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“稀土”不是“土” 稀土常识普及

 bmyong 2012-07-17

“稀土”不是“土” 稀土常识普及

2012-07-17 10:23:00 来源:矿秘书网采编点击数:5次 评论(0)

“稀土”中的“土”字实际上指的是氧化物。这些元素被发现时人们以为它们在地球上分布非常稀少。实际上它们在地壳内的含量相当高,最高的铈是地壳中第25丰富的元素,比铅还要高。而最低的“稀土金属”镥在地壳中的含量比金甚至还要高出200倍。因此,国际纯粹与应用化学联合会

稀土”中的“土”字实际上指的是氧化物。这些元素被发现时人们以为它们在地球上分布非常稀少。实际上它们在地壳内的含量相当高,最高的铈是地壳中第25丰富的元素,比铅还要高。而最低的“稀土金属”镥在地壳中的含量比金甚至还要高出200倍。因此,国际纯粹与应用化学联合会现在已经废弃了“稀土金属”这个称呼。

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,由于其地球化学性质,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。

性质

 

 

 

釓、釤、釹、鑭、鈰、鐠

多数呈银灰色,有光泽,晶体结构多为HCP或FCC。性质较软,在潮湿空气中不易保存,易溶于稀酸。

原子价主要是正三价(铈正四价较稳定,镨和铽也有极个别的四价氧化物,钐、铕、镱有二价化合物),能形成稳定的配合物及微溶于水的草酸盐、氟化物、碳酸盐、磷酸盐及氢氧化物等。

在三价稀土氧化物中,氧化镧的吸水性和碱性与氧化钙相似,其余则依次转弱。三价稀土的化学性质除钪的差异较显著外,其余都很相似,所以分离较难。

稀土金属所含元素

具体的稀土金属包括: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),称为稀土元素(Rare Earth),简称稀土(RE)。

分类

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:

轻稀土包括:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。

重稀土包括:铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。

也可分为铈组(镧、铈、镨、钕、钷、钐)和钇组(铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、钇)。

稀土分類列表

稀土分類列表

Z    化学符号  名称 英文名词 来源 应用范围

21  Sc  钪  Scandium  源自第一个稀土矿石被发现的半岛斯堪的纳维亚之拉丁语名"Scandia"。  铝钪合金(用于制造航天器械)、水银灯配件

39  Y  钇 Yttrium  源自第一个稀土矿石被发现的地方,瑞典伊特比村之名(Ytterby)。  钇鋁石榴石(YAG)、YBCO高温超导体、钇铁石榴石(YIG)

57  La  镧  Lanthanum  源自希腊語"lanthanon",意为隐藏。  高折射率玻璃、燧石、氢气储藏装置、电池电极、相机鏡片、石油提炼液体催化过程(FCC)催化剂

58  Ce  铈  Cerium  源自矮行星谷神星(Ceres)之名。  氧化剂、拋光粉、玻璃和瓷器的黃色染料、石油提炼液体催化过程(FCC)催化剂

59  Pr  镨  Praseodymium源自希腊語"prasios",意为韭菜绿,以及"didymos",意为双胞胎。  稀土磁铁、激光、玻璃和珐琅制品染料、燧石

60  Nd  钕  Neodymium  源自希腊語"neo",意为新的,以及"didymos",意为双胞胎。  稀土磁铁、激光、玻璃和瓷器的紫色染料、陶瓷电容器

61  Pm  钷  Promethium  源自希腊神话中盗火者普罗米修斯(Prometheus)之名。  核电池

62  Sm  钐  Samarium  源自俄罗斯矿业工程师Vasili Samarsky-Bykhovets之名。稀土矿石Samarskite就是以他的名字命名的。  稀土磁铁、激光、中子捕获装置、激微波

63  Eu  铕  Europium  源自欧洲(Europe)一词。  红色和蓝色的荧光粉、激光、水银灯部件

64  Gd  钆  Gadolinium  源自Johan Gadolin之名,以纪念他对稀土的研究。 稀土磁铁、高折射指数玻璃、石榴石、激光、X射线管、电脑记忆体、中子捕获装置

65 Tb  铽  Terbium  源自瑞典伊特比村之名。  绿色荧光粉、激光、荧光灯

66  Dy  镝  Dysprosium  源自希腊語"dysprositos",意为难以获得.  稀土磁铁、激光

67  Ho  钬  Holmium  源自其发现者的故乡斯德哥尔摩之拉丁语名"Holmia"。  激光

68  Er  铒  Erbium源自瑞典伊特比村之名。  激光、钒钢

69  Tm  铥  Thulium  源自希腊神话中的北方神秘之地图勒(Thule)。 便携式X射线机

70  Yb  镱  Ytterbium源自瑞典伊特比村之名。  红外线激光、还原剂

71  Lu  镥  Lutetium源自法国村镇Lutetia之名(现为巴黎)。  高折射率玻璃

分布

 

 


富集程度低的黃色区块为稀土

 

 


 


各个稀土元素常以差别很大的不同量存在于同一矿石中,如独居石及氟碳铈矿中以轻稀土为主,钪钇矿石以钪和钇为主,黑稀金矿以钇及重稀土为主。

全世界已知有约9261万吨稀土矿,其中有约占36%储藏在中国。内蒙古包头市的白云鄂博、江西、广东、四川等地混合矿储量巨大,是目前世界第一大稀土矿,也是稀土矿第一大出口国约占90%,常年以来都是廉价出口。2009年中国开始限制管控稀土矿石的出口,以达到保护资源过度开发和环境问题,但遭到美日欧等国家的不满,2012年3月美国表示将就中国限制稀土矿出口问题向世贸组织(WTO)提起诉讼,欧盟和日本将会支持并参与其中。美国和其它国家虽有大量的稀土矿资源,但因国内工资远高于中国,开采经济效益不高;故长期向中国廉价进口。中共为国家利益考量,指责美国和其它国家,为达到本国战略储备和珍贵资源的保护,而向中国廉价进口。借此采取限制出口数量[2]。

其它拥有稀土资源的国家和地区有美国(13%)、独联体(19%)、澳大利亚(5%)、印度(3.14%)、加拿大、南非和巴西等,而欧盟和日本基本没有稀土资源。它们的稀土来源主要从中国进口。

日本科學家於2011年7月4日声称,在太平洋海底发现巨大的稀土蕴藏,可开采量約是全球陆地上已证实藏量的一千倍。又2012年6月28日东京大学研究团队在日本最东端的南鸟岛周边海域,发现含大量稀土的泥矿床,其蕴藏量相当于日本约230年的消費量。但目前并无任何国家到太平洋海底开采出稀土矿资源,而从经济角度来讲,相较于目前稀土矿价格,自海底开采并不符合经济效益。

稀土已被广泛应用于国防工业、冶金、机械、石油、化工、玻璃、陶瓷、纺织、皮革、农牧养殖等各传统方面领域,在社会生活中几乎随处可见,它们神奇地隐藏在某些东西里。

作为改性添加元素在钢铁和有色金属中加入极少量稀土就能明显改善金属材料性能,提高钢材的强度及耐磨性和抗腐蚀性能力。

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