稀土元素資料匯總第一篇周期系ⅢB族中原子序數(shù)為21、39和57～71的17種化學(xué)元素的統(tǒng)稱。其中原子序數(shù)為57～71的15種化學(xué)元素又統(tǒng)稱為鑭系元素。稀土元素包括鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥。通常把鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪稱為輕稀土元素；釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔稱為重稀土元素。稀土元素是歷史遺留下來的名稱，通常把不溶于水的固體氧化物叫做土，而在18世紀(jì)，這17種元素都是很稀少的尚未被大量發(fā)現(xiàn)，因而得名為稀土元素?，F(xiàn)已查明，它們并不稀少，特別是中國的稀土資源十分豐富，有開采價(jià)值的儲(chǔ)量占世界第一位。從1794年芬蘭J加多林從瑞典斯德哥爾摩附近的于特比鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)釔開始，一直到1947年美國JA馬林斯基從鈾的裂變產(chǎn)物中分離出钷，共經(jīng)歷150多年。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物有250種以上，最重要的有氟碳鈰鑭礦[（Ce，La）FCO3]、獨(dú)居石[CePO4，Th3（PO4）4]、磷釔石（YPO4）、黑稀金礦[(Y，Ce，Ca)(Nb，Ta，Ti)2O6]、硅鈹釔礦（Y2FeBe2Si2O10）、褐簾石[（Ca，Ce）2(Al，F(xiàn)e)3Si3O12]、鈰硅石[（Ce，Y，Pr）2Si2O7·H2O]。第二篇稀土元素是鑭系元素系稀土類元素群的總稱，包含鈧Sc、釔Y及鑭系中的鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu、釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu，共17個(gè)元素。“稀土”一詞是十八世紀(jì)沿用下來的名稱，因?yàn)楫?dāng)時(shí)用于提取這類元素的礦物比較稀少，而且獲得的氧化物難以熔化，也難以溶于水，也很難分離，其外觀酷似“土壤”，而稱之為稀土。稀土元素分為“輕稀土元素”和“重稀土元素”：“輕稀土元素”指原子序數(shù)較小的鈧Sc、釔Y和鑭La、鈰Ce、鐠Pr、釹Nd、钷Pm、釤Sm、銪Eu?！爸叵⊥猎亍痹有驍?shù)比較大的釓Gd、鋱Tb、鏑Dy、鈥Ho、鉺Er、銩Tm、鐿Yb、镥Lu。二、稀土資源及儲(chǔ)備狀況由于稀土元素性質(zhì)活躍，使它成為親石元素，地殼中還沒有發(fā)現(xiàn)它的天然金屬無水或硫化物，最常見的是以復(fù)雜氧化物、含水或無水硅酸鹽、含水或無水磷酸鹽、磷硅酸鹽、氟碳酸鹽以及氟化物等形式存在。由于稀土元素的離子半徑、氧化態(tài)和所有其它元素都近似，因此在礦物中它們常與其它元素一起共生。我國稀土資源占世界稀土資源的80%，以氧化物(REO)計(jì)達(dá)3600萬噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量實(shí)際是1億噸。我國稀土資源分南北兩大塊。——北方：輕稀土資源，集中在包頭白云鄂博特等地，以后在四川冕寧又有發(fā)現(xiàn)。主要含鑭、鈰、鐠、釹和少量釤、銪、釓等元素；——南方：中重稀土資源，分布在江西、廣東、廣西、福建、湖南等省，以罕見的離子態(tài)賦存與花崗巖風(fēng)化殼層中，主要含釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔和鑭、釹等元素。我國的稀土工業(yè)也分為南北兩大生產(chǎn)體系。——北方以包鋼稀土高科公司和甘肅稀土公司為軸心，構(gòu)成了以包頭稀土資源為主，四川資源為輔的輕稀土產(chǎn)品生產(chǎn)體系。骨干企業(yè)有核工業(yè)202廠、包頭鹿西羅納稀土有限公司、包頭市和發(fā)稀土廠、包頭市稀土冶煉廠、哈爾濱稀土材料廠、四川稀土材料廠、四川什邡吉大化工廠、安寧河稀土冶煉廠等。主要產(chǎn)品有稀土精礦、稀土硅鐵合金、混合稀土化合物、富集物、混合金屬等。稀土精礦的生產(chǎn)能力和處理、加工能力達(dá)50000噸(REO—氧化物計(jì)算)?！戏揭陨虾＼S龍有色金屬有限公司為龍頭，構(gòu)成了以江西、廣東兩省離子型稀土資源為主的中重稀土生產(chǎn)體系。骨干企業(yè)有廣州珠江冶煉廠、廣東陽江稀土廠、江蘇新威集團(tuán)、江蘇溧陽方正稀土總廠、江陰加華稀土冶煉廠、江蘇江飛稀土冶煉廠、江西龍南稀土公司、江西尋烏稀土公司、江西省稀土公司、江西核工業(yè)713礦等。主要產(chǎn)品為各種高純單一稀土化合物和金屬、富集物、混合金屬和合金。分離總規(guī)模已超過10000噸，并開始大規(guī)模加工分離北方輕稀土原料。四、稀土元素的應(yīng)用范圍目前稀土元素的應(yīng)用蓬勃發(fā)展，已擴(kuò)展到科學(xué)技術(shù)的各個(gè)方面，尤其現(xiàn)代一些新型功能性材料的研制和應(yīng)用，稀土元素已成為不可缺少的原料。1、稀土元素在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用——農(nóng)業(yè)領(lǐng)域：目前發(fā)展有稀土農(nóng)學(xué)、稀土土壤學(xué)、稀土植物生理學(xué)、稀土衛(wèi)生毒理學(xué)和稀土微量分析學(xué)等學(xué)科。稀土作為植物的生長、生理調(diào)節(jié)劑，對農(nóng)作物具有增產(chǎn)、改善品質(zhì)和抗逆性三大特征；同時(shí)稀土屬低毒物質(zhì)，對人畜無害，對環(huán)境無污染；合理使用稀土，可使農(nóng)作物增強(qiáng)抗旱、抗?jié)澈涂沟狗芰?。?dāng)前我國農(nóng)田施用稀土面積達(dá)5000—7000萬畝/年，為國家增產(chǎn)糧、棉、豆、油、糖等6—8億公斤，直接經(jīng)濟(jì)效益為10—15億元，年消費(fèi)稀土1100—1200噸?！苯鸸I(yè)領(lǐng)域：稀土在冶金工業(yè)中應(yīng)用量很大，約占稀土總用量的1/3。稀土元素容易與氧和硫生成高熔點(diǎn)且在高溫下塑性很小的氧化物、硫化物以及硫氧化合物等，鋼水中加入稀土，可起脫硫脫氧改變夾雜物形態(tài)作用，改善鋼的常、低溫韌性、斷裂性、減少某些鋼的熱脆性并能改善加熱工性和焊接件的牢固性。稀土在鑄鐵中作為石墨球化劑、形核劑核對有害元素的控制劑，提高鑄件質(zhì)量，對鑄件的機(jī)械性能有很大改善，主要用于鋼錠模、軋錕、鑄管和異型件四個(gè)方面。在有色合金方面應(yīng)用，對以有色金屬為基的各種合金都有良好的作用，改善合金的物理和機(jī)械性能。應(yīng)用最多的使鋁、鎂、銅三個(gè)系列?！突ゎI(lǐng)域：稀土用于石油裂化工業(yè)中的稀土分子篩裂化催化劑，特點(diǎn)是活性高、選擇性好、汽油的生產(chǎn)率高。稀土在這方面的用量很大。——玻璃工業(yè)領(lǐng)域：稀土在玻璃工業(yè)中有三個(gè)應(yīng)用：玻璃著色、玻璃脫色和制備特種性能的玻璃。用于玻璃著色的稀土氧化物有釹(粉紅色并帶有紫色光澤)、鐠玻璃為綠色(制造濾光片)等；二氧化鈰可將玻璃中呈黃綠色的二價(jià)鐵氧化為三價(jià)而脫色，避免了過去使用砷氧化物的毒性，還可以加入氧化釹進(jìn)行物理脫色；稀土特種玻璃如鈰玻璃(防輻射玻璃)、鑭玻璃(光學(xué)玻璃)?！沾晒I(yè)領(lǐng)域：稀土可以加入陶瓷和瓷釉之中，減少釉和破裂并使其具有光澤。稀土更主要用做陶瓷的顏料，由于稀土元素有未充滿的4f電子，可以吸收或發(fā)射從紫外、可見到紅外光區(qū)不同波長的光，發(fā)射每種光區(qū)的范圍小，導(dǎo)致陶瓷的顏色更柔和、純正，色調(diào)新穎，光潔度好。如黃色、紫羅蘭色、綠色、桃紅色、橙色、棕色、黑色等。稀土氧化物可以制造耐高溫透明陶瓷(應(yīng)用于激光等領(lǐng)域)、耐高溫坩堝(冶金)?！姽庠垂I(yè)領(lǐng)域：稀土作為熒光燈的發(fā)光材料，是節(jié)能性的光源，特點(diǎn)是光效好、光色好、壽命長。比白熾燈可節(jié)電75—80%。2、稀土元素在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用——顯示器的發(fā)光材料：稀土元素中釔、銪是紅色熒光粉的主要原料，廣泛應(yīng)用于彩色電視機(jī)、計(jì)算機(jī)及各種顯示器。目前，我國年產(chǎn)彩電紅粉300—400噸，計(jì)算機(jī)顯示器紅粉50—100噸，以滿足國產(chǎn)3500萬支彩顯管和近百萬支顯示器的需求?！判圆牧希衡S、釤、鐠、鏑等是制造現(xiàn)代超級(jí)永磁材料的主要原料，其磁性高出普通永磁材料4—10倍，廣泛應(yīng)用于電視機(jī)、電聲、醫(yī)療設(shè)備、磁懸浮列車及軍事工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域。據(jù)專家預(yù)測，本世紀(jì)末此類材料產(chǎn)值將達(dá)到35億美元。我市南開大學(xué)研究開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的釹鐵硼永磁材料就屬此類，現(xiàn)正與肯達(dá)集團(tuán)合作進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化?！獌?chǔ)氫材料：稀土與過渡元素的金屬間化合物MMNi5(MM為混合稀土金屬)和LaNi5是優(yōu)良的吸氫材料，被稱為氫海綿。其最為成功的應(yīng)用是制造二次電池——金屬氫化物電池，即鎳氫電池。其等體積充電容量是目前廣泛使用的鎳鎘電池的2倍，充放電循環(huán)壽命和輸出電壓與鎳鎘電池一樣，但沒有了鎘污染。我市南開大學(xué)在儲(chǔ)氫材料研究開發(fā)上有很大優(yōu)勢，通過863項(xiàng)目，和平海灣公司已開始了鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化工作?！す獠牧希合⊥岭x子是固體激光材料和無機(jī)液體激光材料的最主要的激活劑，其中以摻Nd3+的激光材料研究得最多，除釔鋁石榴石(YAG)、鋁酸釔(YAP)玻璃等基質(zhì)外，高稀土濃度激光材料可能稱為特殊應(yīng)用的材料?！芴沾桑貉趸惒糠址€(wěn)定的氧化鎬是性能十分優(yōu)異的結(jié)構(gòu)陶瓷，可制作各種特殊用途的刀剪；可以制作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，因其具有高導(dǎo)熱、低膨脹系數(shù)、熱穩(wěn)定性能好、在1650℃下工作強(qiáng)度不降低，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)馬力大、省燃料等優(yōu)點(diǎn)?！呋瘎合⊥脸糜谥圃焓土鸦呋瘎┩猓瑥V泛應(yīng)用于很多化學(xué)反應(yīng)，如稀土氧化物L(fēng)aO3、Nd2O3和Sm2O3用于環(huán)己烷脫氫制苯，用LnCoO3代替鉑催化氧化氨制硝酸。并在合成異戊橡膠、順丁橡膠的生產(chǎn)中作為催化劑。汽車尾氣需要將CH、CO氧化，對NOX進(jìn)行還原處理，以解決目前城市空氣污染問題。稀土元素是汽車尾氣凈化催化劑的主要原料。我市化工研究院在這方面有很強(qiáng)的優(yōu)勢，可推動(dòng)形成一個(gè)汽車尾氣凈化器產(chǎn)品?！邷爻瑢?dǎo)材料：近幾年研究表明，許多單一稀土氧化物及其某些混合稀土氧化物是高溫超導(dǎo)材料的重要原料。一旦高溫超導(dǎo)材料進(jìn)入實(shí)用，整個(gè)世界將起翻天覆地的變化。目前，我國在稀土超導(dǎo)材料的成材研究方面取得了有意義的突破。第三篇目錄一、稀土元素的意義二、稀土元素的組成三、稀土元素的制備四、17種稀土元素名稱的由來及用途淺說一、稀土元素的意義稀土元素是從比較稀少的礦物中發(fā)現(xiàn)的，“土”原指不溶于水的物質(zhì)，故稱稀土。英文RareEarthElement(簡寫RE或R）。稀土家族是來自鑭系的15個(gè)元素，加上與鑭系相關(guān)密切的鈧和釔共17種元素。它們是：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧、釔。你若想用中文呼喚這個(gè)家族的某個(gè)成員，不用管那貼在一旁的“金”，直接喊邊上的“名”，包你八九不離十。稀土是一個(gè)神奇的家族。天然的稀土元素常常是結(jié)伴同行，人們必須想方設(shè)法才能把它們分離。人類在認(rèn)知稀土的早期，常常在得到某種稀土元素時(shí)，卻不知道還有別的“頑皮”的元素隱藏其中，或者無法將不愿分手的伙伴分開。比如“鑭”就是在“鈰”中發(fā)現(xiàn)的，它的名字“La”就是希臘語“隱藏”一詞的縮寫?！扮掆S”在希臘語中意為“雙生子”，“鐠釹”是在“鑭”中間發(fā)現(xiàn)的，而40年以后，它們才得以被分離成兩個(gè)元素，所以一個(gè)就叫“鐠”，另一個(gè)則取名“釹”。還有，“釤”是在“鐠釹”中發(fā)現(xiàn)的，“釓”又是在“釤”中發(fā)現(xiàn)的……。由于特殊的原子結(jié)構(gòu)，稀土家族的成員非常的活潑，且個(gè)個(gè)身手不凡，魔力無邊。它們與其他元素結(jié)合，便可組成品類繁多、功能千變?nèi)f化、用途各異的新型材料，且性能翻番提高，被稱作當(dāng)代的“工業(yè)味精”。如：在超音速飛機(jī)中應(yīng)用含稀土的АЦР1和ЖП207合金，可在400℃以下長期工作，它是現(xiàn)今高溫性能最好的合金之一，它的持久強(qiáng)度比一般鋁合金可提高1～2倍；鋼中加入稀土后，制成的薄料橫向沖擊韌性提高50%以上，耐腐蝕性能提高60%，而每噸鋼只要加稀土300克左右，作用十分顯著，真可謂四兩撥千斤；稀土添加在酸性紡織染料中，可以提高上染率、調(diào)整染料和纖維的親和力、提高染色牢度、改善纖維的色澤、外觀質(zhì)量及手感柔軟度、并可節(jié)約染料及減少環(huán)境污染和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等；稀土元素可以提高植物的葉綠素含量、增強(qiáng)光合作用、促進(jìn)根系的發(fā)育和對養(yǎng)分的吸收。還能促進(jìn)種子萌發(fā)、促進(jìn)幼苗生長，還具有使作物增強(qiáng)抗病、抗寒、抗旱的能力；用稀土钷作熱源，可為真空探測和人造衛(wèi)星提供輔助能量。钷電池可作為導(dǎo)彈制導(dǎo)儀器及鐘表的電源，此種電池體積小，能連續(xù)使用數(shù)年之久。在今天的世界上，無論是航天、航空、軍事等高科技領(lǐng)域，還是人們的日常生活用品，無論工業(yè)、農(nóng)牧業(yè)、還是化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)藥，稀土的應(yīng)用及其作用幾乎是無所不在，無所不能。二、稀土元素的組成稀土元素的組成（RareEarthElement）周期系ⅢB族中原子序數(shù)為21、39和57～71的17種化學(xué)元素的統(tǒng)稱。其中原子序數(shù)為57～71的15種化學(xué)元素又統(tǒng)稱為鑭系元素。稀土元素包括鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥。通常把鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪稱為輕稀土元素[1]；釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔稱為重稀土元素。稀土元素是歷史遺留下來的名稱，通常把不溶于水的固體氧化物叫做土，而在18世紀(jì)，這17種元素都是很稀少的尚未被大量發(fā)現(xiàn)，因而得名為稀土元素?，F(xiàn)已查明，它們并不稀少，特別是中國的稀土資源十分豐富，有開采價(jià)值的儲(chǔ)量占世界第一位。從1794年芬蘭J加多林從瑞典斯德哥爾摩附近的于特比鎮(zhèn)發(fā)現(xiàn)釔開始，一直到1947年美國JA馬林斯基從鈾的裂變產(chǎn)物中分離出钷，共經(jīng)歷150多年。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的稀土礦物有250種以上，最重要的有氟碳鈰鑭礦[（Ce，La）FCO3]、獨(dú)居石[CePO4，Th3（PO4）4]、磷釔石（YPO4）、黑稀金礦[(Y，Ce，Ca)(Nb，Ta，Ti)2O6]、硅鈹釔礦（Y2FeBe2Si2O10）、褐簾石[（Ca，Ce）2(Al，F(xiàn)e)3Si3O12]、鈰硅石[（Ce，Y，Pr）2Si2O7·H2O]。周期表中IIIB族鈧、釔和鑭系元素之總稱，包括鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Tb)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)。其中钷是人造放射性元素。在自然界中主要礦物有獨(dú)居石、鈰硅石、鈰鋁石、黑稀金礦和磷酸釔礦。因其天然豐度小，又以氧化物或含氧酸鹽礦物共生形式存在，故得名。他們都是很活潑的金屬，性質(zhì)極為相似，常見化合價(jià)+3，其水合離子大多有顏色，易形成穩(wěn)定的配化合物。溶劑萃取和離子交換是目前分離稀土的較好方法。鑭、鈰、鐠、釹等輕稀土金屬，由于熔點(diǎn)較低，在電解過程可呈熔融狀態(tài)在陰極上析出，故一般均采用電解法制取。可用氯化物和氟化物兩種鹽系，前者以稀土氯化物為原料加入電解槽，后者則以氧化物的形式加入。常用的氯化物體系為KCl-RECl3他們在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研中有廣泛的用途，在鋼鐵、鑄鐵和合金中加入少量稀土能大大改善性能。用稀土制得的磁性材料其磁性極強(qiáng)，用途廣泛。在化學(xué)工業(yè)中廣泛用作催化劑。稀土氧化物是重要的發(fā)光材料、激光材料。三、稀土元素的制備稀土元素的制備是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，首先利用化學(xué)處理從氟碳鈰鑭礦或獨(dú)居石中獲得稀土氯化物或氧化物的混合物，然后再進(jìn)行單一稀土元素的分離和提取，方法有：①溶劑萃取法。利用稀土元素在水和有機(jī)溶劑中分配的不同，將稀土的鹽類與有機(jī)相及水相多次接觸，不斷地進(jìn)行再分配而將它們一一分離，此法具有規(guī)模大和連續(xù)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)。②離子交換法。利用稀土元素與離子交換劑結(jié)合的穩(wěn)定程度不同將它們一一分離。這是分離某些高純的稀土元素最有效的方法。此法的缺點(diǎn)是規(guī)模小，生產(chǎn)周期長。稀土金屬的制備方法有：①金屬熱還原法。常用鈣、鋰、鈉、鎂等金屬做還原劑，還原稀土金屬的鹵化物。②熔鹽電解法。可電解稀土鹵化物與堿金屬、堿土金屬鹵化物的熔鹽。進(jìn)一步純制可采用真空熔煉法、真空蒸餾法、電遷移法和區(qū)域熔煉法。稀土元素的早期應(yīng)用只限于混合稀土金屬與鐵形成合金制打火石，硝酸鈰用于浸泡汽油燈紗罩。后來用途大為開拓，在煉鋼中用作脫氧劑和脫硫劑，用于鑄造球墨鑄鐵。在玻璃工業(yè)中用作拋光粉以及玻璃脫色和玻璃著色，用于制彩色陶瓷器皿。稀土-鈷硬磁材料具有高剩磁、高矯頑力等優(yōu)點(diǎn)。稀土氧化物用作彩色電視熒光粉、日光燈用三基色熒光粉以及激光材料。稀土氯化物用于制造微球分子篩，用于石油催化裂化的催化劑等。四、17種稀土元素名稱的由來及用途淺說鑭(La)“鑭”這個(gè)元素是1839年被命名的，當(dāng)時(shí)有個(gè)叫“莫桑德”的瑞典人發(fā)現(xiàn)鈰土中含有其它元素，他借用希臘語中“隱藏”一詞把這種元素取名為“鑭”。從此，鑭便登上了歷史舞臺(tái)。鑭的應(yīng)用非常廣泛，如應(yīng)用于壓電材料、電熱材料、熱電材料、磁阻材料、發(fā)光材料（蘭粉）、貯氫材料、光學(xué)玻璃、激光材料、各種合金材料等。她也應(yīng)用到制備許多有機(jī)化工產(chǎn)品的催化劑中，光轉(zhuǎn)換農(nóng)用薄膜也用到鑭，在國外，科學(xué)家把鑭對作物的作用賦與“超級(jí)鈣”的美稱。鈰（Ce）“鈰”這個(gè)元素是由德國人克勞普羅斯，瑞典人烏斯伯齊力、希生格爾于1803年發(fā)現(xiàn)并命名的，以紀(jì)念1801年發(fā)現(xiàn)的小行星——谷神星。鈰廣泛應(yīng)用于（1）鈰作為玻璃添加劑，能吸收紫外線與紅外線，現(xiàn)已被大量應(yīng)用于汽車玻璃。不僅能防紫外線，還可降低車內(nèi)溫度，從而節(jié)約空調(diào)用電。從1997年起，日本汽車玻璃全加入氧化鈰，1996年用于汽車玻璃的氧化鈰至少有2000噸，美國約一千多噸。（2）目前正將鈰應(yīng)用到汽車尾氣凈化催化劑中，可有效防止大量汽車廢氣排到空氣中。美國在這方面的消費(fèi)量占稀土總消費(fèi)量的三分之一強(qiáng)。（3）硫化鈰可以取代鉛、鎘等對環(huán)境和人類有害的金屬應(yīng)用到顏料中，可對塑料著色，也可用于涂料、油墨和紙張等行業(yè)。目前領(lǐng)先的是法國羅納普朗克公司。（4）Ce:LiSAF激光系統(tǒng)是美國研制出來的固體激光器，通過監(jiān)測色氨酸濃度可用于探查生物武器，還可用于醫(yī)學(xué)。鈰應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，幾乎所有的稀土應(yīng)用領(lǐng)域中都含有鈰。如拋光粉、儲(chǔ)氫材料、熱電材料、鈰鎢電極、陶瓷電容器、壓電陶瓷、鈰碳化硅磨料、燃料電池原料、汽油催化劑、某些永磁材料、各種合金鋼及有色金屬等。鐠(Pr)大約160年前，瑞典人莫桑德從鑭中發(fā)現(xiàn)了一種新的元素，但它不是單一元素，莫桑德發(fā)現(xiàn)這種元素的性質(zhì)與鑭非常相似，便將其定名為“鐠釹”?！扮掆S”希臘語為“雙生子”之意。大約又過了40多年，也就是發(fā)明汽燈紗罩的1885年，奧地利人韋爾斯巴赫成功地從“鐠釹”中分離出了兩個(gè)元素，一個(gè)取名為“釹”，另一個(gè)則命名為“鐠”。這種“雙生子”被分隔開了，鐠元素也有了自己施展才華的廣闊天地。鐠是用量較大的稀土元素，其主要用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。（1）鐠被廣泛應(yīng)用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其與陶瓷釉混合制成色釉，也可單獨(dú)作釉下顏料，制成的顏料呈淡黃色，色調(diào)純正、淡雅。（2）用于制造永磁體。選用廉價(jià)的鐠釹金屬代替純釹金屬制造永磁材料，其抗氧性能和機(jī)械性能明顯提高，可加工成各種形狀的磁體。廣泛應(yīng)用于各類電子器件和馬達(dá)上。（3）用于石油催化裂化。以鐠釹富集物的形式加入Y型沸石分子篩中制備石油裂化催化劑，可提高催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性。我國70年代開始投入工業(yè)使用，用量不斷增大。（4）鐠還可用于磨料拋光。另外，鐠在光纖領(lǐng)域的用途也越來越廣。釹(Nd)伴隨著鐠元素的誕生，釹元素也應(yīng)運(yùn)而生，釹元素的到來活躍了稀土領(lǐng)域，在稀土領(lǐng)域中扮演著重要角色，并且左右著稀土市場。釹元素憑借其在稀土領(lǐng)域中的獨(dú)特地位，多年來成為市場關(guān)注的熱點(diǎn)。金屬釹的最大用戶是釹鐵硼永磁材料。釹鐵硼永磁體的問世，為稀土高科技領(lǐng)域注入了新的生機(jī)與活力。釹鐵硼磁體磁能積高，被稱作當(dāng)代“永磁之王”，以其優(yōu)異的性能廣泛用于電子、機(jī)械等行業(yè)。阿爾法磁譜儀的研制成功，標(biāo)志著我國釹鐵硼磁體的各項(xiàng)磁性能已跨入世界一流水平。釹還應(yīng)用于有色金屬材料。在鎂或鋁合金中添加1.5～2.5%釹，可提高合金的高溫性能、氣密性和耐腐蝕性，廣泛用作航空航天材料。另外，摻釹的釔鋁石榴石產(chǎn)生短波激光束，在工業(yè)上廣泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在醫(yī)療上，摻釹釔鋁石榴石激光器代替手術(shù)刀用于摘除手術(shù)或消毒創(chuàng)傷口。釹也用于玻璃和陶瓷材料的著色以及橡膠制品的添加劑。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，稀土科技領(lǐng)域的拓展和延伸，釹元素將會(huì)有更廣闊的利用空間。钷(Pm)1947年，馬林斯基（J.A.Marinsky）、格倫丹寧（L.E.Glendenin）和科里爾（C.E.Coryell）從原子能反應(yīng)堆用過的鈾燃料中成功地分離出61號(hào)元素，用希臘神話中的神名普羅米修斯（Prometheus）命名為钷（Promethium）。钷為核反應(yīng)堆生產(chǎn)的人造放射性元素。钷的主要用途有（1）可作熱源。為真空探測和人造衛(wèi)星提供輔助能量。（2）Pm147放出能量低的β射線，用于制造钷電池。作為導(dǎo)彈制導(dǎo)儀器及鐘表的電源。此種電池體積小，能連續(xù)使用數(shù)年之久。此外，钷還用于便攜式X-射線儀、制備熒光粉、度量厚度以及航標(biāo)燈中。釤（Sm）1879年，波依斯包德萊從鈮釔礦得到的“鐠釹”中發(fā)現(xiàn)了新的稀土元素，并根據(jù)這種礦石的名稱命名為釤。釤呈淺黃色，是做釤鈷系永磁體的原料，釤鈷磁體是最早得到工業(yè)應(yīng)用的稀土磁體。這種永磁體有SmCo5系和Sm2Co17系兩類。70年代前期發(fā)明了SmCo5系，后期發(fā)明了Sm2Co17系。現(xiàn)在是以后者的需求為主。釤鈷磁體所用的氧化釤的純度不需太高，從成本方面考慮，主要使用95%左右的產(chǎn)品。此外，氧化釤還用于陶瓷電容器和催化劑方面。另外，釤還具有核性質(zhì)，可用作原子能反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料，屏敝材料和控制材料，使核裂變產(chǎn)生巨大的能量得以安全利用。銪（Eu）1901年，德馬凱（Eugene-AntoleDemarcay）從“釤”中發(fā)現(xiàn)了新元素，取名為銪（Europium）。這大概是根據(jù)歐洲（Europe）一詞命名的。氧化銪大部分用于熒光粉。Eu3+用于紅色熒光粉的激活劑，Eu2+用于藍(lán)色熒光粉?，F(xiàn)在Y2O2S:Eu3+是發(fā)光效率、涂敷穩(wěn)定性、回收成本等最好的熒光粉。再加上對提高發(fā)光效率和對比度等技術(shù)的改進(jìn)，故正在被廣泛應(yīng)用。近年氧化銪還用于新型X射線醫(yī)療診斷系統(tǒng)的受激發(fā)射熒光粉。氧化銪還可用于制造有色鏡片和光學(xué)濾光片，用于磁泡貯存器件，在原子反應(yīng)堆的控制材料、屏敝材料和結(jié)構(gòu)材料中也能一展身手。釓(Gd)1880年，瑞士的馬里格納克（G.deMarignac）將“釤”分離成兩個(gè)元素，其中一個(gè)由索里特證實(shí)是釤元素，另一個(gè)元素得到波依斯包德萊的研究確認(rèn)，1886年，馬里格納克為了紀(jì)念釔元素的發(fā)現(xiàn)者研究稀土的先驅(qū)荷蘭化學(xué)家加多林（GadoLinium），將這個(gè)新元素命名為釓。釓在現(xiàn)代技革新中將起重要作用。它的主要用途有：（1）其水溶性順磁絡(luò)合物在醫(yī)療上可提高人體的核磁共振（NMR）成像信號(hào)。（2）其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射線熒光屏的基質(zhì)柵網(wǎng)。（3）在釓鎵石榴石中的釓對于磁泡記憶存儲(chǔ)器是理想的單基片。（4）在無Camot循環(huán)限制時(shí)，可用作固態(tài)磁致冷介質(zhì)。（5）用作控制核電站的連鎖反應(yīng)級(jí)別的抑制劑，以保證核反應(yīng)的安全。（6）用作釤鈷磁體的添加劑，以保證性能不隨溫度而變化。另外，氧化釓與鑭一起使用，有助于玻璃化區(qū)域的變化和提高玻璃的熱穩(wěn)定性。氧化釓還可用于制造電容器、x射線增感屏。在世界上目前正在努力開發(fā)釓及其合金在磁致冷方面的應(yīng)用，現(xiàn)已取得突破性進(jìn)展，室溫下采用超導(dǎo)磁體、金屬釓或其合金為致冷介質(zhì)的磁冰箱已經(jīng)問世。鋱(Tb)1843年瑞典的莫桑德（KarlG.Mosander）通過對釔土的研究，發(fā)現(xiàn)鋱?jiān)兀═erbium）。鋱的應(yīng)用大多涉及高技術(shù)領(lǐng)域，是技術(shù)密集、知識(shí)密集型的尖端項(xiàng)目，又是具有顯著經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目，有著誘人的發(fā)展前景。主要應(yīng)用領(lǐng)域有：（1）熒光粉用于三基色熒光粉中的綠粉的激活劑，如鋱激活的磷酸鹽基質(zhì)、鋱激活的硅酸鹽基質(zhì)、鋱激活的鈰鎂鋁酸鹽基質(zhì)，在激發(fā)狀態(tài)下均發(fā)出綠色光。（2）磁光貯存材料，近年來鋱系磁光材料已達(dá)到大量生產(chǎn)的規(guī)模，用Tb-Fe非晶態(tài)薄膜研制的磁光光盤，作計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件，存儲(chǔ)能力提高10～15倍。（3）磁光玻璃，含鋱的法拉第旋光玻璃是制造在激光技術(shù)中廣泛應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)器、隔離器和環(huán)形器的關(guān)鍵材料。特別是鋱鏑鐵磁致伸縮合金（TerFenol）的開發(fā)研制，更是開辟了鋱的新用途，Terfenol是70年代才發(fā)現(xiàn)的新型材料，該合金中有一半成份為鋱和鏑，有時(shí)加入鈥，其余為鐵，該合金由美國依阿華州阿姆斯實(shí)驗(yàn)室首先研制，當(dāng)Terfenol置于一個(gè)磁場中時(shí)，其尺寸的變化比一般磁性材料變化大，這種變化可以使一些精密機(jī)械運(yùn)動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)。鋱鏑鐵開始主要用于聲納，目前已廣泛應(yīng)用于多種領(lǐng)域，從燃料噴射系統(tǒng)、液體閥門控制、微定位到機(jī)械致動(dòng)器、太空望遠(yuǎn)鏡的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和飛機(jī)機(jī)翼調(diào)節(jié)器等領(lǐng)域。鏑（Dy）1886年，法國人波依斯包德萊成功地將鈥分離成兩個(gè)元素，一個(gè)仍稱為鈥，而另一個(gè)根據(jù)從鈥中“難以得到”的意思取名為鏑（dysprosium）。鏑目前在許多高技術(shù)領(lǐng)域起著越來越重要的作用，鏑的最主要用途是（1）作為釹鐵硼系永磁體的添加劑使用，在這種磁體中添加2~3%左右的鏑，可提高其矯頑力，過去鏑的需求量不大，但隨著釹鐵硼磁體需求的增加，它成為必要的添加元素，品位必須在95～99.9%左右，需求也在迅速增加。（2）鏑用作熒光粉激活劑，三價(jià)鏑是一種有前途的單發(fā)光中心三基色發(fā)光材料的激活離子，它主要由兩個(gè)發(fā)射帶組成，一為黃光發(fā)射，另一為藍(lán)光發(fā)射，摻鏑的發(fā)光材料可作為三基色熒光粉。（3）鏑是制備大磁致伸縮合金鋱鏑鐵（Terfenol）合金的必要的金屬原料，能使一些機(jī)械運(yùn)動(dòng)的精密活動(dòng)得以實(shí)現(xiàn)。（4）鏑金屬可用做磁光存貯材料，具有較高的記錄速度和讀數(shù)敏感度。（5）用于鏑燈的制備，在鏑燈中采用的工作物質(zhì)是碘化鏑，這種燈具有亮度大、顏色好、色溫高、體積小、電弧穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已用于電影、印刷等照明光源。（6）由于鏑元素具有中子俘獲截面積大的特性，在原子能工業(yè)中用來測定中子能譜或做中子吸收劑。（7）Dy3Al5O12還可用作磁致冷用磁性工作物質(zhì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鏑的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)不斷的拓展和延伸。鈥(Ho)十九世紀(jì)后半葉，由于光譜分析法的發(fā)現(xiàn)和元素周期表的發(fā)表，再加上稀土元素電化學(xué)分離工藝的進(jìn)展，更加促進(jìn)了新的稀土元素的發(fā)現(xiàn)。1879年，瑞典人克利夫發(fā)現(xiàn)了鈥元素并以瑞典首都斯德哥爾摩地名命名為鈥（holmium）。鈥的應(yīng)用領(lǐng)域目前還有待于進(jìn)一步開發(fā)，用量不是很大，最近，包鋼稀土研究院采用高溫高真空蒸餾提純技術(shù)，研制出非稀土雜質(zhì)含量很低的高純金屬鈥Ho/ΣRE>99.9%。目前鈥的主要用途有：用作金屬鹵素?zé)籼砑觿?，金屬鹵素?zé)羰且环N氣體放電燈，它是在高壓汞燈基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其特點(diǎn)是在燈泡里充有各種不同的稀土鹵化物。目前主要使用的是稀土碘化物，在氣體放電時(shí)發(fā)出不同的譜線光色。在鈥燈中采用的工作物質(zhì)是碘化鈥，在電弧區(qū)可以獲得較高的金屬原子濃度，從而大大提高了輻射效能。（2）鈥可以用作釔鐵或釔鋁石榴石的添加劑；（3）摻鈥的釔鋁石榴石（Ho:YAG）可發(fā)射2μm激光，人體組織對2μm激光吸收率高，幾乎比Hd:YAG高3個(gè)數(shù)量級(jí)。所以用Ho:YAG激光器進(jìn)行醫(yī)療手術(shù)時(shí)，不但可以提高手術(shù)效率和精度，而且可使熱損傷區(qū)域減至更小。鈥晶體產(chǎn)生的自由光束可消除脂肪而不會(huì)產(chǎn)生過大的熱量，從而減少對健康組織產(chǎn)生的熱損傷，據(jù)報(bào)道美國用鈥激光治療青光眼，可以減少患者手術(shù)的痛苦。我國2μm激光晶體的水平已達(dá)到國際水平，應(yīng)大力開發(fā)生產(chǎn)這種激光晶體。（4）在磁致伸縮合金Terfenol-D中，也可以加入少量的鈥，從而降低合金飽和磁化所需的外場。（5）另外用摻鈥的光纖可以制作光纖激光器、光纖放大器、光纖傳感器等等光通訊器件在光纖通信迅猛的今天將發(fā)揮更重要的作用。鉺（Er）1843年，瑞典的莫桑德發(fā)現(xiàn)了鉺元素（Erbium）。鉺的光學(xué)性質(zhì)非常突出，一直是人們關(guān)注的問題：（1）Er3+在1550nm處的光發(fā)射具有特殊意義，因?yàn)樵摬ㄩL正好位于光纖通訊的光學(xué)纖維的最低損失，鉺離子（Er3+）受到波長980nm、1480nm的光激發(fā)后，從基態(tài)4I15/2躍遷至高能態(tài)4I13/2，當(dāng)處于高能態(tài)的Er3+再躍遷回至基態(tài)時(shí)發(fā)射出1550nm波長的光，石英光纖可傳送各種不同波長的光，但不同的光光衰率不同，1550nm頻帶的光在石英光纖中傳輸時(shí)光衰減率最低（0.15分貝/公里），幾乎為下限極限衰減率。因此，光纖通信在1550nm處作信號(hào)光時(shí)，光損失最小。這樣，如果把適當(dāng)濃度的鉺摻入合適的基質(zhì)中，可依據(jù)激光原理作用，放大器能夠補(bǔ)償通訊系統(tǒng)中的損耗，因此在需要放大波長1550nm光信號(hào)的電訊網(wǎng)絡(luò)中，摻鉺光纖放大器是必不可少的光學(xué)器件，目前摻鉺的二氧化硅纖維放大器已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。據(jù)報(bào)道，為避免無用的吸收，光纖中鉺的摻雜量幾十至幾百ppm。光纖通信的迅猛發(fā)展，將開辟鉺的應(yīng)用新領(lǐng)域。（2）另外摻鉺的激光晶體及其輸出的1730nm激光和1550nm激光對人的眼睛安全，大氣傳輸性能較好，對戰(zhàn)場的硝煙穿透能力較強(qiáng)，保密性好，不易被敵人探測，照射軍事目標(biāo)的對比度較大，已制成軍事上用的對人眼安全的便攜式激光測距儀。（3）Er3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，是目前輸出脈沖能量最大，輸出功率最高的固體激光材料。（4）Er3+還可做稀土上轉(zhuǎn)換激光材料的激活離子。（5）另外鉺也可應(yīng)用于眼鏡片玻璃、結(jié)晶玻璃的脫色和著色等。銩（Tm）銩元素是1879年瑞典的克利夫發(fā)現(xiàn)的，并以斯堪迪那維亞（Scandinavia）的舊名Thule命名為銩（Thulium）。銩的主要用途有以下幾個(gè)方面：（1）銩用作醫(yī)用輕便X光機(jī)射線源，銩在核反應(yīng)堆內(nèi)輻照后產(chǎn)生一種能發(fā)射X射線的同位素，可用來制造便攜式血液輻照儀上，這種輻射儀能使銩-169受到高中子束的作用轉(zhuǎn)變?yōu)殇A-170，放射出X射線照射血液并使白血細(xì)胞下降，而正是這些白細(xì)胞引起器官移植排異反應(yīng)的，從而減少器官的早期排異反應(yīng)。（2）銩元素還可以應(yīng)用于臨床診斷和治療腫瘤，因?yàn)樗鼘δ[瘤組織具有較高親合性，重稀土比輕稀土親合性更大，尤其以銩元素的親合力最大。（3）銩在X射線增感屏用熒光粉中做激活劑LaOBr:Br（藍(lán)色），達(dá)到增強(qiáng)光學(xué)靈敏度，因而降低了X射線對人的照射和危害，與以前鎢酸鈣增感屏相比可降低X射線劑量50%，這在醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有重要現(xiàn)實(shí)的意義。（4）銩還可在新型照明光源金屬鹵素?zé)糇鎏砑觿?。?）Tm3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，這是目前輸出脈沖量最大，輸出功率最高的固體激光材料。Tm3+也可做稀土上轉(zhuǎn)換激光材料的激活離子。鐿（Yb）1878年，查爾斯（JeanCharles）和馬利格納克（G.deMarignac）在“鉺”中發(fā)現(xiàn)了新的稀土元素，這個(gè)元素由伊特必（Ytterby）命名為鐿（Ytterbium）。鐿的主要用途有（1）作熱屏蔽涂層材料。鐿能明顯地改善電沉積鋅層的耐蝕性，而且含鐿鍍層比不含鐿鍍層晶粒細(xì)小，均勻致密。（2）作磁致伸縮材料。這種材料具有超磁致伸縮性即在磁場中膨脹的特性。該合金主要由鐿/鐵氧體合金及鏑/鐵氧體合金構(gòu)成，并加入一定比例的錳，以便產(chǎn)生超磁致伸縮性。（3）用于測定壓力的鐿元件，試驗(yàn)證明，鐿元件在標(biāo)定的壓力范圍內(nèi)靈敏度高，同時(shí)為鐿在壓力測定應(yīng)用方面開辟了一個(gè)新途徑。（4）磨牙空洞的樹脂基填料，以替換過去普遍使用銀汞合金。（5）日本學(xué)者成功地完成了摻鐿釓鎵石榴石埋置線路波導(dǎo)激光器的制備工作，這一工作的完成對激光技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展很有意義。另外，鐿還用于熒光粉激活劑、無線電陶瓷、電子計(jì)算機(jī)記憶元件（磁泡）添加劑、和玻璃纖維助熔劑以及光學(xué)玻璃添加劑等。镥（Lu）1907年，韋爾斯巴赫和尤貝恩（G.Urbain）各自進(jìn)行研究，用不同的分離方法從“鐿”中又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新元素，韋爾斯巴赫把這個(gè)元素取名為Cp(Cassiopeium)，尤貝恩根據(jù)巴黎的舊名lutece將其命名為Lu(Lutetium)。后來發(fā)現(xiàn)Cp和Lu是同一元素，便統(tǒng)一稱為镥。镥的主要用途有（1）制造某些特殊合金。例如镥鋁合金可用于中子活化分析。（2）穩(wěn)定的镥核素在石油裂化、烷基化、氫化和聚合反應(yīng)中起催化作用。（3）釔鐵或釔鋁石榴石的添加元素，改善某些性能。（4）磁泡貯存器的原料。（5）一種復(fù)合功能晶體摻镥四硼酸鋁釔釹，屬于鹽溶液冷卻生長晶體的技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)證明，摻镥NYAB晶體在光學(xué)均勻性和激光性能方面均優(yōu)于NYAB晶體。（6）經(jīng)國外有關(guān)部門研究發(fā)現(xiàn)，镥在電致變色顯示和低維分子半導(dǎo)體中具有潛在的用途。此外，镥還用于能源電池技術(shù)以及熒光粉的激活劑等。釔(Y)1788年，一位以研究化學(xué)和礦物學(xué)、收集礦石的業(yè)余愛好者瑞典軍官卡爾·阿雷尼烏斯（KarlArrhenius）在斯德哥爾摩灣外的伊特必村（Ytterby），發(fā)現(xiàn)了外觀象瀝青和煤一樣的黑色礦物，按當(dāng)?shù)氐牡孛麨橐撂乇氐V（Ytterbite）。1794年芬蘭化學(xué)家約翰·加多林分析了這種伊特必礦樣品。發(fā)現(xiàn)其中除鈹、硅、鐵的氧化物外，還含有約38%的未知元素的氧化物棗“新土”。1797年，瑞典化學(xué)家?？素惛瘢ˋndersGustafEkeberg）確認(rèn)了這種“新土”，命名為釔土（Yttria,釔的氧化物之意）。釔是一種用途廣泛的金屬，主要用途有:（1）鋼鐵及有色合金的添加劑。FeCr合金通常含0.5-4%釔，釔能夠增強(qiáng)這些不銹鋼的抗氧化性和延展性；MB26合金中添加適量的富釔混合稀土后，合金的綜合性能得到明顯的改善，可以替代部分中強(qiáng)鋁合金用于飛機(jī)的受力構(gòu)件上；在Al-Zr合金中加入少量富釔稀土，可提高合金導(dǎo)電率；該合金已為國內(nèi)大多數(shù)電線廠采用；在銅合金中加入釔，提高了導(dǎo)電性和機(jī)械強(qiáng)度。（2）含釔6%和鋁2%的氮化硅陶瓷材料，可用來研制發(fā)動(dòng)機(jī)部件。（3）用功率400瓦的釹釔鋁石榴石激光束來對大型構(gòu)件進(jìn)行鉆孔、切削和焊接等機(jī)械加工。（4）由Y-Al石榴石單晶片構(gòu)成的電子顯微鏡熒光屏，熒光亮度高，對散射光的吸收低，抗高溫和抗機(jī)械磨損性能好。（5）含釔達(dá)90%的高釔結(jié)構(gòu)合金，可以應(yīng)用于航空和其它要求低密度和高熔點(diǎn)的場合。（6）目前倍受人們關(guān)注的摻釔SrZrO3高溫質(zhì)子傳導(dǎo)材料，對燃料電池、電解池和要求氫溶解度高的氣敏元件的生產(chǎn)具有重要的意義。此外，釔還用于耐高溫噴涂材料、原子能反應(yīng)堆燃料的稀釋劑、永磁材料添加劑以及電子工業(yè)中作吸氣劑等。鈧(Sc)1879年，瑞典的化學(xué)教授尼爾森（L.F.Nilson,1840~1899）和克萊夫（P.T.Cleve,1840~1905）差不多同時(shí)在稀有的礦物硅鈹釔礦和黑稀金礦中找到了一種新元素。他們給這一元素定名為“Scandium”（鈧），鈧就是門捷列夫當(dāng)初所預(yù)言的“類硼”元素。他們的發(fā)現(xiàn)再次證明了元素周期律的正確性和門捷列夫的遠(yuǎn)見卓識(shí)。鈧比起釔和鑭系元素來，由于離子半徑特別小，氫氧化物的堿性也特別弱，因此，鈧和稀土元素混在一起時(shí)，用氨（或極稀的堿）處理，鈧將首先析出，故應(yīng)用“分級(jí)沉淀”法可比較容易地把它從稀土元素中分離出來。另一種方法是利用硝酸鹽的分極分解進(jìn)行分離，由于硝酸鈧最容易分解，從而達(dá)到分離的目的。用電解的方法可制得金屬鈧，在煉鈧時(shí)將ScCl3、KCl、LiCl共熔，以熔融的鋅為陰極電解之，使鈧在鋅極上析出，然后將鋅蒸去可得金屬鈧。另外，在加工礦石生產(chǎn)鈾、釷和鑭系元素時(shí)易回收鈧。鎢、錫礦中綜合回收伴生的鈧也是鈧的重要來源之一。鈧在化合物中主要呈3價(jià)態(tài)，在空氣中容易氧化成Sc2O3而失去金屬光澤變成暗灰色。鈧能與熱水作用放出氫，也易溶于酸，是一種強(qiáng)還原劑。鈧的氧化物及氫氧化物只顯堿性，但其鹽灰?guī)缀醪荒芩狻ｂ偟穆然餅榘咨Y(jié)晶，易溶于水并能在空氣中潮解。在冶金工業(yè)中，鈧常用于制造合金（合金的添加劑），以改善合金的強(qiáng)度、硬度和耐熱和性能。如，在鐵水中加入少量的鈧，可顯著改善鑄鐵的性能，少量的鈧加入鋁中，可改善其強(qiáng)度和耐熱性。在電子工業(yè)中，鈧可用作各種半導(dǎo)體器件，如鈧的亞硫酸鹽在半導(dǎo)體中的應(yīng)用已引起了國內(nèi)外的注意，含鈧的鐵氧體在計(jì)算機(jī)磁芯中也頗有前途。在化學(xué)工業(yè)上，用鈧化合物作酒精脫氫及脫水劑，生產(chǎn)乙烯和用廢鹽酸生產(chǎn)氯時(shí)的高效催化劑。在玻璃工業(yè)中，可以制造含鈧的特種玻璃。在電光源工業(yè)中，含鈧和鈉制成的鈧鈉燈，具有效率高和光色正的優(yōu)點(diǎn)。自然界中鈧均以45Sc形式存在，另外，鈧還有9種放射性同位素，即40～44Sc和46～49Sc。其中，46Sc作為示蹤劑，已在化工、冶金及海洋學(xué)等方面使用。在醫(yī)學(xué)上，國外還有人研究用46Sc來醫(yī)治癌癥。鈧的性質(zhì)及用途。第四篇稀土金屬(rareearthmetals)又稱稀土元素，是元素周期表ⅢB族中鈧、釔、鑭系17種元素的總稱，常用R或RE表示。它們的名稱和化學(xué)符號(hào)是鈧(Sc)、釔(Y)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)。它們的原子序數(shù)是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。在目前已探明的稀土儲(chǔ)量中，中國第一，約占世界總儲(chǔ)量21000萬噸的43％，獨(dú)聯(lián)體達(dá)4000萬噸，占世界儲(chǔ)量的19.5％，位居第二，美國為2700萬噸，占世界12.86％，位居第三。其次巴西、澳大利亞、越南、加拿大和印度等國的擁有量也相當(dāng)可觀。目前中國控制世界稀土市場98%的份額。稀土一詞是歷史遺留下來的名稱。稀土元素是從18世紀(jì)末葉開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)人們常把不溶于水的固體氧化物稱為土。稀土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來的，又很稀少，因而得名為稀土。通常把鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪稱為輕稀土或鈰組稀土；把釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥釔稱為重稀土或釔組稀土。也有的根據(jù)稀土元素物理化學(xué)性質(zhì)的相似性和差異性，除鈧之外(有的將鈧劃歸稀散元素)，劃分成三組，即輕稀土組為鑭、鈰、鐠、釹、钷；中稀土組為釤、銪、釓、鋱、鏑；重稀土組為鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔。這些稀土元素的發(fā)現(xiàn)，從1794年芬蘭人加多林(J.Gadolin)分離出釔到1947年美國人馬林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，歷時(shí)150多年。其中大部分稀土元素是歐洲的一些礦物學(xué)家、化學(xué)家、冶金學(xué)家等發(fā)現(xiàn)制取的。钷是美國人馬林斯基、格蘭德寧(L.E.Glendenin)和科列爾(C.D.Coryell)用離子交換分離，在鈾裂變產(chǎn)物的稀土元素中獲得的。過去認(rèn)為自然界中不存在钷，直到1965年，芬蘭一家磷酸鹽工廠在處理磷灰石時(shí)發(fā)現(xiàn)了痕量的钷。大多數(shù)稀土金屬呈現(xiàn)順磁性。釓在0℃時(shí)比鐵具更強(qiáng)的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現(xiàn)鐵磁性，鑭、鈰的低熔點(diǎn)和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表現(xiàn)出稀土金屬的物理性質(zhì)有極大差異。釤、銪、釔的熱中子吸收截面比廣泛用于核反應(yīng)堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性，以釤和鐿為最好。除鐿外，釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。稀土金屬已廣泛應(yīng)用于電子、石油化工、冶金、機(jī)械、能源、輕工、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。應(yīng)用稀土可生產(chǎn)熒光材料、稀土金屬氫化物電池材料、電光源材料、永磁材料、儲(chǔ)氫材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超導(dǎo)材料、磁致伸縮材料、磁致冷材料、磁光存儲(chǔ)材料、光導(dǎo)纖維材料等。我國擁有豐富的稀土礦產(chǎn)資源，成礦條件優(yōu)越，堪稱得天獨(dú)厚，探明的儲(chǔ)量居世界之首，為發(fā)展我國稀土工業(yè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。稀散金屬通常是指由鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、鍺(Ge)、硒(Se)、碲(Te)和錸(Re)7個(gè)元素組成的一組化學(xué)元素。但也有人將銣、鉿、鈧、釩和鎘等包括在內(nèi)。這7個(gè)元素從1782年發(fā)現(xiàn)碲以來，直到1925年發(fā)現(xiàn)錸才被全部發(fā)現(xiàn)。這一組元素之所以被稱為稀散金屬，一是因?yàn)樗鼈冎g的物理及化學(xué)性質(zhì)等相似，劃為一組；二是由于它們常以類質(zhì)同象形式存在有關(guān)的礦物當(dāng)中，難以形成獨(dú)立的具有單獨(dú)開采價(jià)值的稀散金屬礦床，(最近在四川省石棉縣發(fā)現(xiàn)一處以碲為主的碲鉍礦床)；三是它們在地殼中平均含量較低，以稀少分散狀態(tài)伴生在其他礦物之中，只能隨開采主金屬礦床時(shí)在選冶中加以綜合回收、綜合利用。稀散金屬具有極為重要的用途，是當(dāng)代高科技新材料的重要組成部分。由稀散金屬與有色金屬組成的一系列化合物半導(dǎo)體、電子光學(xué)材料、特殊合金、新型功能材料及有機(jī)金屬化合物等，均需使用獨(dú)特性能的稀散金屬。用量雖說不大，但至關(guān)重要，缺它不可。因而廣泛用于當(dāng)代通訊技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)、宇航開發(fā)、醫(yī)藥衛(wèi)生、感光材料、光電材料、能源材料和催化劑材料等。我國稀散金屬礦產(chǎn)豐富，為發(fā)展稀散金屬工業(yè)提供了較好的資源條件。第五篇稀土氧化物目錄氧化鑭氧化鈰氧化鐠氧化銣稀土元素的發(fā)色原理氧化鑭氧化鈰氧化鐠氧化銣稀土元素的發(fā)色原理氧化鑭La2O3分子量325．84白色無定形粉末。密度6．51g/cm3。熔點(diǎn)2217℃。沸點(diǎn)4200℃。微溶于水，易溶于酸而生成相應(yīng)的鹽類。露置空氣中易吸收二氧化碳和水，逐漸變成碳酸鑭。灼燒的氧化鑭與水化合放出大量的熱。應(yīng)用領(lǐng)域主要用于制造精密光學(xué)玻璃、高折射光學(xué)纖維板，適合做攝影機(jī)、照相機(jī)、顯微鏡鏡頭和高級(jí)光學(xué)儀器棱鏡等。還用了制造陶瓷電容器、壓電陶瓷摻入劑和X射線發(fā)光材料溴氧化鑭粉等。氧化鈰性質(zhì)：鈰的氧化物的總稱。常見者有三氧化二鈰(diceriumtrioxide，Ce2O3)和二氧化鈰(ceriumdioxide，CeO2)。在三氧化二鈰與二氧化鈰之間存在相當(dāng)多的氧化物物相，均不穩(wěn)定。三氧化二鈰具有稀土倍半氧化物的六方結(jié)構(gòu)。熔點(diǎn)2210℃。沸點(diǎn)3730℃。對空氣敏感。在一氧化碳?xì)夥罩校?250℃溫度下加熱二氧化鈰和碳粉的混合物即可制得。主要用作催化劑。二氧化鈰是最重要的、具有代表性的鈰的氧化物。具有螢石結(jié)構(gòu)。黃色固體(純品為白色)。熔點(diǎn)2600℃。不溶于水。難溶于硫酸、硝酸。在空氣中加熱鈰、氫氧化鈰(III)或草酸鈰(III)均可制得二氧化鈰。用于鏡頭拋光劑。二氧化鈰在低溫、低壓下形成缺氧物相，例如CenO2n-2(n=4，6，7，9，10，11)，通常呈藍(lán)色。Ce6Oll，藍(lán)色固體。Ce7O12，在CeO2晶胞結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上短缺七分之一的氧，藍(lán)黑色固體，熔點(diǎn)1000℃(分解)。Ce9O16暗藍(lán)色固體，熔點(diǎn)625℃(分解)。Cel0O18，在CeO2晶脆結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上短缺十分之一的氧，暗藍(lán)色固體，熔點(diǎn)575～595℃(分解)。CellO2O，暗藍(lán)色固體，熔點(diǎn)435℃(分解)。它們在半導(dǎo)體材料、高級(jí)顏料及感光玻璃的增感劑、汽車尾氣的凈化器方面有廣泛應(yīng)用。氧化鐠性質(zhì)：氧化鐠也有多種，其中最穩(wěn)定為Pr6Oll，黑色三斜結(jié)構(gòu)。其余為PrO1.65，體心立方。PrO1.714，斜方，PrO1.800單斜，都為黑色。制備方法同于氧化鈰?？梢杂脕碇苽渥冏璨牧霞邦伭系?。氧化銣氧化銣（Rb2O），是銣的氧化物之一，呈黃色，有很強(qiáng)的潮解性。銣在空氣中燃燒時(shí)，主要生成的是過氧化銣，只有少量的氧化銣和超氧化銣生成。當(dāng)金屬銣被露置于空氣中時(shí)，它會(huì)很快氧化，失去金屬光澤，并產(chǎn)生一系列有顏色的氧化產(chǎn)物。其中生成了銣的低氧化物，例如青銅色的Rb6O和紅棕色的Rb9O2。銣最終的氧化產(chǎn)物主要是過氧化銣。稀土元素的發(fā)色原理1、前言稀土元素是指元素周期表中原子序數(shù)為57到71的15種鑭系元素，以及與鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相似的鈧（Sc）和釔（Y）共17種元素。稀土元素在石油、化工、冶金、紡織、陶瓷、玻璃、永磁材料等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，隨著科技的進(jìn)步和應(yīng)用技術(shù)的不斷突破，稀土的價(jià)值將越來越大。2、Ln系稀土元素的原子結(jié)構(gòu)稀土元素的原子結(jié)構(gòu)可以用4fx5d16s2表示，x從0→14。稀土元素從金屬變成離子后，4f軌道的外側(cè)仍包圍著5s25p6的電子云，失去6s2電子及5d1或4f失去一個(gè)電子，形成4fx5s25p6的電子結(jié)構(gòu)。在稀土金屬中，6s電子和5d電子形成導(dǎo)帶，4f電子則在原子中定域，這種4f電子的定域化和不完全填充都將反映在它們的種種物性之中。4f電子位于原子內(nèi)層軌道，5s25p6電子云對其有屏蔽作用，4f軌道伸展的空間很小，所以受結(jié)晶場、配位體場等的影響很??；與此相反，其自旋（MS）與軌道（ML）的相互作用都很大，使得f-f電子軌道L與自旋S相互耦合作用，E4f分裂成許多能級(jí)有微小差別的能級(jí)亞層，每一個(gè)亞層對映一個(gè)光譜項(xiàng)2s+1L。稀土元素化合價(jià)有多種價(jià)態(tài)，并存在變價(jià)作用。鈰、釤、銪等在一些化合物中，其原子價(jià)為3價(jià)、4價(jià)或2價(jià)和3價(jià)共存，而且這種原子價(jià)的變化有的極快，有的極慢，十分引人注目。稀土離子電價(jià)高，半徑大，易受極化，極化強(qiáng)度愈高折射率愈大，在陶瓷顏料中利用稀土離子的高折射率，使裝飾畫面色澤鮮艷。與普通釉彩顏料相比，加入稀土的顏料色澤加深。從La到Lu的稀土元素都容易失掉2個(gè)6s電子，1個(gè)5d電子或4f電子，形成三價(jià)正離子（4fx5s25p6）,因此稀土元素的氧化物大多是Ln2O3。此外鑭系元素的4f0、4f7、4f14（全空、半充滿、全充滿）電子排列較穩(wěn)定，一般具有該結(jié)構(gòu)型的離子都是無色的。3稀土元素的發(fā)色原理及光譜特性3.1物質(zhì)的發(fā)色原理可見光的波長范圍為760～400nm，色譜按紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、藍(lán)靛、紫等順序分布。白光是復(fù)色光，波長可以是連續(xù)的也可以是不連續(xù)的，由兩種或多種單色光按一定的比例混合組成白光，組成白光的兩種單色光稱為互補(bǔ)光（見圖1）。例如，KMnO4溶液對可見光中波長λ=525nm的綠光有很強(qiáng)的吸收，對波長大于或小于525nm的光波吸收逐漸減弱，直至不吸收，所以我們看見KMnO4溶液的顏色為紫色，而紫色是綠色的互補(bǔ)色。當(dāng)可見光照射在透明或半透明物質(zhì)上時(shí)，若物質(zhì)對其中某一定波長的光有吸收，其余部分的色光被透過或反射，從而使物體呈現(xiàn)顏色，看見的顏色是被吸收的色光的互補(bǔ)色。因此，凡是能在陶瓷釉彩中對可見光具有選擇性地吸收的物質(zhì)都可用作陶瓷釉彩顏料。3.2稀土元素的光譜特性在多電子原子中，對于一種確定的電子組態(tài)，可以有幾種不同的S、L、J狀態(tài)，這些狀態(tài)的自旋（S）、軌道（L）和總角動(dòng)量（J）不同，即包含著電子間相互作用情況不同，因而能量有所不同，原子能級(jí)的高低和S的大小很有關(guān)系，原子的光譜項(xiàng)用2s+1L表示。在L-S耦合的情況下，從同一組態(tài)出現(xiàn)的各個(gè)譜項(xiàng)的能量是有差別的。由于E4f能級(jí)上的電子受電子自旋角動(dòng)量和軌道角動(dòng)量的相互作用、耦合（L-S）產(chǎn)生了許多能級(jí)亞層，導(dǎo)致了f-f電子躍遷（ΔE=E2-E1=hν），產(chǎn)生了線狀吸收光譜，這種f-f躍遷導(dǎo)致了對可見光的選擇性地吸收是稀土元素發(fā)色的根本原因。3.3稀土氧化物的顏色稀土氧化物有多種，如LnO，Ln2O3和LnO2，其中Ln2O3較常見。隨著原子序數(shù)的遞增，電子被填充在4f軌道上，其電子結(jié)構(gòu)、離子的價(jià)態(tài)及三價(jià)離子的顏色詳見附表1。稀土離子的4f亞層被外層（5s2）（5p6）電子殼層所屏蔽，致使4f亞層受鄰近其它離子的勢場（結(jié)晶場）影響很小，其線狀譜線基本保持自由離子的線狀光譜特征，這與過渡元素的d-d躍遷不同，d亞層處于過渡金屬離子的最外層，沒有屏蔽層的保護(hù)，受配位場或晶體場影響較大，譜線不穩(wěn)定，容易造成同一元素在不同化合物中的吸收光譜出現(xiàn)差別，導(dǎo)致顏色不穩(wěn)定。稀土元素的電子能級(jí)和譜線比其它元素豐富多樣，它們在從紫外光、可見光到紅外光區(qū)都有吸收或發(fā)射現(xiàn)象，是非常好的色譜較廣的有色物質(zhì)。第六篇稀土金屬我國是舉世公認(rèn)的稀土資源大國。稀土工業(yè)和稀土應(yīng)用是從本世紀(jì)60年代開始伴隨著世界性的新技術(shù)潮流而迅猛崛起的一項(xiàng)新興產(chǎn)業(yè)。稀土和稀土應(yīng)用產(chǎn)品已深入到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，但許多人對稀土還是感到陌生。我們在此開辟(北京稀土應(yīng)用園地），就是和讀者共同學(xué)習(xí)稀土的有關(guān)知識(shí)，了解我國稀土資源的開發(fā)利用情況，介紹北京地區(qū)稀土應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展展望，探討稀土在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要作用和宣傳國家對開發(fā)稀土及應(yīng)用稀土的有關(guān)政策。什么是稀土?稀土是稀土元素(或稱稀土金屬)的簡稱，是17種元索組成的一個(gè)金屬大家族，第三副族中的鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥等等15個(gè)鑭系元素(擁有獨(dú)特的4f電子軌道)以及性質(zhì)與它們相近的鈧和釔?！⊥痢怯?8世紀(jì)末被發(fā)現(xiàn)時(shí)而得名，當(dāng)時(shí)認(rèn)為它們很稀貴，其氧化物又有難溶于水的“土性”，故稱為稀土。現(xiàn)在看來，稀土在地殼中的重量百分含量（克拉克值）比銅、鉛、鋅、銀等常見金屬元索還要高，性質(zhì)也不像土，而是一組性質(zhì)十分活潑的金屬，但“稀土”這個(gè)奇特的名稱卻被沿用至今。從1794年發(fā)現(xiàn)第一個(gè)稀土元素釔，到1972年發(fā)現(xiàn)自然界的稀土元素钷，歷經(jīng)178年，人們才把17種稀土元索全部在自然界中找到。今年由于工業(yè)提純和冶煉技術(shù)的發(fā)展，除元素钷以外，都能獲得高純的稀土氧化物和稀土金屬。稀土的應(yīng)用也隨著科技的發(fā)展從初級(jí)到高級(jí)，從19世紀(jì)末應(yīng)用稀土制造汽汽燈紗罩、打火石和弧光燈碳棒等初級(jí)應(yīng)用產(chǎn)品發(fā)展到現(xiàn)在把稀土廣泛應(yīng)用于彩電熒光屏、三基色節(jié)能燈、綠色高能充電電池、汽車尾氣凈化催化劑、電腦驅(qū)動(dòng)器、核磁共振成像儀、固體激光器、光纖通訊和磁懸浮列車等高科技領(lǐng)域。我國是稀土資源最豐富的國家，稀土儲(chǔ)量和產(chǎn)量均居世界首位，在19個(gè)省市自治區(qū)都發(fā)現(xiàn)有稀土礦藏，而且礦物品種齊全。從北京沿京包鐵路西行約800公里，就到了我國著名的草原鋼城-內(nèi)蒙古包頭市，再向北行150公里，能看到一座奇特的礦山，這就是舉世聞名的白云鄂博礦(“白云鄂博”在內(nèi)蒙古