Es pot trobar una discussió més detallada dels metalls lantànids, la seva química i les seves propietats físiques en línia, vegeu la Viquipèdia.

CADA IMAGEN BELLA ES MEREIX UN MARC IGUAL DE BONÍS

La meva intenció era crear una mostra significativa dels metalls de lantànid per a la meva oficina d'interior. Volia que la pantalla semblés molt victoriana, així que vaig optar per mostrar els metalls de Lanthanide en ampolles d'estil apotecari.

Es mostren algunes fotos dels elements lantànids utilitzats per crear la nova pantalla.

Terbi 937075

Tuli 935511

Iterbi 935507

A continuació es mostren l'estil d'ampolla que s'utilitzarà per als metalls lantànids; Lantà, ceri, praseodimi, neodimi, samari i europi. Aquestes ampolles es convertiran en el focus de la segona part de la sèrie.

965394

A la foto següent es mostren les meves primeres dues ampolles metàl·liques de lantànid per a Tuli i Iterbi. La fusta que vaig utilitzar s'anomena roure de Tasmània, però en realitat és una espècie d'eucaliptus. És una fusta dura que taca bé, i la taca que vaig fer servir va ser la noguera. La meva intenció era donar a les ampolles un aspecte antic del segle XIX, cosa que podríeu haver vist al Museu Britànic a finals del 1800.

Els forats de la fusta compleixen dues funcions. En primer lloc, necessitava els forats per poder assegurar i girar la fusta al meu torn de metall i, en segon lloc, els forats s'utilitzaran per assegurar una pantalla interna perquè els metalls apareguin com si estiguessin flotant a l'aire. L'última feina és fer les etiquetes 'antigues'.

965778

A continuació es mostren les fotos de les meves dues primeres ampolles completes: una conté un lingot d'iterbi de 900 grams i l'altra de 500 grams de tuli. El lingot d'itterbi es va netejar abans de mostrar-lo.

997168 Tuli a l'ampolla

Les etiquetes de les ampolles són només temporals i es substituiran per una etiqueta d'aspecte més antic després que tots els metalls de Lanthanides s'hagin preparat per a la seva exhibició.

L'ampolla conté un tub exterior de vidre de borosilicat. Les dimensions d'aquest tub són de 150 mm d'alçada amb un diàmetre exterior de 85 mm. El metall lantànid està contingut en un tub interior de policarbonat 'resistent a les ratllades'. Les dimensions del tub de policarbonat són de 130 mm d'alçada amb un diàmetre exterior de 50 mm. Aquest enfocament de dues ampolles es va triar per diversos motius, per protegir el vidre, per protegir la fusta, però també per l'estètica. He vist unes quantes ampolles vintage del segle XVIII d'aquest disseny i m'ha agradat l'aspecte. Les tapes finals estan subjectes per cargols que vaig mecanitzar al meu torn de tornejat de metall. A la part superior de les tapes superiors hi ha una femella decorativa de llautó que també vaig mecanitzar al torn. Es va moletejar per donar un aspecte decoratiu. A continuació hi ha una foto de l'ampolla interior.

997176

PROCEDIMENT

La fabricació d'aquestes ampolles expositores va requerir una mica de fusteria senzilla, tornejat de fusta al torn i un petit tornejat de metall també al torn de metall. Després d'haver tornejat i polit la fusta, es va tenyir i envernissar a l'auró. He inclòs algunes fotos que mostren el treball pràctic necessari per fer la pantalla.

Cada projecte comença amb alguna cosa i aquesta aventura va començar amb el roure de Tasmània. De fet, és una espècie d'eucaliptus, i està disponible en moltes llargades i amplades a la ferreteria local.

970688

Primer, el material es va tallar en octògons abans d'engegar el torn de metall.

997169

Les tapes del capçal circular també es van tallar de l'estoc principal. A continuació, es van encendre les tapes superiors i inferiors al torn per fer el recés per al tub de vidre de borosilicat. A continuació, es van fresar les bases de l'octàgon a mida de manera que la distància entre el diàmetre de l'encaix exterior i el costat de l'octàgon fos la mateixa en tots els casos. Tots els components de fusta es van polir amb paper de gra 240, seguit de tres capes de taca i dues capes de vernís transparent.

997170 997171 997172 997173

Els taps finals del tub de policarbonat intern també es van fabricar amb roure de Tasmània. Es van girar a mida al torn, de manera que cadascun tenia un llavi exterior del mateix diàmetre que el diàmetre exterior del tub de policarbonat. El forat estava encastat perquè el maquinari mecànic s'ajustés perfectament. Els taps també es van polir amb paper de gra 240, seguit de tres capes de taca i dues capes de vernís transparent. El tub i els taps es van unir amb tres cargols de llautó molt petits.

997174 997175

Per mantenir-ho tot al seu lloc, vaig girar una longitud d'acer que coincideixi lliurement al torn metàl·lic (12L14) de manera que el diàmetre de la peça tornejada es pogués donar un fil M5 de pas fi. El diàmetre de la barra d'acer era de 12 mm i la longitud de la secció mecanitzada era de 45 mm.

També vaig girar una petita secció de barra de llautó de 12 mm de diàmetre i li vaig donar un moletejat decoratiu. A continuació, es va perforar la peça moleteada i es va tocar per agafar un cargol M5.

997177 997178 997179 997180 997181

PER QUÈ FER AIXÒ?

La connexió entre els minerals i els elements químics és alhora profunda i òbvia, però massa pocs col·lectors de minerals també recullen els elements químics. Hi ha moltes raons per a aquesta manca d'interès, i trobar material adequat que es mostri bé és, sens dubte, una de les millors opcions. En els primers dies de les meves aventures amb els elements químics em va quedar clar que una exhibició significativa requeriria una quantitat important de treball per part meva. Estic fent coses que no es poden comprar o, com a mínim, costarien massa.