A ritkaföldfémek a periódusos rendszer elemeinek egy sajátos csoportját alkotják. A lantanoidák 15 elemből álló csoportját a szkandiummal és az ittriummal kiegészítve együtt nevezik ritkaföldfémeknek. Utóbbi kettőt azért sorolják ebbe a csoportba, mert jellemzően ugyanazokban az ércekben fordulnak elő, mint a lantanoidák, és hasonlóak a kémiai tulajdonságaik is.
Nevükkel ellentétben (a radioaktív prométium kivételével) viszonylag nagy mennyiségben fordulnak elő a földkéregben: a cérium például a 25. leggyakoribb elem (68 ppm-es mennyisége a rézéhez hasonló). Geokémiai tulajdonságaik miatt azonban általában elszórtan fordulnak elő, ritkán találhatók meg koncentrált és gazdaságosan kitermelhető ritkaföldfém-ásvány formájában. Ezeknek az ásványoknak a ritkasága miatt kapták nevüket.
Az első ilyen ásvány, amelyet felfedeztek, a gadolinit volt, amely cériumból, ittriumból, vasból, szilíciumból és más elemekből áll. Ezt az ásványt a svédországi Ytterby környékén találták meg, ezért több ritkaföldfém neve is erre a helyre vezethető vissza.
Tagjai 17 ritkaföldfém elem létezik. Közéjük tartozik a szkandium és az ittrium valamint a 15 lantanoida.
Rendszám Vegyjel Név Felfedezési év Felfedező Felfedezési hely 21 Sc Szkandium 1879 Lars Fredrik Nilson Svédország 39 Y Ittrium 1794 Johan Gadolin Svédország 57 La Lantán 1838 Carl Gustaf Mosander Svédország 58 Ce Cérium 1803 Jacob Berzelius és mások Svédország 59 Pr Prazeodímium 1885 Carl Auer von Welsbach Ausztria 60 Nd Neodímium 1885 Carl Auer von Welsbach Ausztria 61 Pm Prométium 1945 Jacob A. Marinsky USA 62 Sm Szamárium 1879 Paul Émile Lecoq de Boisbaudran Franciaország 63 Eu Európium 1901 Eugène-Anatole Demarçay Franciaország 64 Gd Gadolínium 1880 Jean Charles Galissard de Marignac Svédország 65 Tb Terbium 1843 Carl Gustaf Mosander Svédország 66 Dy Diszprózium 1886 Paul Émile Lecoq de Boisbaudran Franciaország 67 Ho Holmium 1878 Jacques-Louis Soret és mások Svédország 68 Er Erbium 1842 Carl Gustaf Mosander Svédország 69 Tm Túlium 1879 Per Teodor Cleve Svédország 70 Yb Itterbium 1878 Jean Charles Galissard de Marignac Svédország 71 Lu Lutécium 1907 Georges Urbain és mások Franciaország
Könnyű-nehéz osztályozás A ritkaföldfém-elemek osztályozása ellentmondásos a szerzők között. A ritkaföldfémek közötti legáltalánosabb megkülönböztetést a rendszámok jelzik. Az alacsony rendszámúakat könnyű ritkaföldfém-elemeknek (LREE), a nagy rendszámúakat nehéz ritkaföldfém-elemeknek (HREE), a közöttük lévőket pedig általában közép vagy közepes ritkaföldfém-elemeknek (MREE) nevezik. Általában az 57–61-es rendszámú elemeket (Lanthanum-Prometium) könnyűnek, míg azokat, amelyekben a rendszám 62 vagy nagyobb, nehéz ritkaföldfémeknek sorolják be.
Tudományos jelentőségük Szerepük a magmás kőzetek vizsgálatában A ritkaföldfémek sajátos szerepet játszanak a magmás kőzetek kialakulási folyamataiban. Ionrádiuszuk miatt csaknem egységesen a legutoljára kristályosodó és a legelsőként megolvadó komponensben halmozódnak föl. Magmás kőzetek parciális olvadása idején ezért a parciális olvadék mennyiségét, a parciális olvadás fokát a ritkaföldfémek mennyisége alapján lehet meghatározni.
Szerepük a holdi magmás kőzettanban Egyedül az európium az, amely ionrádiusza alapján a kalciumot tudja helyettesíteni. Ezért a földpátokban mindig található valamennyi európium is.
A holdi kőzetek ritkaföldfém-tartalmát mérve megfigyelték, hogy a holdi anortozitok egységesen jelentős mértékben földúsultak európiumban a többi ritkaföldfémhez képest. A holdi köpenyből parciális olvadással származtatható bazaltok viszont többnyire jelentős mértékben elszegényedtek európiumban.
Az egységes holdi európium anomália volt az egyik fontos igazolása annak a feltételezésnek, hogy a holdi anortozitos kéreg a korai holdi magma óceánból kivált kőzetcsoport.
Szerepük az égitestek differenciálódási fokának összehasonlításában bélyegkép|400px|Négy ritkaföldfém (RFF) gyakorisági diagram négy különböző méretű égitestről: a kondritos kisbolygó bazaltjaitól, a Hold kőzeteitől, a Föld néhány kőzetétől (szentbékkállai sorozat) és a Mars néhány meteoritjétől.
Az bolygótestek méretük szerint különböző mértékben alakultak át. A nagyobb méretű kisbolygók már övekre differenciálódtak, ahogyan azt a kondritok fejlődésénél láthatjuk. A kisbolygókat elsősorban a rövid felezési idejű radioaktív elemek melegítették föl. A nagyobb méretű égitestek belső fűtésére a radioaktív elemek nagyobb mennyisége állt rendelkezésre és tömegük is nagyobb. A nagyobb égitestek ezért differenciáltabbak. Mindezt röviden szemlélteti a bolygótestek kőzeteiből vett RFF diagram.
A jobb oldali ábra négy ritkaföldfém (RFF) gyakorisági diagramot mutat be négy különböző méretű égitestről (a méréseket a kondritos értékekre normálják). Balról jobbra a kondritos kisbolygó bazaltjai, a Hold kőzetei, a Föld néhány kőzete (szentbékkállai sorozat) és a Mars néhány meteoritje szerepel a négy oszlopban. A legdifferenciáltabb folyamatok a földi bazaltokat jellemzik, mert egy feltételezett kondritos kezdeti értékről (az 1-es vonal magasságában) parciális olvadással fölfelé is, és lefelé is igen változatos kőzettípusokat hoztak létre. Ezen a diagramon a Mars kőzetei még jobbára az ősi differenciálatlanságot mutatják. Az s-sel jelölt shergottitok RFF gyakorisága a holdi Apolló 12 és 15 bazaltok magasságába esik. Az ALHA 84001 (marsi meteorit) is ősi RFF gyakoriságot mutat.
Kitermelésük 1948-ig a világ ritkaföldfémeinek nagy részét indiai és brazil telepekről szerezték be. Az 1950-es évekig Dél-Afrika lett a világ egyik ritkaföldfém-forrása, a Nyugat-Fokföld tartományban található Steenkampskraal bánya révén. Az 1960-as évektől az 1980-as évekig a kaliforniai Mountain Pass ritkaföldfém-bánya az Egyesült Államokat a világ egyik vezető kitermelőjévé tette. Az indiai, brazíliai és dél-afrikai lelőhelyek ma is termelnek ritkaföldfém-koncentrátumokat, de ezek ma már jelentéktelenek a kínai kitermelés mértéke mellett.
2017-ben Kína adta a világ ritkaföldfém-kitermelésének 81%-át, főként Belső-Mongóliában történik a bányászatuk.China's Rare Earth Dominance, Wikinvest. 2017-ben Ausztrália volt a második és egyetlen jelentős kitermelő a világ termelésének 15%-ával. A világ összes nehéz ritkaföldfémje (például a diszprózium) kínai ritkaföldfém-bányákból származik, mint például a Bayan Obo bánya.Chao E. C. T., Back J. M., Minkin J., Tatsumoto M., Junwen W., Conrad J. E., McKee E. H., Zonglin H., Qingrun M. "Sedimentary carbonate‐hosted giant Bayan Obo REE‐Fe‐Nb ore deposit of Inner Mongolia, China; a cornerstone example for giant polymetallic ore deposits of hydrothermal origin" .
A mianmari Kachin állam a világ egyik jelentős ritkaföldfém-forrása. Mianmarban viszont polgárháború van, így a kitermelés és elszállítás akadályozott.
Az ausztráliai Browns Range bánya a 2010-es évek végén fejlesztés alatt áll, és Kínán kívül az első jelentős diszprózium-forrássá válhat.
2020-as évek 2021-ben Kína mögött jóval lemaradva csak az USA és Ausztrália kitermelése jelentősebb.
2022-ben Svédországban, 2024-ben Norvégiában fedeztek fel új jelentős ritkaföldfém-lelőhelyet, de ezek kitermelése csak jónéhány év múlva kezdődhet.Jelentős ritkaföldfém-lelőhelyet talált egy svéd bányászati vállalat, és ez segíthet a Kínától való függetlenedésben (Hvg.hu, Hozzáférés: 2024-07-06)Norvégiában megtalálták Európa legnagyobb ritkaföldfém-lelőhelyét (Hvg.hu, 2024-06-12. Hozzáférés: 2024-07-06)
2025 tavaszán Kazahsztán minisztériuma bejelentette, hogy felfedezték a ritkaföldfémek egy nagy lelőhelyét, amely a Karaganda régióban található és (előzetes becslések szerint) kb. 1 millió tonna cérumot, lantánt, neodímiumot és ittriumot tartalmaz.
2025-ben a globális ritkaföldfém-bányászati ágazatot várhatóan a következők jellemzik: megnövekedett kereslet, geopolitikai feszültségek, valamint az újrahasznosításra és a diverzifikációra irányuló növekvő figyelem. Míg Kína továbbra is a domináns kitermelő, más országok és régiók, mint például az Egyesült Államok vagy Afrika, fokozzák bányászati erőfeszítéseiket.
A 2025-ös év várhatóan fordulópont lesz a ritkaföldfém-bányászatban Afrikában. A kontinens termelése jelentős előrelépést tesz afelé, hogy öt éven belül a globális kínálat 10%-át biztosítsa.
+Kitermelés és készletek (tonnában REO - Rare Earth Oxide) USGS Minerals Information: Mineral Commodity Summaries, Rare Earths, 29. Mar. 2023ország201020112012201320142015201620172018201920202021 Készletek (2020) 130 000105 000100 00095 00095 000105 000105 000105 000120 000132 000140 000168 000 44 000 000 00800550070041000018 00026 00039 00042 0001 400 000 0220032002000250010 00014 00020 00021 00021 00021 00024 000 becslés4 000 000 ThaiföldN. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.80016001000180036008200 becslésN. A. MadagaszkárN. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.2000400028006800 becslésN. A. India28002800290029003000N. A.170015002900300029002900 becslés6 900 000 OroszországN. A.N. A.N. A.250025002500300030002700270027002600 becslés21 000 000 Brazília550250140330N. A.N. A.110020001100100060050021 000 000 VietnamN. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.300100920920700400 becslés22 000 000 BurundiN. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.630200300200 becslésN. A. Malaysia30280100180200200300300000N. A.N. A. MianmarN. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.19 00025 00031 000N. A.N. A. KanadaN. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.0830 000 GrönlandN. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.01 500 000 Dél-AfrikaN. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.0790 000 TanzániaN. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.0890 000Más országokN. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.N. A.606610060280 000Összesen (kerekítve)133 000111 000110 000111 000110 000124 000126 000130 000190 000220 000240 000290 000120 000 000
Gazdasági szerepük A ritkaföldfémek szerepe a gazdaságban a tiszta energiára történő átállás miatt (elektromos autók, szélturbinák stb.) egyre növekszik. A high-tech ipari termékekben, a rádióelektronikában, a műszergyártásban, a nukleáris technológiában, a gépészetben, a vegyiparban, a kohászatban is használják. A ritkaföldfémek és vegyületeik nagy jelentőséget kaptak a vegyiparban, például a pigmentek, lakkok és festékek gyártásában , valamint az olajiparban katalizátorként. Egyes robbanóanyagok, speciális acélok és ötvözetek gyártásában is szerepet kapnak.
Nagy teljesítményű állandó mágnesek létrehozásában is fontosak. Ezekre az erős mágnesekre nagy a kereslet például az UAV-k elektromos motorjainak gyártásában is.
A kerámia előállítása és az üvegpolírozás szintén fő felhasználási terület."Mineral Commodity Summaries 2019". Mineral Commodity Summaries. 2019. p. 132. doi:10.3133/70202434. S2CID 239335855 Az La, Ce, Nd, Pr-t széles körben használják az üvegiparban oxidok és egyéb vegyületek formájában. Ezek az elemek növelik az üveg átlátszóságát.
A ritkaföldfémek árai jelentősen eltérnek, mivel mindegyiket különböző iparágakban használják. 2024-ben a legdrágább ritkaföldfém a szkandium. Az alumínium-szkandium ötvözetek keresettek a repülőgépiparban, a szkandiumvegyületeket pedig lézerek, atomerőművek magnetohidrodinamikus generátorai, napelemek és röntgentükrök gyártásához használják.
{| class="wikitable sortable" !Z (rendszám) !vegyjel !név !etimológia !felhasználás |- |21 |Sc |szkandium |latin Skandiából " Skandináviából " , ahol az első ércet fedezték fel |Stadionvilágítás, üzemanyagcellák, versenykerékpárok, röntgentechnika, lézer, fogászat, repülőgépipar |- |39 |Y |ittrium |a ritkaföldfém-érc felfedezésének helye után, Ytterby közelében, Svédországban |Fénycsövek, LCD és plazma képernyők, LED-ek, üzemanyagcellák, Nd:YAG lézerek, szupravezetés |- |57 |La |lantán |a görög lanthanein szóból |Nikkel - fémhidrid akkumulátorok, katalizátorok, részecskeszűrők, üzemanyagcellák, magas törésmutatójú üvegek |- |58 |Ce |cérium |a Ceres törpebolygó után