一．关于地球化学的定义： 地球化学是研究地球（包括部分天体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学。 二．地球化学的基本问题 1、地球系统中元素的组成（质）2、元素的共生组合和赋存形式（量）3、元素的迁移和循环（动）4：地球的历史和演化（史） 三．地球化学研究思路 在地质作用过程中，在宏观地质体变化和形成的同时，亦伴有大量肉眼难以辨别的化学组成变化的微观踪迹，它们包含着重要的定性和定量的地质作用信息，应用现代化学分析测试手段，剖析这些微观踪迹，从而揭示宏观地质作用的奥秘。（一句话那就是“见微而知著”） 第一章 地球和太阳系的化学组成 第一节 地球的结构和组成 一．大陆地壳和大洋地壳的区别： 1.大洋地壳较薄，10-5公里，平均厚8公里；大陆地壳较厚，最厚可达70公里,平均厚33公里。(整个岩石圈也是大陆较厚，海洋较薄。海洋为50—60公里，大陆为100—200公里或更深。) 2.在元素的分配上，洋壳比陆壳贫硅和碱金属，但较富镁富铁。正是这种原因，大洋沉积物中富含Fe、Mn、Co、Ni等亲铁元素，它们是现代海洋中巨大的潜在资源。 二. 固体地球各圈层的化学成分特点 ○1地壳： O、Si、Al、Fe、Ca○2地幔： O、Mg、Si、Fe、Ca○3地核：Fe-Ni○4地球： Fe、O、Mg、Si、Ni 第二节 元素和核素的地壳丰度 一．概念 1.地球化学体系:按照地球化学的观点，我们把所要研究的对象看作是一个地球化学体系，每个地球化学体系都有一定的空间，都处于特定的物理化学状态（C,T,P等）并且有一定的时间联系。 2.丰度:表示元素在某地质体中（如地球，地壳，宇宙星体及某岩类，岩体等）的含量。 3.克拉克值：元素在地壳中的平均含量 4.质量克拉克值：若计算元素在地壳中的平均含量时以质量计算，则称为质量克拉克值。 5.原子克拉克值：以原子数之比表示的元素相对含量（即指某元素在某地质体中全部元素的原子总数中所含原子个数的百分数） 任意元素的原子克拉克值=某元素在某地质体中的相对原子数（用N表示）/所有元素相对原子数之和（用N表示） 6.浓度克拉克值：某元素在某地质体中的平均含量/元素克拉克值 二．克拉克值的变化规律：
元素周期表中的稀土元素性质解析
元素周期表是化学家们对元素进行分类和归纳的重要工具。在这个表中，稀土元素是一组特殊的元素，它们的性质独特而丰富。本文将对稀土元素的性质进行解析，探讨它们在科学研究和工业应用中的重要性。
稀土元素是指周期表中镧系和锕系两个连续的元素系列。它们的原子序数从57到71，以及90到103。稀土元素的共同特点是外层电子结构比较复杂，容易形成稳定的化合物。这也是为什么稀土元素在许多领域中都有广泛的应用。
首先，稀土元素在材料科学领域中扮演着重要的角色。由于稀土元素具有特殊的电子结构，它们可以形成多种不同的化合物，这些化合物具有特殊的物理和化学性质。例如，稀土元素可以用于制备高温超导材料，这些材料在低温下具有极低的电阻。此外，稀土元素还可以用于制备磁性材料，这些材料在磁场中表现出强磁性。因此，稀土元素在电子器件和磁性材料的制备中具有重要的应用价值。
其次，稀土元素在环境科学中也发挥着重要作用。稀土元素在地球化学循环中扮演着重要角色，它们可以作为地球化学指示物来研究地球的演化和环境变化。此外，稀土元素还可以用于环境污染的治理。例如，稀土元素可以用作催化剂，促进有害气体的转化和降解。因此，稀土元素在环境保护和治理中具有重要的应用潜力。
此外，稀土元素还在生物医学领域中发挥着重要作用。稀土元素可以用于制备生物标记物和荧光探针，用于生物分析和成像。例如，稀土元素可以用于制备荧光染料，这些染料在细胞和组织中具有较强的荧光信号，可以用于研究生物分子的定位和功能。此外，稀土元素还可以用于制备荧光探针，用于疾病的诊断和治疗。因此，稀土元素在生物医学研究和临床应用中具有广阔的前景。
最后，稀土元素还在冶金工业中发挥着重要作用。稀土元素可以用于制备高强度的合金材料，这些材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性。此外，稀土元素还可以用于改善金属的熔点和流动性，提高金属的冶炼和加工性能。因此，稀土元素在冶金工业中具有重要的应用价值。
《稀土元素化学》课程教学大纲
课程编号：010234
英文名称：Rare Earth Element Chemistry
一、课程说明
1. 课程类别
非学位选修课
2. 适应专业及课程性质
化学工程与技术（一级）、化学工程领域专业，选修
3. 课程目的
（1）我国稀土资源丰富，在稀土科技领域有领先的成果。本课程通过对稀土元素、矿物特点、稀土元素的配分规律、稀土矿的提取和分离工艺以点带面的介绍，在扩大学生稀土知识面的基础上，加强学生对稀土矿物及其加工、分析和应用能力的了解。
（2）为化学工程与技术（一级）各专业开设这门课程有助于学生开阔视野、 拓宽专业知识面、为毕业后从事相关技术工作奠定知识基础。
4. 学分与学时
学分2，学时30
5. 建议先修课程
无机化学、分析化学、矿物加工、分离工程
6. 推荐教材或参考书目
推荐教材：《稀土》 徐光宪等编著，冶金工业出版社，1995
参考书目：
（1）《风化壳淋积型稀土矿化工冶金》 池汝安、田君著，科学出版社，2006
（2）《稀土元素》 苏锵著 河南科学技术出版社 1993
（3）《稀土选矿与提取技术》 池汝安、王淀佐著，科学出版社，1996
7. 教学方法与手段
（1）运用多媒体教学手段授课，加强课堂信息量，使学生在有限的30 学时内尽可能多地学到稀土元素化学的基础知识与研究方法。
（2）以“研究性学习”教育理念来指导和组织本课程的教学，以学生为教学主体，激发学生的学习热情；学习新的一章前，布置该章的思考题促使学生读书自学来答题，学生带着问题来听课，老师讲课有的放矢，以具体稀土化合物的讲解来概括总结该大类化合物的共性与特征，介绍研究方法和研究现状；学完一章后，布置小论文题目，要求学生查阅一定数量的文献写出读书报告并将出色的报告在课堂上相互交流讨论，从而也培养学生阅读专业书刊主动获取知识的方法和习惯。
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 1S0 0(4f 14) Lu3+
Ce3+ 1(4f 1) 2F5/2 无 2F5/2 1(4f
13) Yb3+
Pr3+ 2(4f2) 3H4 黄绿 3H6 2(4f 12) Tm3+
Nd3+ 3(4f3) 4I9/2 红 4I15/2 3(4f 11) Er3+
Pm3+ 4(4f4) 5I4 粉红/淡黄 5I8 4(4f 10) Ho3+
Sm3+ 5(4f5) 6H5/2 淡黄 6H15/2 5(4f 9) Dy3+
Eu3+ 6(4f6) 7F0 浅红 7H6 6(4f 8) Tb3+
Gd3+ 7(4f 7) 8S7/2 无 8S7/2 7(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。稀土的正常价态是正三价，但对个别的稀土元素正好失去2个或4个电子可使4f轨道呈现出全空或半充满或全充满的稳定结构时，他们可能出现正二价或正四价其中四价的铈和二价的铕具有一定的稳定性，可在水溶液中纯在在稀土分离时可利用它们的氧化还原特性把他们的烟花或者还原形成不同的价态，其萃取性能相差较大的特点使他们分离
