Путешествие в Страну элементов

Удивительное семейство

Найдем в периодической системе элемент лантан. Он расположен в шестом периоде, третьей группе и имеет порядковый номер 57.

Читатель уже привык к тому, что каждому элементу соответствует лишь одна определенная клетка таблицы Менделеева. Однако теперь мы сталкиваемся с необычным явлением: в одной-единственной клетке лантана разместилось еще четырнадцать элементов — от церия с порядковым номером 58 до лютеция с порядковым номером 71.

Почему же церий нельзя поместить в четвертую группу, празеодим — в пятую, неодим — в шестую и так далее? Тогда у каждого элемента будет своя клетка.

Мысль эта не оригинальна. Дмитрий Иванович Менделеев пытался идти этим путем, но вскоре убедился, что подобный способ размещения противоречит закону периодичности. Допустим, церий еще можно расположить в четвертой группе — ведь он в некоторых соединениях проявляет валентность, равную четырем, и кое в чем похож на цирконий. Но последующие элементы совсем не напоминают ниобий, молибден и т. д.

Для всех заключенных в клетке лантана элементов валентность 3+ является основной. Следовательно, расположить их один за другим — значит нарушить периодичность изменения свойств по группам таблицы Менделеева.

Поистине удивительное семейство элементов поселилось в клетке лантана. Понятие «семейство» химики в отличие от ботаников не любят употреблять. Но для характеристики элементов, о которых пойдет речь, это название как нельзя более удобно. Они действительно представляют собой неразлучную и дружную семью. В природе они встречаются в одних и тех же минералах и рудах, все они — металлы, обладают удивительно сходными химическими свойствами и даже на практике, как правило, используются совместно — в качестве смеси, а не индивидуальных представителей. Другой подобной картины не встретишь нигде на всем протяжении периодической таблицы.

Ученым потребовалось много десятилетий, чтобы объяснить поразительную близость свойств этих металлов.

Теперь элементы от церия до лютеция называют лантаноидами, то есть лантаноподобными. В учебниках их рассматривают вместе с лантаном. Другое имя пятнадцати близнецов — редкоземельные элементы. Оно происходит от старинного названия «редкие земли». «Землями» ученые прошлого именовали некоторые окислы, например окиси кальция, магния и бария. Редкоземельные элементы долгое время были известны в виде окислов — «земель». А так как считали, что содержащие их минералы в природе распространены очень мало, «землям» прибавили эпитет «редкие».

Итак, редкие земли. Они ставили перед учеными массу головоломных задач. Их история, пожалуй, наиболее сложная и запутанная во всей неорганической химии.

В 1787 году лейтенант шведской армии Карл Аррениус, увлекавшийся минералогией, обнаружил в заброшенном карьере близ городка Иттерби неизвестный черный минерал. Спустя семь лет образчик находки попал в руки известного финского химика Иоанна Гадолина. Ученый установил, что в образце наряду с окислами бериллия, кремния и железа содержится около 38 процентов окиси неизвестного элемента, «новой земли». Он дал ей название «иттриевой». В 1803 году великий шведский химик Берцелиус в другом минерале нашел вторую редкую землю — «цериевую».

Два новых представителя — иттрий и церий — дополнили список элементов. Долгое время они не вызывали особого интереса — вплоть до 1839 года, когда ученик Берцелиуса Мозандер начал обширные исследования этих земель.

И тут обнаруживаются удивительные вещи. Оказывается, церий и иттрий, которые считались простыми телами, являются смесью нескольких элементов. Мозандер разделяет церий на лантан и дидим, иттрий — на тербий и эрбий. Все они похожи друг на друга как две капли воды. История открытия элементов еще не знала подобного случая, и ученые насторожились: нет ли здесь ошибки?

Но ответить на вопрос оказалось непросто. Химики не располагали достаточно точными методами контроля за чистотой выделяемых земель. Никто из исследователей не мог с уверенностью утверждать, что полученная им редкая земля на самом деле не содержит примесей. Сомнение прочно овладело умами, и разрешиться ему было суждено лишь после того, как Бунзен и Кирхгоф разработали основы и технику спектрального анализа.

«Каждый химический элемент имеет свой, присущий только ему спектр» — это правило, казалось, устраняло все неприятности. Открытия Мозандера получили весомое подтверждение. Все шесть редких земель завоевали права гражданства.

Но вот наступает 1869 год. Менделеев формулирует периодический закон и строит свою «естественную систему элементов». Далеко не все гладко в этой системе, и, в частности, совсем неясно, что делать с элементами редких земель.

Еще со времен Берцелиуса они считаются двухвалентными, и формулу их окислов записывают как MeO; лишь для церия, имеющего высшую степень окисления, допускается существование окиси Ce₃O₄. Но во второй группе таблицы Менделеева нет ни одного свободного места. Рельефно вырисовываются очертания главного «подводного камня» периодической системы. Стремительный поток противоречий грозит разбить об него саму идею периодичности изменения химических свойств элементов в зависимости от атомного веса.

Однако Менделеев, уверенный в правильности своего открытия, выдвигает смелую гипотезу: редкие земли трехвалентны, а церий сверх того имеет валентность, равную четырем. Это предположение находит вскоре неопровержимые доказательства. Наконец, Менделеев смело изменяет заниженные величины атомных весов элементов редких земель — и здесь подтверждается его правота. Кажется, дело сделано.

Нет, только половина дела! Иттрий и лантан гладко размещаются в третьей группе. Церий, будучи четырехвалентным, находит свое место в четвертой. А как быть с остальными? Дидим оказывается чужаком в пятой группе, ибо он нисколько не похож на ниобий, а попытки получить его высшую окись Di₂O₅ успеха не имеют. Для эрбия и тербия известно лишь, что они трехвалентны, а вообще же их химия почти не изучена. Фактически «подводный камень» остается на месте.

Но годы идут, и они приносят открытия новых элементов. Мозандеровский дидим оказывается на деле смесью. В 1879 году Лекок де Буабодран извлекает из него самарий; в 1885 году Ауэр фон Вельсбах разделяет его еще на два составляющих — празеодим и неодим. Появляются на свет иттербий, гадолиний, гольмий, туллий…

Широко распространенное мнение, что каждая полоса в спектре поглощения соответствует элементу, — результат некритического преклонения перед спектральным анализом. И, как грибы после дождя, во множестве «рождаются» новые редкие земли. Лишь за восемь лет, с 1878 по 1886 год, открыто около 50, причем 23 из них были даны различные названия, а для остальных «не хватило слов», и их обозначали просто буквами с индексами.

Метко сказал об этой смутной эпохе в области редких земель французский химик Урбэн: «получилось воображаемое богатство, основанное на том, что здесь ошибки преобладали, а истина в них тонула».

Но утонувшая истина тянула на дно всю периодическую систему. Как разместить в ней бесчисленные новые элементы редких земель? Как на основании периодического закона объяснить уникальную близость их свойств? И вообще сколько их всего — надоедливых близнецов? Быть может, поистине им «несть числа»?

Эти вопросы волновали ученых. Одни призывали поставить крест на периодическом законе, другие требовали модернизации таблицы элементов. Редкие земли не помещались на плоскости, и появлялись всевозможные трехмерные построения, конусы, цилиндры, спирали. Увы, они лишь маскировали проблему, создавали видимость решения, но на самом деле не решали ее.

Однако разведчики «редкоземельного континента» упорно, шаг за шагом пытались «извлечь» истину из тьмы ошибок. Оказалось, что спектральный анализ не так уж непогрешим: малейшие примеси к элементу могут нарушить расположение линий в спектрах. Урбэн ввел магнетохимический метод анализа, основанный на разнице в величинах магнитной восприимчивости редких земель. Получение нескольких чистых редкоземельных металлов позволило лучше изучить их химию. К 1913 году за индивидуальные элементы признавались лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, туллий, иттербий, лютеций. Но где гарантия, что какой-либо из них не окажется сложным? Причина близости их свойств оставалась невыясненной.

Что касалось места редкоземельных элементов в периодической системе, то мнения ученых резко расходились. Ближе всех к истине оказался в 1901 году чешский химик Богуслав Браунер, друг Менделеева. Браунер пришел к выводу, что редкоземельные элементы следует выделить в совершенно особую замкнутую группу, которую нужно поместить в середине периодической системы, в одной большой клетке, как продолжение четвертой группы, начиная от церия и кончая неизвестным пока элементом, лежащим налево от тантала. По мнению Браунера, между церием и танталом не могло быть других элементов, кроме редкоземельных.

Но идея чешского химика не более чем гипотеза. Она не была доказана, не имела строгого научного обоснования. И мало кто из ученых придал ей значение: никто в ту пору не подозревал, как близко подошел Браунер к отгадке. Он не мог решить задачу до конца, так как химия оказывалась бессильной. Слово было за физикой.

В 1913 году молодой английский физик Мозли изучал рентгеновские спектры элементов. Ему удалось установить любопытную закономерность: с помощью длины волны рентгеновского излучения того или иного элемента можно определить порядковый номер его в таблице Менделеева. Тем самым менделеевское расположение элементов в системе было подтверждено физикой. Периодический закон получил новый смысл: в основу закона Менделеева лег порядковый номер элемента, равный заряду ядра его атома, а не атомный вес, как прежде.

После открытия Мозли стало ясно, что химики в целом совершенно правильно составили ряд редкоземельных элементов. Их оказалось четырнадцать — от лантана до лютеция. Кроме того, в списке элементов было обнаружено два «пробела», соответствовавших двум не открытым еще элементам. Один из них, с порядковым номером 61, располагался между неодимом и самарием; другой, 72, был тем самым элементом «налево от тантала», о котором говорил Браунер.

Но причина близости свойств редких земель оставалась неясной, равно как и их положение в периодической системе. Требовалось выяснить, относится ли семьдесят второй элемент к редкоземельным или нет. И, наконец, вызывало удивление, почему до сих пор не открыт элемент № 61.

Мы не будем касаться вопроса о шестьдесят первом: у него очень сложная и весьма своеобразная «биография»; читатель узнает о ней из очерка об искусственно полученных элементах.

Прежде всего нужно было выяснить природу семьдесят второго элемента. С равной вероятностью он мог быть аналогом циркония и членом редкоземельного семейства. Ученым предстояло уточнить, сколько же всего редкоземельных элементов: пятнадцать или шестнадцать?

Вернемся снова к периодической системе. Рассмотрим ее второй и третий периоды. Они начинаются соответственно со щелочных металлов лития и натрия, заканчиваются инертными газами — неоном и аргоном — и состоят каждый из восьми элементов. Резко, от элемента к элементу, меняются в этих периодах свойства.

Следующие, четвертый и пятый периоды состоят уже из 18 элементов каждый, и резкая разница в свойствах проявляется лишь у начальных и конечных элементов; в середине же она как бы сглаживается.

Когда Менделеев создавал свою таблицу, он мог лишь принять это явление как факт. Современное физическое обоснование периодической системы позволяет дать ему вполне определенное объяснение.

Вспомним один из основных постулатов химии: химические свойства элементов зависят от строения внешних электронных оболочек их атомов.

Вспомним далее, что согласно теории Бора заполнение электронных оболочек атомов происходит не в беспорядке, а в определенной последовательности. Каждая из них обладает определенной «емкостью». Так, в ближайшей к ядру K-оболочке могут содержаться два электрона, в следующей L — 8, в M — 18, в N — 32, в О — 50 и т. д.

На первый взгляд может показаться, что заполнение этих оболочек происходит последовательно: «насытилась», скажем, L-оболочка, заполняется до полной емкости M-оболочка. На деле все обстоит сложнее, и только первые две оболочки, K и L, сразу набирают требуемое количество электронов.

Физики выделяют в каждой оболочке, начиная с L, еще и так называемые подоболочки. Они обозначаются буквами s, p, d и f и тоже имеют определенную емкость. Так, в s-подоболочке не может быть больше двух элементов, в p — шести, в d — десяти и в f — четырнадцати.

Напомним теперь читателю, как происходит заполнение оболочек.

У элементов первого периода таблицы Менделеева заполняется K-оболочка (2 электрона), второго — L (8 электронов). В третьем периоде появляются M-оболочка, но заполняется она не до конца, а лишь до восьми электронов. В четвертом периоде приходит очередь N-оболочки (у калия и кальция). Но уже начиная со скандия очередной электрон поступает в не достроенную ранее M-оболочку. Этот процесс проходит вплоть до цинка, ибо M-оболочка имеет емкость 18 электронов. Поэтому у десяти элементов четвертого периода — от скандия до цинка — внешняя оболочка (N) остается неизменной. Так как у них заполняется d-подоболочка оболочки M, то эти элементы носят иногда название d-элементов (3 d-элементы, так как заполняется третья оболочка). Аналогично в пятом периоде можем выделить 4 d-элементы и т. д.

Здесь можно дать хорошую иллюстрацию того, как на протяжении длинных периодов таблицы Менделеева ход изменения свойств элементов становится иным, нежели в коротких периодах. В коротких (литий — неон, натрий — аргон) каждый элемент довольно резко отличается от своих ближайших соседей. Оно и понятно, так как внешняя электронная оболочка у элементов коротких периодов непрерывно меняется. В длинных же периодах, у d-элементов, внешняя оболочка одна и та же, а очередные электроны поступают в предыдущую. Она, как известно, оказывает уже значительно меньшее влияние на химические свойства. Поэтому разница в свойствах у d-элементов не такая резкая.

Редкоземельные элементы стоят в шестом периоде. У лантана (№ 57) очередной электрон появляется в О-оболочке, поэтому лантан — типичный d-элемент, а у церия (№ 58) следующий электрон попадает даже в третью от края N-оболочку, в подоболочку f, емкостью в 14 электронов. Следовательно, ее формирование закончится у элемента с порядковым номером 71, то есть у лютеция; поэтому элемент № 72 уже не редкоземельный, а аналог циркония, и у него продолжается заполнение 5 d-подоболочки.

Когда был открыт элемент гафний, оказалось, что это так и есть.

Таким образом была разрешена загадка редких земель. Близость их свойств объясняется одинаковостью строения двух внешних оболочек атомов, именно тех, которые оказывают решающее влияние на химические свойства. Поэтому их размещают в таблице Менделеева в третьей группе (а не в четвертой, как предполагал Браунер), в клетке лантана.

Внимательный читатель, наверное, заметил, что, начав разговор о редкоземельных элементах с иттриевой земли, мы в дальнейшем не упоминали об иттрии. Он не входит в редкоземельное семейство в современном его понимании, но по своим свойствам похож на его членов благодаря близкой величине атомного радиуса; в частности, в природе он встречается в одних рудах и минералах с редкоземельными элементами.

Раз уж мы вспомнили о редкоземельных рудах и минералах, то постараемся сами убедиться, такими ли редкими являются 15 элементов периодической системы, как считалось в течение долгого времени.

Действительно, на первых порах были известны лишь единичные минералы, и это давало ученым основание с полным правом употреблять термин «редкие земли». Но в начале нашего столетия количество обнаруженных редкоземельных минералов исчислялось уже несколькими десятками. В двадцатых годах величины кларков (величины распространенностей химических элементов) были пересмотрены советскими учеными В. И. Вернадским и А. Е. Ферсманом и немецким В. М. Гольдшмидтом. Этот пересмотр оказался для редких земель поистине революционным. Цифры распространенностей элементов показали, что лантаноидов в земной коре в 2 раза больше, чем олова, в 10 раз больше, чем свинца, в 320 больше, чем сурьмы, в 1600 больше, чем серебра, в 2500 больше, чем ртути, в 3200 раз больше, чем золота. А ведь все эти элементы издавна широко известны.

Сейчас известно почти 250 минералов, содержащих лантаноиды, и эта цифра, конечно, далеко не предел.

Ясно, что слово «редкие» неприложимо для лантана и его спутников. Правильнее говорить о них как об элементах средней распространенности. Лантаноиды, кроме прометия, обнаружены в спектрах Солнца и многих звезд, причем иногда в весьма значительных количествах. Содержатся редкоземельные металлы и в метеоритах.

Свойства лантаноидов на первый взгляд не представляют ничего особенного; вся их уникальность — в их близости. Редкоземельные элементы все трехвалентны, все металлы. Их гидроокиси — довольно сильные основания, сила которых постепенно убывает от лантана к лютецию из-за уменьшения ионных радиусов с ростом заряда ядра.

В самом деле, схематически гидроокиси редкоземельных элементов можно изобразить на рисунке следующим образом:

Черный кружок в центре — это ион редкоземельного металла Ме³⁺; большие кружки — ионы кислорода; маленькие белые кружки со знаком — ионы водорода. Когда радиус Me³⁺ уменьшается, то тем самым как бы увеличивается его заряд (вследствие роста заряда ядра). Поэтому силы притяжения между редкоземельным ионом и ионом кислорода по ряду лантаноидов увеличиваются. Притяжение между O и H остается постоянным. Значит, чем больше заряд ядра редкоземельного элемента, тем труднее от его гидроокиси отщепить гидроксильную группу OH—.

Чтобы разделить редкоземельные элементы на составляющие, требуются поистине героические усилия. Методов разделения много, но главным образом они сводятся к использованию различной основности металлов или растворимости их одноименных солей. На получение какого-нибудь препарата в чистом виде затрачиваются иногда долгие месяцы, а вся суть работы, например в способе дробной кристаллизации, состоит в многократном повторении однотипных операций.

В наши дни появились новые методы разделения.

Это ионообменная хроматография, основанная на применении специальных смол — катионитов и анионитов.

Это использование аномальных валентностей редкоземельных элементов, валентностей, отличных от трех.

Давно за церием признавалась способность давать четырехвалентные соединения: это считалось в порядке вещей.

С течением времени некоторые другие лантаноиды также показали, что не хотят всегда быть однообразно трехвалентными. Празеодим и тербий стали подражать церию. У самария, европия и иттербия обнаружилось двухвалентное состояние.

Объяснить неожиданные отклонения оказалось не так-то просто. И сначала химики пытались использовать это явление на практике. Свойства лантаноидов в четырех или двухвалентном состоянии довольно резко отличаются от обычного трехвалентного. Появилась мысль применить такое различие в свойствах для разделения редкоземельных элементов. Теперь на этом основано несколько эффективных способов выделения отдельных металлов.

Разгадку аномальным валентностям дал немецкий химик В. Клемм. Он предположил, что 4f-оболочка заполняется в два приема, от La до Gd и от ТЬ до Lu, — словом, она как бы имеет два подуровня по семь электронов. Структуры ионов La³⁺ и Lu³⁺, Gd ³⁺ являются особенно прочными, и ионы других лантаноидов как бы стремятся приобрести такие структуры. Празеодим и тербий пытаются достичь их путем сбрасывания еще одного, сверх трех, электрона; самарий, европий и иттербий, наоборот, стараются попридержать валентные электроны. В обоих случаях результатом оказывается появление аномальной валентности.

На Всемирной выставке 1900 года в Париже демонстрировались в качестве экспонатов… очень чистые окислы некоторых редкоземельных элементов. Это было крупное достижение неорганической химии.

Но на вопрос, где такие окислы находят практическое применение, услужливые гиды могли дать однозначный ответ: «Только в колпачках газовых горелок!» Люди старшего поколения еще помнят так называемые ауэровские колпачки. Немецкий химик Ауэр фон Вельсбах показал, что добавка всего лишь 1 процента двуокиси церия к материалам газокалильных колпачков во много раз повышает яркость их свечения.

Мертвенный свет газового освещения был первой зарницей в области применения редкоземельных элементов. В наши дни немногие из встречающихся в природе элементов отличаются столь же обширным диапазоном использования, как лантан и лантаноиды.

Начать хотя бы с металлургии.

Качество сталей и чугуна сильно зависит от присутствия кислорода, фосфора, азота, серы. Это вредные примеси: они увеличивают хрупкость и ломкость, понижают износоустойчивость металлических изделий. Такие примеси следует всячески удалять, и тут неоценимую помощь оказывают редкоземельные элементы, которые взаимодействуют с неметаллами. В нагретом состоянии они поглощают многие примеси, тем самым значительно улучшая качества сталей и чугунов.

Лантаноиды применяются для легирования различных сталей и придания им многих ценных свойств: повышаются ковкость, жаропрочность и сопротивление коррозии.

Широко используются редкоземельные элементы, главным образом церий, в производстве пирофорных сплавов. Они применяются в кремнях для зажигалок, различных воспламеняющих устройствах, трассирующих пулях и снарядах.

Многим известна реакция алюмотермии — восстановление окислов различных металлов с помощью алюминиевого порошка. Церий и его спутники — еще более энергичные восстановители, чем алюминий. Открываются интересные перспективы получения достаточно чистых ниобия, циркония, кобальта, никеля, хрома, марганца, иттрия, вольфрама, урана методами лантаноидотермии.

Редкоземельные элементы резко улучшают качества различных металлов и сплавов. Так, магниевые сплавы при всех своих достоинствах имеют один существенный недостаток: могут «работать» при температурах не выше 150 градусов. Добавки церия, неодима и празеодима повышают температурный предел на целых 100 градусов.

Всего лишь 0,2 процента церия значительно улучшают механические свойства меди. Введение 2 процентов редкоземельных металлов в никелевые и кобальтовые сплавы повышает их жаропрочность и сопротивление окислению при высоких температурах.

Сплав магния с гадолинием отличается уникальными магнитными характеристиками. Он очень легко и сильно намагничивается.

Незаменимыми помощниками стали редкоземельные элементы и в химической промышленности. Они применяются как катализаторы или промоторы (добавки к катализаторам, улучшающие их действие).

Окись празеодима способствует окислению аммиака при низких температурах. Присутствие ионов церия ускоряет электрохимическое окисление анилина в хинон. Сульфаты многих лантаноидов — неплохие катализаторы при окислении SO₂ в SO₃.

Добавки окиси лантана к катализатору MgO+SiO₂ почти вдвое увеличивают выход ценного октана при крекинге газойля.

Редкоземельные элементы применяются для производства лаков и красок, главным образом красок по фарфору. Окислы и соединения лантаноидов придают им разнообразнейшие цветовые оттенки. Некоторые соли церия в малых количествах способствуют быстрому высыханию лаков и сохранению прозрачности на длительный период.

Обращаясь к производству стекол, керамических и абразивных материалов, мы снова становимся свидетелями активного проникновения редкоземельных элементов.

Многие бесцветные промышленные стекла обладают низким светопропусканием. Это объясняется содержанием в стекле главным образом соединений двухвалентного железа. Между тем стоит лишь перевести железо в трехвалентную форму, как прозрачность возрастает в 10 раз. Двуокись церия является сильным окислителем. Добавки ее к стекольной массе обеспечивают переход большей части железа в «бесцветное» состояние. Стекла, содержащие не более 1 процента CeO₂, обладают способностью не терять прозрачности при длительном солнечном освещении и при действии рентгеновского и радиоактивного излучений. Такие стекла находят важное применение в изготовлении защитных прозрачных блоков в ядерной технике.

Стекла с добавками редких земель обладают хорошей способностью поглощать ультрафиолетовые лучи.

Боросиликатные стекла, содержащие La₂O₃, имеют очень высокие показатели преломления.

Интересны попытки создания стекол на основе системы окислов Li₂O — La₂O₃—SiO₂, то есть не содержащих обычных щелочноземельных металлов. Такие стекла обладают высокой стойкостью и хорошей электропроводностью.

Керамика — в ней тоже нашли использование редкоземельные элементы. Сульфид церия применяется для изготовления специальных тиглей, выдерживающих температуру до 1800 градусов.

Смесь окислов лантаноидов представляет собой великолепный абразивный материал для полировки стекла и называется полиритом. Полирит обладает полирующей способностью в два раза большей, чем даже лучшие из известных ранее подобных материалов. Кроме того, применение полирита значительно увеличивает скорость полировки.

Электротехника, радиотехника, электроника!

И здесь редкоземельные элементы почувствовали себя «как дома». Фториды церия используются для изготовления электродов дуговых ламп и прожекторов. Стоит добавить к нихромовой проволоке бытовых нагревательных приборов совсем немного редкоземельных металлов, как срок ее службы значительно удлиняется. В электронных лампах лантаноиды прекрасные геттеры — поглотители газов. Вездесущая окись церия в смеси с окисью титана — великолепный диэлектрик, а в сочетании с окисью стронция используется для приготовления новых, так называемых радиокерамических материалов.

Редкоземельные элементы «на хорошем счету» в текстильной и кожевенной промышленности. Соли церия нужны для окраски кожи, как протрава для ализариновых красителей. Соли лантаноидов придают водонепроницаемость текстильным изделиям и техническим тканям и делают их стойкими к воздействию растворов и паров кислот.

Наконец, в сельском хозяйстве соли некоторых редкоземельных элементов применяются для борьбы с вредными насекомыми и как микроудобрения.

Доброе слово о лантаноидах скажут и врачи. Известно много лекарств, содержащих редкоземельные элементы и применяющихся для лечения туберкулеза, экземы, ревматизма. Некоторые редкоземельные соли препятствуют свертыванию крови, что делает их ценными для ее консервации.

Все это далеко не полный перечень добрых дел, которые «вершат» редкоземельные элементы.

Но мы немного продолжим его. Пусть эти сферы применения лантаноидов еще не вышли из стен лаборатории, но они весьма интересны.

Мы имеем в виду уникальные магнитные свойства редкоземельных элементов, особенно диспрозия. Мы предлагаем вниманию читателя довольно обычные ныне соли — сульфат или хлорид гадолиния. Эти соединения, оказывается, можно использовать для… получения сверхнизких температур. Соли гадолиния очень сильно парамагнитны. Если их поместить в изолированное пространство, наполненное гелием, и подвести магнитное поле, то они нагреваются. Гелий поглощает тепло и откачивается, магнитное поле отключается. Теперь соль охлаждается до температуры ниже начальной. Цикл повторяется много раз. Так может быть достигнута температура, очень близкая к абсолютному нулю.

Наконец, развитие ядерной техники открыло лантаноидам новые области использования. Самарий, европий и гадолиний отличаются весьма высокой способностью к поглощению нейтронов и поэтому используются как материалы регулирующих стержней в ядерных реакторах.