稀土基礎(chǔ)知識(一)
2011年08月10日 10:56 7862次瀏覽 來源: 中國稀土 分類: 其他稀有金屬
什么是稀土?
稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素—鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu),以及與鑭系的15個元素密切相關(guān)的兩個元素—鈧(Sc)和釔(Y)共17種元素,稱為稀土元素(Rare Earth)。簡稱稀土(RE或R)。
稀土元素最初是從瑞典產(chǎn)的比較稀少的礦物中發(fā)現(xiàn)的,“土”是按當(dāng)時的習(xí)慣,稱不溶于水的物質(zhì),故稱稀土。
根據(jù)稀土元素原子電子層結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì),以及它們在礦物中共生情況和不同的離子半徑可產(chǎn)生不同性質(zhì)的特征,十七種稀土元素通常分為二組。
輕稀土(又稱鈰組)包括:鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓。
重稀土(又稱釔組)包括:鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。
稱鈰組或釔組,是因?yàn)榈V物經(jīng)分離得到的稀土混合物中,常以鈰或釔占優(yōu)勢而得名。
稀土元素的主要物理化學(xué)性質(zhì)
稀土元素是典型的金屬元素。它們的金屬活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬元素,而比其他金屬元素活潑。在17個稀土元素當(dāng)中,按金屬的活潑次序排列,由鈧,釔、鑭遞增,由鑭到镥遞減,即鑭元素最活潑。稀土元素能形成化學(xué)穩(wěn)定的氧化物、鹵化物、硫化物。稀土元素可以和氮、氫、碳、磷發(fā)生反應(yīng),易溶于鹽酸、硫酸和硝酸中。
稀土易和氧、硫、鉛等元素化合生成熔點(diǎn)高的化合物,因此在鋼水中加入稀土,可以起到凈化鋼的效果。由于稀土元素的金屬原子半徑比鐵的原子半徑大,很容易填補(bǔ)在其晶粒及缺陷中,并生成能阻礙晶粒繼續(xù)生長的膜,從而使晶粒細(xì)化而提高鋼的性能。
稀土元素具有未充滿的4f電子層結(jié)構(gòu),并由此而產(chǎn)生多種多樣的電子能級。因此,稀土可以作為優(yōu)良的熒光,激光和電光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。
稀土離子與羥基、偶氮基或磺酸基等形成結(jié)合物,使稀土廣泛用于印染行業(yè)。而某些稀土元素具有中子俘獲截面積大的特性,如釤、銪、釓、鏑和鉺,可用作原子能反應(yīng)堆的控制材料和減速劑。而鈰、釔的中子俘獲截面積小,則可作為反應(yīng)堆燃料的稀釋劑。
稀土具有類似微量元素的性質(zhì),可以促進(jìn)農(nóng)作物的種子萌發(fā),促進(jìn)根系生長,促進(jìn)植物的光合作用。
稀土金屬的某些物理特性
原子序數(shù) |
元素 |
原子量 |
離子半 |
密度 |
熔度 |
沸點(diǎn) |
氧化物 |
比電阻歐姆· 厘米×106 |
R3+離子磁矩 |
熱中子俘獲 |
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 |
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