稀土基础知识(一)

2011年08月10日 10:56 16913次浏览 来源:   分类: 其他稀有金属

  什么是稀土?

  稀土就是化学元素周期表中镧系元素—镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素—钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素(Rare Earth)。简称稀土(RE或R)。

  稀土元素最初是从瑞典产的比较稀少的矿物中发现的,“土”是按当时的习惯,称不溶于水的物质,故称稀土。

  根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质,以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征,十七种稀土元素通常分为二组。

  轻稀土(又称铈组)包括:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。

  重稀土(又称钇组)包括:铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。

  称铈组或钇组,是因为矿物经分离得到的稀土混合物中,常以铈或钇占优势而得名。

  稀土元素的主要物理化学性质

  稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素,而比其他金属元素活泼。在17个稀土元素当中,按金属的活泼次序排列,由钪,钇、镧递增,由镧到镥递减,即镧元素最活泼。稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物。稀土元素可以和氮、氢、碳、磷发生反应,易溶于盐酸、硫酸和硝酸中。

  稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物,因此在钢水中加入稀土,可以起到净化钢的效果。由于稀土元素的金属原子半径比铁的原子半径大,很容易填补在其晶粒及缺陷中,并生成能阻碍晶粒继续生长的膜,从而使晶粒细化而提高钢的性能。

  稀土元素具有未充满的4f电子层结构,并由此而产生多种多样的电子能级。因此,稀土可以作为优良的荧光,激光和电光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。

  稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物,使稀土广泛用于印染行业。而某些稀土元素具有中子俘获截面积大的特性,如钐、铕、钆、镝和铒,可用作原子能反应堆的控制材料和减速剂。而铈、钇的中子俘获截面积小,则可作为反应堆燃料的稀释剂。

  稀土具有类似微量元素的性质,可以促进农作物的种子萌发,促进根系生长,促进植物的光合作用。

 

稀土金属的某些物理特性

原子序数

元素

原子量

离子半
径(埃)

密度
(
克/厘3)

熔度
(
℃)

沸点
(
℃)

氧化物
熔点(℃)

比电阻欧姆· 厘米×106

R3+离子磁矩
(
波尔磁子)

热中子俘获
截面(靶)

57

La

138.92

1.22

6.19

920±5

4230
 

2315

56.8

0.00

8.9

58

Ce

140.13

1.18

6.768

804±5

2930

1950

75.3

2.56

0.7

59

Pr

140.92

1.16

6.769

935±5

3020

2500

68.0

3.62

11.2

60

Nd

144.27

1.15

7.007

1024±5

3180

2270

64.3

3.68

46

61

Pm

147.00

1.14

-

-

-

-

-

2.83

-

62

Sm

150.35

1.13

7.504

1052±5

1630

2350

88.0

1.55~1.65

5500

63

Eu

152.00

1.13

5.166

826±10

1490

2050

81.3

3.40~3.50

4600

64

Gd

157.26

1.11

7.868

1350±20

2730

2350

140.5

7.94

46000

65

Tb

158.93

1.09

8.253

1336

2530

2387

-

9.7

44

66

Dy

162.51

1.07

8.565

1485±20

2330

2340

56.0

10.6

1100

67

Ho

164.94

1.05

8.799

1490

2330

2360

87.0

10.6

64

68

Er

167.27

1.04

9.058

1500~1550

2630

2355

107.0

9.6

166

69

Tm

168.94

1.04

9.318

1500~1600

2130

2400

79.0

7.6

118

70

Yb

173.04

1.00

6.959

824±5

1530

2346

27.0

4.5

36

71

Lu

174.99

0.99

9.849

1650~1750

1930

2400

79.0

0.00

108

21

Sc

44.97

0.83

2.995

1550~1600

2750

-

-

-

13

39

Y

88.92

1.06

4.472

1552

3030

2680

-

-

1.27

 

责任编辑:安子

二审:淮金

终审:孟庆科

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