稀土元素(稀土族元素)

稀土元素

稀土族元素一般指本詞條

稀土元素是17種特殊的元素的統稱,它的得名是因為瑞典科學家在提取稀土元素時套用了稀土化合物,所以得名稀土元素。

然而稀土是歷史遺留下來的名稱。稀土是從18世紀末開始陸續發現,當時人們常把不溶於水的固體氧化物稱為土,例如,將氧化鋁稱為“陶土”,氧化鈣稱為”鹼土“等。稀土一般是以氧化物狀態分離出來的,當時比較稀少,因而得名為稀土(Rare Earth,簡稱RE或R)。

基本介紹

  • 中文名:稀土元素
  • 外文名:Rare Earth Element
  • 時間:18世紀末葉
  • 簡稱:RE或R
  • 現存程度:儲量不豐富且空間分布不均
  • 歷時:1150年
簡介,發現,元素組成,結構,含量,特性,稀土礦物,用途,

簡介

稀土元素是17種特殊的元素的統稱,它的得名是因為瑞典科學家在提取稀土元素時套用了稀土化合物,所以得名稀土元素。
然而稀土是歷史遺留下來的名稱。稀土是從18世紀末開始陸續發現,當棕估市時人們常把不溶於水的固體氧化物稱為土,例如,將氧化鋁稱為“陶土”,氧化鈣稱為”鹼土“等。稀土一般是以氧化物狀態分離出來的,當時比較稀少,因而得名為稀土(Rare Earth,簡稱RE或R)。

發現

這些稀土元素的發現,從1794年芬蘭人加多林(J。Gadolin)分離出釔到1947年美國人馬林斯基(J。A。Marinsky)等製得鉕,歷時150多年。其中大部分稀土元素是歐洲的一些礦物學家、化學家、冶金學家等發現製取的。鉕是美國人鴉鴉剃馬林斯基、格蘭德寧(L。E。Glendenin)和科列爾(C。D。Coryell)用離子交換分離,在鈾裂變產物的稀土元素中獲得的。過去認為自然界中不存在鉕,直到1965年,芬蘭一家磷酸鹽工廠在處理磷灰石時發現了痕量的鉕。
稀土元素的發現者及命名原因稀土元素的發現者及命名原因

元素組成

稀土就是化學元素周期表中鑭系元素——(La)、(Ce)、(Pr)、(Nd)、鉕(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu),以及與鑭系的15個元素密切相關的元素—釔(Y)和鈧(Sc)共17種元素,稱為稀土元素。
周期系ⅢB族中原子序數為21、39和57~71的17種化學元素的統稱。其中原子序數為57~71的15種化學元素又擊盛統稱為鑭系元素
稀土元素的共性是:①它們的原子結構相似;②離子半徑相近(RE離子半徑1.06×10m~0.84×10m,Y為0.89×10m);③它們在自然界密切共生。
稀土元素有多種分組方法,目前最常用的有兩種:
兩分法:族稀土,La-Eu,亦稱輕稀土(LREE)
族稀土,Gd-Lu+Y+Sc,亦稱重稀土(HREE)
兩分法分組以Gd劃界的原因是:從Gd開始在4f亞層上新增加電子的自旋方向改變了。而Y歸入重稀土組主要是由於Y離子半徑與重稀土相近,化學性質與重稀土相似,它們在自然界密切共生。
也有的根據稀土元素物理化學性質的相似性和差異性,除鈧之外(有的將鈧劃歸稀散元素),劃分成三組,即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、鉕;中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑;重稀土組為、鉺、銩、鐿、鑥、釔。
三分法:輕稀土為La~Nd;中稀土為Pm~Ho;重稀土為Er~Lu+Y。重稀土元素(heavyrareearthelements,HREE)良煉台組,包括釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥,它們具有較高的原子序數的較大質量,有人將化學性質與重稀土元素相近的釔也列入重稀土亞族,因此重稀土元素也稱為釔族(yttriumgroup)稀土

結構

稀土元素

含量

稀土元素

特性

稀土元素是周期表中IIIB族釔和鑭系元素之總稱。其中鉕是人造放射性元素。他們都是很活潑的金屬,性質極為相似,常見化合價+3,其水合離子大多有顏色,易形成穩定的配化合譽她狼戲物。稀土金屬,由於熔點較低,在電解過程可呈熔融狀態在陰極上析出,故一般均採用電解法製取。可旋再鍵用氯化物氟化物兩種鹽系,前籃故戒者以稀土氯化物為原料加入電解槽,後者則以氧化物的形式加入。

稀土礦物

在自然界中主要礦物有獨居石、鈰矽石、鈰鋁石、黑稀金礦磷酸釔礦。因其天然豐度小,又以氧化物或含氧酸鹽礦物共生形式存在,故得名。
已經發現的稀土礦物有250種以上,最重要的有氟碳鈰鑭礦[(Ce,La)FCO3]、獨居石[CePO4,Th3(PO4)4]、磷釔石(YPO4)、黑稀金礦[(Y,Ce,Ca) (Nb,Ta,Ti)2O6]、矽鈹釔礦(Y2FeBe2Si2O10)、褐簾石[(Ca,Ce)2(Al,Fe)3Si3O12]、鈰矽石[(Ce,Y,Pr)2Si2O7·H2O]。
現已查明,稀土元素並不稀少,特別是中國的稀土資源十分豐富,有開採價值的儲量占世界第一位。

用途

大多數稀土元素呈現順磁性。釓在0℃時比鐵具更強的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現鐵磁性,鑭、鈰的低熔點和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現出稀土金屬的物理性質有極大差異。釤、銪、釔的熱中子吸收截面比廣泛用於核反應堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性,以釤和鐿為最好。除鐿外,釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。
稀土元素已廣泛套用於電子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環境保護、農業等領域。套用稀土可生產螢光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、雷射材料、超導材料磁致伸縮材料磁致冷材料、磁光存儲材料、光導纖維材料等。
常用的氯化物體系為KCl-RECl3他們在工農業生產和科研中有廣泛的用途,在鋼鐵、鑄鐵和合金中加入少量稀土能大大改善性能。用稀土製得的磁性材料其磁性極強,用途廣泛。在化學工業中廣泛用作催化劑。稀土氧化物是重要的發光材料雷射材料
中國擁有豐富的稀土礦產資源,成礦條件優越,堪稱得天獨厚,探明的儲量居世界之首,為發展中國稀土工業提供了堅實的基礎。

結構

稀土元素(稀土族元素)

含量

稀土元素(稀土族元素)

特性

稀土元素是周期表中IIIB族釔和鑭系元素之總稱。其中鉕是人造放射性元素。他們都是很活潑的金屬,性質極為相似,常見化合價+3,其水合離子大多有顏色,易形成穩定的配化合物。稀土金屬,由於熔點較低,在電解過程可呈熔融狀態在陰極上析出,故一般均採用電解法製取。可用氯化物氟化物兩種鹽系,前者以稀土氯化物為原料加入電解槽,後者則以氧化物的形式加入。

稀土礦物

在自然界中主要礦物有獨居石、鈰矽石、鈰鋁石、黑稀金礦磷酸釔礦。因其天然豐度小,又以氧化物或含氧酸鹽礦物共生形式存在,故得名。
已經發現的稀土礦物有250種以上,最重要的有氟碳鈰鑭礦[(Ce,La)FCO3]、獨居石[CePO4,Th3(PO4)4]、磷釔石(YPO4)、黑稀金礦[(Y,Ce,Ca) (Nb,Ta,Ti)2O6]、矽鈹釔礦(Y2FeBe2Si2O10)、褐簾石[(Ca,Ce)2(Al,Fe)3Si3O12]、鈰矽石[(Ce,Y,Pr)2Si2O7·H2O]。
現已查明,稀土元素並不稀少,特別是中國的稀土資源十分豐富,有開採價值的儲量占世界第一位。

用途

大多數稀土元素呈現順磁性。釓在0℃時比鐵具更強的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現鐵磁性,鑭、鈰的低熔點和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現出稀土金屬的物理性質有極大差異。釤、銪、釔的熱中子吸收截面比廣泛用於核反應堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性,以釤和鐿為最好。除鐿外,釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。
稀土元素已廣泛套用於電子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環境保護、農業等領域。套用稀土可生產螢光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、雷射材料、超導材料磁致伸縮材料磁致冷材料、磁光存儲材料、光導纖維材料等。
常用的氯化物體系為KCl-RECl3他們在工農業生產和科研中有廣泛的用途,在鋼鐵、鑄鐵和合金中加入少量稀土能大大改善性能。用稀土製得的磁性材料其磁性極強,用途廣泛。在化學工業中廣泛用作催化劑。稀土氧化物是重要的發光材料雷射材料
中國擁有豐富的稀土礦產資源,成礦條件優越,堪稱得天獨厚,探明的儲量居世界之首,為發展中國稀土工業提供了堅實的基礎。

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