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北京華歐世紀光電技術有限公司
閱讀:1480發(fā)布時間:2019-6-28
稀土元素是17種特殊的元素的統(tǒng)稱,它的得名是因為瑞典科學家在提取稀土元素時應用了稀土化合物,所以得名稀土元素。
然而稀土是歷史下來的名稱。稀土是從18世紀末開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn),當時人們常把不溶于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”堿土“等。稀土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來的,當時比較,因而得名為稀土(Rare Earth,簡稱RE或R)。
發(fā)現(xiàn)
這些稀土元素的發(fā)現(xiàn),從1794年芬蘭人加多林(J。Gadolin)分離出釔到1974年美國人馬林斯基(J。A。Marinsky)等制得钷,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(fā)現(xiàn)制取的。钷是美國人馬林斯基、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(chǎn)物的稀土元素中獲得的。過去認為自然界中不存在钷,直到1965年,芬蘭一家磷酸鹽工廠在處理磷灰石時發(fā)現(xiàn)了痕量的钷。
稀土元素組成
稀土就是化學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(shù)為21、39和57~71的17種化學元素的統(tǒng)稱。其中原子序數(shù)為57~71的15種化學元素又統(tǒng)稱為鑭系元素。
稀土元素的共性是:①它們的原子結(jié)構相似;②離子半徑相近(RE3+離子半徑1.06×10-10m~0.84×10-10m,Y3+為0.89×10-10m);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,化學性質(zhì)與重稀土相似,它們在自然界密切共生。
也有的根據(jù)稀土元素物理化學性質(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。
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),包括釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥,它們具有較高的原子序數(shù)的較大質(zhì)量,有人將化學性質(zhì)與重稀土元素相近的釓也列入重稀土亞族,因此重稀土元素也稱為釓族(yttriumgroup)稀土
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。其中钷是人造放射性元素。他們都是很活潑的金屬,性質(zhì)極為相似,常見化合價+3,其水合離子大多有顏色,易形成穩(wěn)定的配化合物。稀土金屬,由于熔點較低,在電解過程可呈熔融狀態(tài)在陰極上析出,故一般均采用電解法制取??捎寐然锖头飪煞N鹽系,前者以稀土氯化物為原料加入電解槽,后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、鈰硅石、鈰鋁石、黑稀金礦和磷酸釔礦。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(jīng)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物有250種以上,較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]、硅鈹釔礦(Y2FeBe2Si2O10)、褐簾石[(Ca,Ce)2(Al,F(xiàn)e)3Si3O12]、鈰硅石[(Ce,Y,Pr)2Si2O7·H2O]。
現(xiàn)已查明,稀土元素并不,特別是中國的稀土資源十分豐富,有開采價值的儲量占世界*。
手持式熒光檢測儀不是能對到所有的元素都奏效,因為手持式熒光檢測儀采用的X射線能量色散原理,所以,只能部分捕捉到相關元素的能量。
稀土元素用途
大多數(shù)稀土元素呈現(xiàn)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(xiàn)鐵磁性,鑭、鈰的低熔點和釤、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堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性,以釤和鐿為較好。除鐿外,釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。
稀土元素已廣泛應用于電子、石油化工、冶金、機械、能源、輕工、環(huán)境保護、農(nóng)業(yè)等領域。應用稀土可生產(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、儲氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、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(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*,用途廣泛。在化學工業(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。
中國擁有豐富的稀土礦產(chǎn)資源,成礦條件*,堪稱得天獨厚,探明的儲量居世界,為發(fā)展中國稀土工業(yè)提供了堅實的基礎。
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