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稀土化学复习纲要1. 写出17种稀土元素的原子电子组态和三价离子电子组态，并分析其规律。
解：如表：稀土原子的电子组态有三种类型：①无4f电子组态：钪Sc [Ar]3d14s2；钇Y[Kr]4d15s2；镧La[Xe]5d16s2 ②[Xe]4f n5d16s2组态（n=1，7，14）：铈Ce；钆Gd；镥Lu ③[Xe]4f n组态（n=3～7，9～14）：镨Pr；钕Nd；钷Pm；钐Sm；铕Eu；铽Tb；镝Dy；钬Ho；铒Er；铥Tm；镱Yb 稀土三价离子的电子组态有二种类型：①惰性气体组态：Sc 3+[Ar]；Y3+[Kr]；La3+[Xe] ②[Xe]4f n 组态（n=1～14）：Ce3+；Pr3+；Nd3+；Pm3+；Sm3+；Eu3+；Gd3+；Tb3+；Dy3+；Ho3+； Er3+；Tm3+；Yb3+；Lu3+2. 是单向变化？并解释为何出现单向变化？答：单向变化是指镧系元素的性质随原子序数增大而逐渐变化(如逐渐增大或减小等)的现象。
原因是镧系元素的4f亚层的电子随原子序数增大从0～14单调增大，而f电子云较分散，对所增加的核电荷不能完全屏蔽，有效核电荷呈单调增加，对外层电子的引力也单调增强，从而使镧系元素的性质呈单调变化趋势。
3. 什么是钆断效应？并解释为何出现钆断效应？答：钆断效应是指镧系元素的性质随原子序数的增大而呈现单调变化的关系中，在钆附近出现不连续的现象。
原因是钆具有半充满的4f 7电子结构，屏蔽能力略有增加，有效核电荷略有减少，对外层电子吸引力稍弱，从而产生了钆断效应。
4. 什么是镧系收缩？产生的原因是什么？答：镧系收缩是指镧系元素的原子半径和离子半径随原子序数的增加而依次减小的现象。
原因是随着原子序数的增大，电子逐一填入4f亚层，f电子云较分散，对所增加的核电荷不能完全屏蔽，有效核电荷增加，对外层电子的引力也相应增加，使电子云更靠近核，造成了半径逐渐减小而产生了镧系收缩效应。
1.稀土元素符号，氧化物和草酸盐的化学式，可能的各种价态的电子构型。
写出稀土离子的基态光谱项，三价稀土离子的颜色，何谓镧系收缩，四分组效应，双双效应？讨论稀土的二价化合物和四价化合物稳定性及如何应用该变价性质来分离稀土元素。
答案:稀土元素符号（1）镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu) 57—71 和21的钪（Sc）39的钇（Y）工业上常用的稀土元素除了钪（Sc）钷(Pm)氧化物形式是正三价铈是特殊的氧化物是：CeO2和Pr6O11 Tb4O2草酸盐化合物：草酸盐都是正三价钪钇的离子是无色的离子未成对电子数光谱项颜色光谱项未成对电子数离子La3+0(4f 0) 1S0无1S00(4f 14) Lu3+Ce3+1(4f 1) 2F5/2无2F5/21(4f 13) Yb3+Pr3+2(4f2) 3H4黄绿3H62(4f 12) Tm3+Nd3+3(4f3) 4I9/2红4I15/23(4f 11) Er3+Pm3+4(4f4) 5I4粉红/淡黄5I84(4f 10) Ho3+Sm3+5(4f5) 6H5/2淡黄6H15/25(4f 9) Dy3+Eu3+6(4f6) 7F0浅红7H66(4f 8) Tb3+Gd3+7(4f 7) 8S7/2无8S7/27(4f 7) Gd3+镧系收缩：在镧到镥15个稀土元素的离子重，电子层数都为5层，但半径随着原子序数增加减少。
这种现象叫做“镧系收缩”四分组效应：所谓四分组效应是指15个镧系元素的液液萃取体系中以分配比对原子序数作图，能用四条平滑的曲线将图上标出15个点分成四组。
第一组La,Ce,Pr,Nd.第二组Pm,Sm,Eu,Gd第三组Gd Tb Dy Ho 第四组Er Tm Yb Lu双双效应：是指镧系元素分离因素与原子序数的关系中分为La-Gd和Gd-Lu两组，各组中出两个现最大值和最小值。
产地：具有经济开采价值的独居石主要资源是冲积型或海滨砂矿床。
最重要的海滨砂矿床是在澳大利亚沿海、巴西以及印度等沿海。
此外，斯里兰卡、马达加斯加、南非、马来西亚、中国、泰国、韩国、朝鲜等地都含有独居石的重砂矿床。
独居石的生产近几年呈下降趋势，主要原因是由于矿石中钍元素具有放射性，对环境有害。
氟碳铈矿化学成分性质：（Ce，La）[CO3]F。
机械混入物有SiO2、Al2O3、P2O5。
氟碳铈矿易溶于稀HCl、HNO3、H2SO4、H3PO4。
晶体结构及形态：六方晶系。
复三方双锥晶类。
晶体呈六方柱状或板状。
细粒状集合体。
物理性质：黄色、红褐色、浅绿或褐色。
玻璃光泽、油脂光泽，条痕呈白色、黄色，透明至半透明。
硬度4～4.5，性脆，比重4.72～5.12，有时具放射性、具弱磁性。
在薄片中透明，在透射光下无色或淡黄色，在阴极射线下不发光。
生成状态：产于稀有金属碳酸岩中；花岗岩及花岗伟晶岩中；与花岗正长岩有关的石英脉中；石英─铁锰碳酸盐岩脉中；砂矿中。
用途：它是提取铈族稀土元素的重要矿物原料。
铈族元素可用于制作合金，提高金属的弹性、韧性和强度，是制作喷气式飞机、导弹、发动机及耐热机械的重要零件。
亦可用作防辐射线的防护外壳等。
此外，铈族元素还用于制作各种有色玻璃。
截止到2011年12月，已发现的最大的氟碳铈矿位于中国内蒙古的白云鄂博矿，作为开采铁矿的副产品，它和独居石一道被开采出来，其稀土氧化物平均含量为5～6%。
品位最高的工业氟碳铈矿矿床是美国加利福尼亚州的芒廷帕斯矿，这是世界上唯一以开采稀土为主的氟碳铈矿。
磷钇矿化学成分及性质：Y[PO4]。
成分中Y2O361.4%，P2O538.6%。
有钇族稀土元素混入，其中以镱、铒、镝、钆为主。
尚有锆、铀、钍等元素代替钇，同时伴随有硅代替磷。
一般来说，磷钇矿中铀的含量大于钍。
磷钇矿化学性质稳定。
晶体结构及形态：四方晶系、复四方双锥晶类、呈粒状及块状。
物理性质：黄色、红褐色，有时呈黄绿色，亦呈棕色或淡褐色。
稀土一词是历史遗留下来的名称。
稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。
土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。
通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土；把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。
也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。
(谐音记忆法：烂事普女破衫，有个特低货儿丢一路）概述日本是稀土的主要使用国，目前中国出口的稀土数量居全球之首稀土作为许多重大武器系统的关键材料，美国几乎都需从中国进口。
稀土是中国最丰富的战略资源，它是很多高精尖产业所必不可少原料，中国有不少战略资源如铁矿等贫乏，但稀土资源却非常丰富。
在当前，资源是一个国家的宝贵财富，也是发展中国家维护自身权益，对抗大国强权的重要武器。
中国改革开放的总设计师邓小平同志曾经意味深长地说：“中东有石油，我们有稀土。
”稀土用途在军事方面稀土有工业“黄金”之称，由于其具有优良的光电磁等物理特性,能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，其最显著的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。
比如大幅度提高用于制造坦克、飞机、导弹的钢材、铝合金、镁合金、钛合金的战术性能。
而且，稀土同样是电子、激光、核工业、超导等诸多高科技的润滑剂。
稀土科技一旦用于军事，必然带来军事科技的跃升。
从一定意义上说,美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制，以及能够对敌人肆无忌惮地公开杀戮，正缘于稀土科技领域的超人一等。
在冶金工业方面稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中，能起到精炼、脱硫、中和低熔点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土硅铁合金、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。
稀土基本知识目录1. 什么是稀土 (2)1.1 稀土元素的定义 (3)1.2 稀土元素的化学性质 (3)1.3 稀土元素的物理性质 (4)1.4 稀土元素的分布和来源 (6)2. 稀土元素的分类 (7)2.1 扫描dium期的稀土元素 (7)2.2 十六种稀土元素 (8)2.3 其他与稀土元素相关的元素 (9)3. 稀土元素的用途 (11)3.1 电子工业 (12)3.2 磁性材料 (13)3.3 催化剂 (14)3.4 玻璃和陶瓷 (16)4. 稀土元素的开采和加工 (17)4.1 稀土矿的种类和分布 (18)4.2 稀土元素的提取工艺 (19)4.3 稀土元素的精炼工艺 (20)5. 稀土元素的环保问题 (21)5.1 开采和加工过程的污染问题 (23)5.2 稀土元素在环境中的蓄积和迁移 (24)5.3 稀土元素的资源利用和回收利用 (26)6. 稀土元素的未来发展 (26)6.1 新兴应用领域 (27)6.2 资源利用的创新和技术发展 (29)1. 什么是稀土全称是非常稀有土元素，是一种用于各个高科技领域至关重要的资源。
它们是元素周期表上17种金属元素中的一类，包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和锕系元素钍和钚。
由于它们的化学特性相似，这些元素通常一起加工和利用。
稀土之所以得名略具误导性，是因为它们在自然界中并不完全稀缺。
其名称来源于它们最初被发现的难以提取的特性，随着科技的进步和提取技术的优化，稀土元素的供应变得相对丰富。
它们在工业上也扮演着关键角色，尤其是在现代化技术中，如光电、永磁、储能、显示技术以及电子、汽车和航空航天等领域。
在环境和技术领域，稀土也因其对地球生态系统的潜在影响而备受关注。
商业生产稀土通常涉及高耗能流程和可能导致环境污染的活动，这促使研发者和制造商寻找更加可持续和环保的稀土提取与处理方式。
稀土不但是现代工业和技术的核心材料，也是可持续发展和环境保护工作中需要考虑的一个关键因素。
