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稀土元素的性质和用途

2023-12-221096次浏览

1、稀土元素的分组稀土元素是元素周期表中第ⅢB 族的 16 个元素总称,

即 LaLu 镧系元素(5771)和钇(Y,39)。

 根据文献资料,稀土元素的分组有以下两种:

 (1)二分组:即铈组和钇组

 ①铈组稀土(LaEu),用ΣCe 表示,称轻稀土(组)或铈族稀土(组)

 包括:镧(La)、鈰(Ce)、镨(Pr)、釹(Nd)、鉕(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu),共 7 个。

 ②钇组稀土(GdLu+Y),用ΣY 表示,称重稀土(组)或钇族稀土(组)

 包括:钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钇(Y),共 9 个。

 (2)三分组:由于研究对象与内容不同,通常有下面三种分法。

 ①轻稀土组:镧(La)、鈰(Ce)、镨(Pr)、釹(Nd)用 LREE 表示。

 ②中稀土组:钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho);或钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)。用 MREE 表示。

 ③重稀土组:铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu);或铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钇(Y),用HREE 表示。

 2、稀土的性质和用途

 (1) 稀土的性质

 稀土是典型的金属,银白色或灰色,金属光泽,硬度较大,导电性不良,具延展性。稀土元素化学性质活泼,其活泼性仅次于碱土金属。常温下,稀土金属需保存在煤油中。按稀土金属的活泼性次序排列,由镧一镥递减,即镧最活泼。   

 轻稀土金属燃点很低,如铈为 165℃,镨为 290℃,钕为 270℃,并在燃烧时放出大量的热。

 稀土能与许多元素化合。当和氧作用时,一般生成稳定性很高的 RE2O3 型氧化物,与水作用可放出氢气,与酸作用反应更激烈,但与碱几乎不发生反应。

 稀土及其合金具有大量吸氢的能力,如镧镍合金(LaNi5)是良好的储氢材料。

 (2)稀土的用途

 稀土最早的应用局限于汽灯纱罩、打火石、电弧碳棒、玻璃着色等。随着科学技术的发展人们逐渐认识了稀土的性质,使其应用领域日益广泛,用量逐渐扩大,以至成为现代工业的重要物质:

 ①冶金工业:稀土元素可作合金剂、还原剂、去硫脱氧剂等,在冶炼钢铁时加入少量稀土氧化物, 可净化钢铁中杂质,改变其物理化学性能;

 ②石油化工工业:催化裂化是炼油工业中重要的加工方法,原油直接蒸馏仅得 15%20%汽油,而稀土裂化取得的汽油可达原油的 80%,还可产出丙烯、丁烯等重要化工原料;

 ③玻璃陶瓷工业:稀土在玻璃陶瓷中的应用,近年发展较快。铈、镨、钕、铒等稀土可做玻璃的脱色剂和着色剂,制成的玻璃器具,具有透明度高,色彩鲜艳的特点;稀土在陶瓷制作中可作釉料,使陶瓷产品具有呈色均匀、光泽明亮、鲜艳柔和的特点。稀土还可制作特种陶瓷如热敏电阻器、光电陶瓷等;

 ④电气工业:钇、铽、铥等可制造最新式电子计算机中存储数码的记忆装置;铕、钇、钆、铽等稀土氧化物具有发光效率高、色彩鲜艳、稳定性好的特性,既是制造探照灯、弧光灯、电机等零件的重要原料,也是制造彩色电视机、高强度照明用红色荧光粉、投影电视白色荧光粉的荧光材料。在目前研究开发利用的超导领域,稀土也是重要的材料之一,如钇钡铜氧系、镧铜系超导材料离不开稀土;   

 ⑤原子能工业:钇具有中子俘获截面小比重轻,可做核反应堆的结构材料;而钐、铕、钆的中子俘获截面大,可做核反应堆的控制棒或停堆棒,还可做屏蔽材料。

 此外,稀土在农业、医药、轻纺、环保等领域也有广泛用途。(源于:地质杂记)



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