第三讲 稀土化合物的基本性质
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立志当早,存高远
稀土的性质及用途
稀土元素系典型的金属元素,其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属。
稀土元素的电子层结构和核结构决定了稀土元素及其化合物的性质,而稀土的许多独特性质,又决定着它们的应用。
有关稀土的结构与性质的关系示于下表。
经历了60 多年的开发,因提取工艺复杂,产品价格昂贵,发展速度缓慢,消费量也不大。
20 世纪50 年代以后,稀土分离技术得到了迅速的发展,近代的离子交换法、溶剂萃取法取代了经典的分级结晶、分步沉淀法,并在工业生产中获得各种较纯的单一稀土产品,从而为稀土的应用奠定了基础。
近十年,稀土广泛用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、新材料领域。
在冶金工业方面:稀土金属或氧化物、硅化物加入钢中,能起到精练、脱硫、中和低熔点有害质的作用,并可以改善钢的加工性能;稀土铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁,由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件,被广泛用于汽车、拖拉机,柴油机等机械制造业;稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中,可以改善合金的物理化学性能,并提高合金室温及高温机械性能。
在石油化工方面:用稀土制成的分子筛催化剂,具有活性高、选择性好,抗重金属中毒能力强的优点,因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程;在合成氨生产过程中,用少量的硝酸稀土为助催化剂,其处理气特比镍铝催化剂大1.5 倍;在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中,采用环烷酸稀土-三异丁基铝型催化剂,所获得的产品性能优良,具有设备挂胶少,运转稳定,后处理工序短等优点;复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂,环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。
在玻璃陶瓷方面:稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿,可作为抛光粉广。
稀土化学基础知识讲义一、什么是稀土1、“稀土”名称的由来稀土是历史遗留下来的名称,从18世纪末叶才开始陆续被人们发现。
当时,化学家常常把不溶于水的金属氧化物都称为“土”。
例如把氧化铝叫做陶土,把氧化镁叫做苦土,氧化钙稍溶于水,溶液呈碱性,而被称为碱土,稀土是以氧化物状态分离出来的, 由于当时认为此类物质稀少,又不容易分离提取,因而得名“稀土”。
2、“稀土元素”所包括的元素种类及各自名称稀土元素是元素周期表中铳、锂和15种鋼系元素的总称,其名称和化学符号是铳(Sc )、锂(Y )、鋼(La )、# ( Ce )、错(Pr )、$女(Nd )、柜(Pm )、锣(Sm )、箔(Eu )、轧(Gd)、轼(Tb)、镐(Dy)、钦(Ho)、餌(Er)、镂(Tu)、镇(Yb )、镭(Lu)3、稀土元素的发现稀土的首次发现,与一位瑞典军官有关,这位瑞典军官就是卡尔•阿伦尼乌斯,他也是一位化学家。
1 789年,他在斯德哥尔摩附近的一个小镇伊特比(Yt-terby )发现了一块不同寻常的黑色矿石。
1 794年芬兰化学家加多林研究了这块矿石,并从其中分离出一种新的物质。
3年以后( 1797 )瑞典化学家埃克伯格又证实了这一发现,并用发现地名给这种新的物质命名为“锂土”(Yttda),后来人们为了纪念加多林,又称这种矿石为多森矿,即硅镀锂矿。
此后,从1803年德国化学家克拉着罗茨和瑞典化学家伯齐力乌斯和希森格尔发现钵土(Ceria),到1947年美国的马瑞斯克等人从铀的裂变物中得到铠,稀土的发现共经历了150多年(见表1-1)。
在发现稀土元素的过程中,值得一提的是铳的发现因为远在1871年门捷列夫就曾预言它的存在,当时称它为“类硼”,而在8年后的1 879年,尼尔森在分析黑稀土金矿时果然发现了它而命名为铳。
表1-1稀土元素发现简史1794 年加多林(芬兰)1803 年钵克劳普罗斯(德)伯齐力乌斯(瑞典)希生格尔(瑞典)1839 年莫桑德(瑞典)1841 年错钱混合物莫桑德(瑞典)1843 年轼、M莫桑德(瑞典)1878 年镇马里格纳克(瑞士)1879 年尼尔森(瑞典)克利夫(瑞典)克利夫(瑞典)博依斯布兰德(法)1880 年轧马里格拉克(瑞士)1 885 年钱、错韦尔斯巴赫(奥地利)1886 年博依斯布兰德(法)1901 年德马克(法)1905 年e尤贝思(法)1 947 年柜马林斯基等(美国)4、“稀土”在元素周期表中的位置17个稀土元素在化学元素周期表中的位置是IIIB族铳、铉和鋼则分别是第4、5、6 周期中过度元素的第一位。
氧化钇产品结构式 中文别名钇氧 英文别名Yttrium oxide 分子式Y2O3 分子量225.81 CAS 编号 1314-36-9【中文名称】氧化钇【英文名称】yttrium oxide ;yttria【密度】5.01 g/cm3【熔点(℃)】2410【性状】白色略带黄色粉末。
有吸湿性。
在空气中很快吸收氨和从铵盐中 置换氨。
溶于稀酸,几乎不溶于水。
相对密度 5.03。
熔点 2410℃。
半数致死量(大鼠,腹腔)500mg/kg 。
【溶解情况】不溶于水和碱,溶于酸。
【用途】主要用作制造微波用磁性材料和军工用重要材料(单晶;钇铁柘榴石、钇铝柘榴石等复合氧化物),也用作光学玻璃、陶瓷材料添加剂、大屏幕电视用高亮度荧光粉和其他显像管涂料。
还用于制造薄膜电容器和特种耐火材料,以及高压水银灯、激光、储存元件等的磁泡材料。
【制备或来源】分解褐钇铌矿所得的混合稀土溶液经萃取、酸溶、再萃取、直接浓缩、灼烧而得。
【其他】露置空气中易吸收二氧化碳和水。
【接触限值】美国TWA :1mg /m3,ACGIH 英国TWA :1mg /m3 英国STEL :3mg /m3 德国MAK :5mg /m3 测定:滤器收集,酸解吸,原子吸收法分析【侵入途径】吸入,食入,皮肤及眼睛接触【健康危害】刺激眼睛;动物试验证明可损害肝、肺功能【接触处理】 皮肤接触: 用肥皂、水冲洗眼睛接触: 用水冲洗吸入: 将患者移至新鲜空气处,施行人工呼吸,就医食入: 给饮大量水,催吐(昏迷患者除外)【防护措施】呼吸系统防护: 选用适当的呼吸器眼睛防护: 戴防化镜和面罩防护服: 穿戴清洁完好的防护用具其他: 配备应急眼药水;定期对眼、肺进行检查氧化镝产品结构式 中文别名三氧化二镝 英文别名Dysprosium(III)oxide, Dysprosia 分子式Dy 2O 3分子量373.00 CAS 编号 1308-87-8氧化镝,为一种白色粉末,微有吸湿性,在空气中能吸收水分和二氧化碳。