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稀土元素

2018-09-10 10:15:06 中國(guó)能源網(wǎng)
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簡(jiǎn)介

稀土是歷史遺留下來(lái)的名稱。稀土元素(Rare Earth Element)是從18世紀(jì)末葉開(kāi)始陸續(xù)發(fā)現(xiàn),當(dāng)時(shí)人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土。稀土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來(lái)的,很稀少,因而得名為稀土(Rare Earth,簡(jiǎn)稱RE或R)。

組成

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(gè)元素密切相關(guān)的元素——釔(Y)共16種元素,稱為稀土元素。

周期系ⅢB族中原子序數(shù)為21、39和57~71的17種化學(xué)元素的統(tǒng)稱。其中原子序數(shù)為57~71的15種化學(xué)元素又統(tǒng)稱為鑭系元素。

稀土元素的共性是:①它們的原子結(jié)構(gòu)相似;②離子半徑相近(REE3+離子半徑1.06×10-10m~0.84×10-10m,Y3+為0.89×10-10m);③它們?cè)谧匀唤缑芮泄采?/p>

稀土元素有多種分組方法,目前最常用的有兩種:

兩分法:鈰族稀土,La-Eu,亦稱輕稀土(LREE)

釔族稀土,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(kāi)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于Y3+離子半徑與重稀土相近,化學(xué)性質(zhì)與重稀土相似,它們?cè)谧匀唤缑芮泄采?/p>

也有的根據(jù)稀土元素物理化學(xué)性質(zhì)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、钷;中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑;重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔。

用途

大多數(shù)稀土元素呈現(xiàn)順磁性。釓在0℃時(shí)比鐵具更強(qiáng)的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現(xiàn)鐵磁性,鑭、鈰的低熔點(diǎn)和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現(xiàn)出稀土金屬的物理性質(zhì)有極大差異。釤、銪、釔的熱中子吸收截面比廣泛用于核反應(yīng)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。

稀土元素已廣泛應(yīng)用于電子、石油化工、冶金、機(jī)械、能源、輕工、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。應(yīng)用稀土可生產(chǎn)熒光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲(chǔ)氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導(dǎo)材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲(chǔ)材料、光導(dǎo)纖維材料等。[2]

常用的氯化物體系為KCl-RECl3他們?cè)诠まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)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。用稀土制得的磁性材料其磁性極強(qiáng),用途廣泛。在化學(xué)工業(yè)中廣泛用作催化劑。稀土氧化物是重要的發(fā)光材料、激光材料。

中國(guó)擁有豐富的稀土礦產(chǎn)資源,成礦條件優(yōu)越,堪稱得天獨(dú)厚,探明的儲(chǔ)量居世界之首,為發(fā)展中國(guó)稀土工業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。


責(zé)任編輯: 江曉蓓

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