稀土元素
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17种稀土元素名称及用途镧(La) "镧"这个元素是1839年被命名的,当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素,他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。
镧的应用非常广泛,如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料(兰粉)、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。
她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中,光转换农用薄膜也用到镧,在国外,科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。
铈(Ce)"铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯,瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的,以纪念1801年发现的小行星--谷神星。
铈的广泛应用:(1)铈作为玻璃添加剂,能吸收紫外线与红外线,现已被大量应用于汽车玻璃。
不仅能防紫外线,还可降低车内温度,从而节约空调用电。
从1997年起,日本汽车玻璃全加入氧化铈,1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨,美国约1000多吨.(2)目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中,可有效防止大量汽车废气排到空气中。
美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。
(3)硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中,可对塑料着色,也可用于涂料、油墨和纸张等行业。
目前领先的是法国罗纳普朗克公司。
(4)Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器,通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器,还可用于医学。
铈应用领域非常广泛,几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。
如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。
镨(Pr) 大约160年前,瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素,但它不是单一元素,莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似,便将其定名为"镨钕"。
稀土元素(REE)资源稀土元素系指元素周期表中镧系的15个元素加上钇(Y)共16个元素,英文缩写代号为REE (Rare earth elements)。
按原子序排列序数镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)称做轻稀土(LREE)或叫铈组稀土;而把钇(Y)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、铒(Er)称为重稀土(HREE)或钇组稀土。
REE元素化学性质相似,在自然界又密切共生。
世界稀土资源:据2002年美国联邦地调部门统计,世界REE储量8800万吨,基础储量15000万吨。
至2008年,全球已探明的稀土资源工业储量约9261万吨。
世界REE储量大国:中国是世界REE资源储量最大的国家。
除了中国以外,其工业储量超过100万吨的国家有俄罗斯1900万吨,美国1300万吨,澳大利亚520万吨,印度110万吨以上,扎伊尔100万吨,越南100万吨以上等。
至1998年世界稀土资源主要分布见下表:1998世界主要REE分布(万吨)国名工业储量远景储量巴西28 31中国4300 4800 马来西亚 3 3.5前苏联1900 2100 南非39 40美国1300 1400 斯里兰卡 1.2 1.3澳大利亚520 580 泰国0.1 0.11印度110 130 刚果0.1 0.1扎伊尔100 100 其它2100 2100加拿大94 100 合计10000 11000世界REE总量超过100万吨的巨大矿床,除中国以外还有:俄罗斯托姆托尔碳酸岩风化残积壳型REE矿,资源量4000万吨,钇(Y)300万吨;俄罗斯科拉半岛希宾磷霞岩中REE矿床;美国加利福尼亚的圣贝迪诺的芒廷帕斯碳酸岩型氟碳铈矿矿床是世界最大的单一氟碳铈矿矿床,REE品位5~10%,储量500万吨。
美国阿拉斯加普林斯威尔士岛南端的波肯山REE矿床储量680万吨澳大利亚韦尔德山碳酸岩风化壳型REE矿;巴西阿拉夏寨斯拉估计碳酸岩型风化壳REE矿;越南茂塞碳酸岩REE矿床;印度比哈尔邦内陆的兰契高原的独居石和钛铁矿床,规模巨大。
稀土就是化学元素周期表中镧系元素——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),以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素(Rare Earth)。
简称稀土(RE或R)。
稀土的分类】1)轻稀土(又称铈组):镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。
2)重稀土(又称钇组):铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
铈组与钇组之别,是因为矿物经分离得到的稀土混合物中,常以铈或钇比例多的而得名。
稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素,是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称,常用R或RE表示。
它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、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)。
它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。
【名称由来】17种稀土元素名称的由来及用途镧(La) "镧"这个元素是1839年被命名的,当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素,他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。
镧的应用非常广泛,如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料(兰粉)、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。
她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中,光转换农用薄膜也用到镧,在国外,科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。
铈(Ce) "铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯,瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的,以纪念1801年发现的小行星--谷神星。
一、稀土元素简介稀土,曾称稀土金属,或称稀土元素,是元素周期表第Ⅲ族副族元素钪、钇和镧系元素共17种化学元素的合称。
稀土是制造被称为“灵巧炸弹”的精密制导武器、雷达和夜视镜等各种武器装备不可缺少的元素。
因其天然丰度小,又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在,故叫“稀土”。
1.基本简介稀土金属,或称稀土元素,是元素周期表第Ⅲ族副族元素钪、钇和镧系元素共17种化学元素的合称。
钪和钇因为经常与镧系元素在矿床中共生,且具有相似的化学性质,故被认为是稀土元素。
与其名称暗示的不同,稀土元素(钷除外)在地壳中的丰度相当高,其中铈在地壳元素丰度排名第25,占0.0068%(与铜接近)。
然而,由于其化学性质,稀土元素很少富集到经济上可以开采的程度。
稀土元素的名称正是源自其匮乏性。
人类第一种发现的稀土矿物是从瑞典伊特比村的矿山中提取出的硅铍钇矿,许多稀土元素的名称正源自于此地。
2.元素组成稀土就是化学元素周期表中镧系元素——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),以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素,称为稀土元素。
周期系ⅢB族中原子序数为21、39和57~71的17种化学元素的统称。
其中原子序数为57~71的15种化学元素又统称为镧系元素。
稀土元素的共性是:①它们的原子结构相似;②离子半径相近(REE3+离子半径1.06×10^-10m~0.84×10^-10m,Y3+为0.89×10^-10m);③它们在自然界密切共生。
稀土元素有多种分组方法,目前最常用的有两种:两分法:铈族稀土,La-Eu,亦称轻稀土(LREE)钇族稀土,Gd-Lu+Y,亦称重稀土(HREE)两分法分组以Gd划界的原因是:从Gd开始在4f亚层上新增加电子的自旋方向改变了。
稀土元素的结构特征稀土元素是指周期表中的镧系元素,包括镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)和镥(Lu)。
它们的原子数从57到71不断增加,且具有相似的化学性质。
这些元素被广泛用于电子、光学、材料科学和医学等领域,并且是许多技术和设备的基本材料。
1.电子结构:稀土元素的电子结构具有特殊的特征。
它们的电子排布在4f轨道中,这些电子具有特殊的自旋和轨道角动量,称为“内层电子自旋-轨道相互作用”(LS耦合)。
这种相互作用使得稀土元素表现出许多独特的物理和化学性质,例如磁性、发光和超导等。
2.离子半径:稀土元素的离子半径相对较小,尤其是3价稀土离子(+3)的离子半径。
它们的离子半径逐渐缩小,从镧系到镥系,这与它们在周期表中的位置有关。
3.磁性:稀土元素具有丰富的磁性。
其中,镨、钕、钆和铕是具有自发磁性的常温磁体材料,它们在室温下具有较高的磁矩。
镐、铽、钬等元素则具有温度敏感的磁性,称为“磁相变”。
这些稀土磁体在电子设备、计算机和电动汽车等领域有广泛的应用。
4.化合价:稀土元素形成的化合物的化合价多种多样。
由于它们的电子结构特殊,稀土元素可以同时显示不同化合价的特性。
例如,镧的最低化合价为+3,但它也能形成+2和+4的化合价。
5.光学特性:稀土元素在光学方面具有重要的应用价值。
它们的原子核和电子结构使得它们能够吸收和辐射可见光、紫外光和红外光等不同波长的电磁波。
稀土元素可以被用于制备发光材料,例如激光晶体和荧光粉。
总而言之,稀土元素具有独特的电子结构、离子半径、磁性、化合价和光学特性等结构特征。
这些特点使得稀土元素在各种领域有广泛的应用,对于推动科技进步和发展具有重要作用。
稀土元素配分稀土元素是指地壳中含量较低的一组元素,总共包括17个元素,它们是:镧系元素(包括镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铪、钇)以及钪。
稀土元素在地球上的分布较为广泛,但是它们的含量相对较低,因此被称为稀土元素。
稀土元素的配分是指稀土元素在不同物质及环境中的分布情况。
由于稀土元素具有特殊的化学性质和物理性质,因此它们在地壳中的配分情况也是多样的。
稀土元素在地壳中的分布是不均匀的。
在不同地质环境下,稀土元素的含量会有很大的差异。
例如,在火山岩和花岗岩中,稀土元素的含量较高;而在沉积岩和沉积物中,稀土元素的含量相对较低。
稀土元素在地壳中的配分也与其化学性质有关。
由于稀土元素具有相似的电子结构和化学性质,因此它们在地壳中的配分也呈现一定的规律。
例如,镧系元素在地壳中的含量较高,而钪元素的含量较低。
稀土元素的配分还受到地球内部动力学过程的影响。
地球内部的岩浆活动和地壳运动会导致稀土元素的重新分配。
例如,火山喷发和地壳的隆起会使稀土元素从地壳向地表重新分布。
稀土元素的配分在地质研究中具有重要意义。
通过研究稀土元素在不同岩石和矿石中的分布情况,可以了解地壳中不同地区的地质特征和成因。
此外,稀土元素的配分还可以用于地质勘探和资源评价。
例如,通过测定矿石中稀土元素的含量和分布情况,可以判断矿床的成矿条件和矿产潜力。
稀土元素的配分是指稀土元素在不同物质及环境中的分布情况。
稀土元素的配分在地质研究和资源评价中具有重要意义,通过研究稀土元素的配分情况,可以了解地壳中不同地区的地质特征和成因,同时也可以用于矿床勘探和资源评价。
元素周期表中的稀土元素元素周期表是化学中非常重要的一项工具,它将化学元素按照原子序数和元素性质进行排列。
在这个表中,我们可以发现一组非常特殊的元素,被称为稀土元素。
稀土元素被广泛应用于各个领域,包括材料科学、电子工程、生物医学等。
本文将深入探讨元素周期表中的稀土元素及其应用。
一、稀土元素的基本概述稀土元素是指原子序数为57至71的元素,它们的电子结构特殊,拥有一系列独特的物理和化学性质。
稀土元素包括镧系元素和铈系元素两个系列。
镧系元素包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和镧系元素最后一个元素镧,共15个元素。
铈系元素包括铈、镪、钆、铽、镎、钔和铼,共7个元素。
虽然稀土元素在地壳中相对较为丰富,但由于提纯和分离过程的复杂性,使得它们被称为稀土。
稀土元素在自然界中分布广泛,主要存在于矿石和土壤中。
它们具有良好的化学稳定性和高度的磁性,因此被广泛应用于材料科学和电子工程领域。
另外,稀土元素还被用于催化剂、荧光材料、生物医学等众多领域。
二、稀土元素的应用领域1. 磁性材料稀土元素在磁性材料中发挥着重要的作用。
以镧系元素为代表的稀土元素具有高度的磁性,可以用于制造永磁材料,如永磁铁、永磁铁氧体等。
这些材料具有较高的磁力和磁导率,广泛应用于电机、发电机和声音设备等领域。
2. 光学材料稀土元素还可以用来制备各种光学材料,如荧光粉、荧光玻璃等。
这些材料可以发出特定波长的光,被广泛应用于荧光显示器、荧光灯和激光器等设备中。
稀土元素还具有较高的折射率和透光性,可以用于光学透镜和光学纤维等领域。
3. 催化剂稀土元素在催化反应中起到重要的作用。
它们具有良好的催化活性和选择性,可以用来催化各种化学反应。
例如,钆元素可以作为切割和钻孔工具中的催化剂,用于提高切割效率和降低切削温度。
4. 生物医学稀土元素在生物医学领域也有广泛的应用。
它们可以作为生物标记物,用于显影、检测和治疗。
例如,铒元素可以用来标记生物分子,如蛋白质和核酸,以追踪其在生物体内的运动和代谢过程。
17种稀土元素的应用领域稀土的分类1)轻稀土(又称铈组):镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。
2)重稀土(又称钇组):铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。
镧(La)【lán】:镧的应用超级普遍,如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料(兰粉)、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各类合金材料等。
她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中,光转换农用薄膜也用到镧,在国外,科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。
铈(Ce)【shì】:1,铈作为玻璃添加剂,能吸收紫外线与红外线,现已被大量应用于汽车玻璃。
不仅能防紫外线,还可降低车内温度,从而节约空挪用电。
从1997年起,日本汽车玻璃全加入氧化铈,1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨,美国约1000多吨。
2,目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中,可有效避免大量汽车废气排到空气中美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。
3,硫化铈能够取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中,可对塑料着色,也可用于涂料、油墨和纸张等行业。
目前领先的是法国罗纳普朗克公司。
4,Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器,通过监测色氨酸浓度可用于探查生物武器,还可用于医学。
铈应用领域超级普遍,几乎所有的稀土应用领域中都含有铈。
如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各类合金钢及有色金属等。
镨(Pr)【pǔ】:1,镨被普遍应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中,其与陶瓷釉混合制成色釉,也可单独作釉下颜料,制成的颜料呈淡黄色,色调纯正、淡雅。
2,用于制造永磁体。
选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料,其抗氧性能和机械性能明显提高,可加工成各类形状的磁体。
普遍应用于各类电子器件和马达上。
3,用于石油催化裂化。
以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂,可提高催化剂的活性、选择性和稳固性。
稀土-Sm1879年,波依斯包德莱从铌钇矿得到的“镨钕”中发现了新的稀土元素,并根据这种矿石的名称命名为钐。
钐呈浅黄色,是做钐钴系永磁体的原料,钐钴磁体是最早得到工业应用的稀土磁体。
这种永磁体有SmCo5系和Sm2Co17系两类。
70年代前期发明了SmCo5系,后期发明了Sm2Co17系。
现在是以后者的需求为主。
钐钴磁体所用的氧化钐的纯度不需太高,从成本方面考虑,主要使用95%左右的产品。
此外,氧化钐还用于陶瓷电容器和催化剂方面。
另外,钐还具有核性质,可用作原子能反应堆的结构材料,屏敝材料和控制材料,使核裂变产生巨大的能量得以安全利用。
元素符号:Sm中文名称:钐英文名称:Samarium原子序数:62原子量:150.4外围电子排布:4f6 6s2核外电子排布:2,8,18,24,8,2常用化合价:+2,+3同位素及放射性:Sm-144 Sm-147(放α) Sm-148(放α) Sm-149(放α) Sm-150 *Sm-152常用化合物:密度:7.54熔点:1074沸点:1794所属周期:6所属族数:IIIB原子半径:2.59离子半径:1.08(+3)共价半径:1.62发现人:Paul 蒻ile Lecoq de Boisbaudran发现时间:1879发现地点:法国名称由来:Named after the mineral samarskite.元素描述:Silvery rare earth metal.元素来源:Found with other rare earths in monazite sand. The sand is often 50% rare earths by weight and 2.8% samarium.元素用途:It is used in the electronics and ceramics industries. It is easily magnetized and very difficult to demagnetize. This suggests important future applications in solid-state and superconductor technologies.稀土元素的主要物理化学性质根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质,以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征,十七种稀土元素通常分为二组。