稀土元素xitu yuansu

又称稀土金属，周期系中镧系元素及ⅢB族中钇Y的总称 (广义的稀土元素也包括钪Sc)，通常用RE表示。习惯上也将Sc和La～Eu7种元素称为轻稀土 （又叫铈组），将Y和Gd～Lu8种元素称为重稀土 （又叫钇组）。稀土元素是18世纪沿用下来的名称，早在1794年，芬兰化学家J.加多林在分析瑞典Ytterby镇的一种稀有矿物硅铍钇矿时就发现了一种新的“土”，他相信这是一种新的元素，为其取名为yttria （钇）。后来又有人从同一矿物中发现了另一种新“土”，称之为ceria（铈）。由于它们性质类似于当时已知的“土”，即金属氧化物氧化钙、氧化铝、氧化镁等，故称新发现的元素为“土元素”。直到1808年，经英国化学家H.戴维研究后才弄明白，当时新发现的两种“土”，并不是元素，而是它们的氧化物。在1839—1843年，瑞典化学家C.G.莫桑得发现，原来的yttria和ceria甚至还不是单一的氧化物，而是多种氧化物的混合物。他从ceria 中又发现了 lanthanum （镧） 和 didymium（钕），从yttria中又发现了erlium （铒） 和terbium（铽）。在1843—1939年，在欧洲和北美的一些实验室中，用分步沉淀分离法又从 C. G.莫桑得的didymia中分离出几种新的氧化物，即氧化钐 (1879年)、氧化镨 (1885年)、氧化钕 (1885年)、氧化铕 (1901年); 从C.G.莫桑得的terbia和erbia中分离出氧化钬 (1878年)、氧化铥 (1879年)、氧化钆(1880年)、氧化镝 (1886年)、氧化镱 (1876年)和氧化镥 (1907年)。1879年从ScSi₂O₇矿中发现了钪Sc。最后于1947年利用离子交换层析法才从人工核裂变产物中分离出放射性元素钷Pm。整个稀土元素的发现，前后共经历了153年之久，这是科学史上少见的事例。由于当时人们认为这些元素稀有，它们的氧化物难溶似“土”，因而得名。实际稀土元素并不稀少，它们在地壳中的总含量达0.0153%，甚至超过了某些常见金属元素的含量。它们唯 一特殊的地方就是多分散存在，彼此间的物理化学性质又很相似，因而分离提纯极困难。稀土元素在我国分布广，类型多，开采价值高。现有的地质资料表明，我国是世界上稀土资源最多的国家之一。我国丰产的独居石，又称磷铈镧矿，主要含 (Ce,La…) PO4和磷酸钍Th₃(PO₄)₄，硅酸钍ThSiO₄等。早期利用铈的着火点较低 (约200℃) 的特性生产打火石 （铈和铁的合金），较大规模地利用稀土元素是在20世纪40年代。它主要应用于冶金、石油化工和玻璃陶瓷三大工业领域。在我国，稀土产品主要用于冶金工业中，约占总稀土消耗量的65% ，其中又以黑色冶金工业为主。稀土金属是很好的除氧脱硫剂和晶粒细化剂。把少量混合稀土加入铸铁中，可制延展性较好的球墨铸铁，可以说稀土是钢铁的“维生素”，添加量不超过0.5%～1%，若加入过多，可与铁生成性脆的金属化合物，反而使钢的性能变坏。稀土加到某些合金如铁-铬和铁-铬-镍合金中，可改善合金多方面性能，如提高抗腐蚀性和抗氧化性。在石油化工领域，稀土催化剂可催化原油的裂化过程，大大提高重油裂解为汽油的收得率。稀土催化剂也用于许多有机合成中，如由酮氢化生成仲醇，烯烃氢化生成烷烃，醇和丁烷的去氢过程以及催化形成聚酯的反应等。玻璃中加入某些稀土金属氧化物可使玻璃具有吸收紫外线或红外线的性能； 加入氧化镧La₂O₃的玻璃具有优良的光学性能； 含有钕的玻璃是一种激光材料。钕、镨等氧化物是玻璃着色剂； 钕、钐等的氧化物是优良的萤光粉材料，可用于彩色电视机。钆、钐、铕捕获中子的能力很大，在原子能工业中，可用做核反应堆的控制材料。此外稀土金属也用于制作半导体材料和磁性材料。