稀土基础知识
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(Baxe Earth)。
稀土既非稀也非土
铝土矿 锰矿 铁矿 铜矿
40%
稀 20~25% 20~60% 10%
散
土
氧化物成土状
稀土元素性质很活泼，它们很容易跟氧结合形成氧化物。稀土 矿物主要是磷酸盐、碳酸盐、氟碳酸盐和硅酸盐等。
RE元素“之最”
REE中丰度最大的元素：铈（Ce）
目前所有元素中磁性最强的是：钕（Nd） 最早观察到有超导现象的元素： 镧（La）
镧
钕
钐
钪
铈镨 铕
钇
Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm Eu
密度 2.99 4.47 6.19 6.77 6.78 7.00 —— 7.54 5.26 (g/cm3)
熔点 1539 1509 920 795 935 1024 —— 1072 826 (℃)
Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
其中原子序数为57～ 71的15种化学元素又统称为 镧系元素。 轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕
重稀土：钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇
稀土元素＝La系＋Y(钪的伴生元素)
2、稀土元素的发现
稀土金属是芬兰学者加多林 (Johan Gado1in)在1794年发现的。 当时在瑞典的矿石中发现了矿物 组成类似“土”状物而ห้องสมุดไป่ตู้在的钇 土，且又认为稀少，便定名为
除Ce、Pr、Tb以外，稀土氧化物可用通 式RE2O3来表示。Ce、Pr、Tb的氧化物分别 为CeO2、Pr6O11、Tb4O7。
②稀土氢氧化物
稀土元素的氢氧化物按其碱性强度来说 近似于碱土金属的氢氧化物,但是,这些氢氧 化物的溶解度要比碱土金属氢氧化物的溶解 度小得多,因此,可以用氨或稀碱溶液加入到 稀土盐的溶液中将稀土氢氧化物REOH)3沉淀 出来。
①氧化物 ②氢氧化物 ③卤化物 ④硝酸盐 ⑤硫酸盐 ⑥碳酸盐 ⑦草酸盐 ⑧磷酸盐 ⑨配合物
①稀土氧化物
稀土氧化物的熔点都比较高，它们的热 稳定性和氧化钙、氧化镁相近。不溶于水 和碱的溶液，但能溶于无机酸（HF和H3PO4 除外）生成相应的盐。稀土氧化物和其他 金属氧化物可以相互作用生成复合氧化物。
四川牦牛坪 稀土矿床
1980s后期
世界第三
类型独特、易 采易选
我国稀土发展过程
20世纪50年代初
发现并探明内蒙古白云鄂 博超大型铁、铌稀土矿床
20世纪60年代中期
发现江西、广东等地风化 淋积型矿床
20世纪70年代
发现山东微山稀土矿床
20世纪80年代
发现四川凉山“牦牛坪式” 稀土矿床
至1998年，我国已探 明稀土工业储量约 4300万吨居世界第一 位，其中白云鄂博东 矿3000万吨、西矿 500万吨；四川、山 东、南方五省、台湾 等共800万吨。
密度 7.88 8.27 8.54 8.80 9.05 9.33 6.98 9.84 (g/cm3)
熔点 1312 1356 1407 1461 1497 1545 824 1652 (℃)
+3氧化态镧系元素离子多数有颜色，如果阴离子 为无色，在结晶盐和水溶液中都保持Ln3+的特征颜色
二、稀土元素的重要化合物
把氨水或碱加入稀土盐溶液中，生成不稳定的 胶状沉淀，高于200℃则脱水为REO(OH)，再 升温为RE2O3。稀土氢氧化物沉淀的pH值随 原子序数增大而降低。三价铈的氢氧化物在空 气中不稳定。易缓慢氧化为Ce(OH)4。三价稀 土氢氧化物本身呈碱性，不溶于水和碱中，易 溶于酸中生成盐，但在稀HNO3和稀盐酸中溶 解度不同，Ce(OH)4在上述稀酸中溶解度低于 Ce(OH)3。可用来制取单一稀土盐及氧化物。
⑤稀土硫酸盐
稀土氧化物于略微过量的浓硫酸反应，水合硫酸盐 高温脱水或酸式盐的热分解均可制得无水稀土硫酸 盐。无水稀土硫酸盐容易吸水，溶于水是放热，在 20 ℃时，稀土硫酸盐的溶解度由铈至铕依次降低， 由钇至镥依次升高。 水和稀土硫酸盐可用通式RE2(SO4)3·nH2O表示， 其中n=3,4,5,6,8,9，但以n=9(La，Ce)和n=8(Pr至 镥Lu)最为常见。 稀土硫酸盐于碱金属和碱土金属的硫酸盐均能形成 复盐。RE2(SO4)3 M2SO4·nH2O, n=0、2、8。
③稀土卤化物
稀土卤化物包括无水卤化物、水合卤化物和卤 氧化物，其中以氯化物和氟化物最常见。3价稀土 氯化物和氟化物的物理性质如下表：
④稀土硝酸盐
将稀土氧化物溶在一定浓度(1:1)的硝酸 中蒸发溶剂，结晶即可得到水合硝酸盐， 其组成可用RE(NO3)3·nH2O表示，其 中n=3,4,5,6. 稀土硝酸盐在水中的溶解度很大(25℃ 时，溶解度大于2mol/L)，并且随温度 的升高而增大。稀土硝酸盐易溶于无水 胺、乙醇、丙酮、乙醚、乙腈等极性溶 剂.
世界各国稀土资源分布及主要矿种
2009年世界稀土资源蕴藏量约9850万吨
国别
中国
储量
4300万吨
比例
36.5%
主要矿种
独居石、氟碳 铈矿、磷钇矿、 褐钇钽矿、钛 铀矿等
独联体 美国
澳大利亚 印度
2000万吨 1300万吨 540万吨 110万吨
19.3% 13.2％ 5.5% 3.1%
铈铌钙钛矿、 磷灰石及氟 碳酸盐
①燃点低。
②比其他金属元素都活泼。
稀土金属是化学活性极强的元素，对
③ 氧化物稳定。 氢、碳、氮、氧、硫、磷和卤素具有极 强的亲和力。轻稀土金属于室温在空气 中易于氧化，重稀土与钪和钇在室温形 成氧化保护层，因此一般将稀土金属保
④氧化物熔点高。存在煤油中，或置于真空及充以氩气的 密封容器中。
稀土金属为一组呈铁灰色到 银白色有金属光泽的金属，一 般较软、可锻、有延展性，在 高温下呈粉末状其反应性尤为 强烈。其中铈的熔点为795℃， 而镥的熔点为1652℃，差别明 显
一．稀土的简介和性质 二. 稀土的重要化合物 三.稀土的应用 四.稀土的分离
五. 稀土金属的制备
稀土元素 稀土元素 的组成 的发现
稀土元素的 稀土元素的 化学性质 物理性质
1、稀土元素的组成
稀土元素：周期表ⅢB族中原子序数为21、39和 57～71的17种化学元素的统称。
稀土元素包括钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、 铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。
氟碳铈矿 独居石
独居石、碳 酸岩风化壳 稀土矿
独居石
世界三大稀土矿床
名称
发现时间（年）
规模
内蒙古白云鄂博 铁-铌-稀土矿床
1927
世界第一
最大
美国加利福尼亚 Mountain Pass矿
床
1949
最早
世界第二
其他
开始只发现两 种但当时没受 到重视，直至 新中国建立后
1966年矿山产 量达到矿山历 史的最高水平
稀土既非稀也非土
铝土矿 锰矿 铁矿 铜矿
40%
稀 20~25% 20~60% 10%
散
土
氧化物成土状
稀土元素性质很活泼，它们很容易跟氧结合形成氧化物。稀土 矿物主要是磷酸盐、碳酸盐、氟碳酸盐和硅酸盐等。
RE元素“之最”
REE中丰度最大的元素：铈（Ce）
目前所有元素中磁性最强的是：钕（Nd） 最早观察到有超导现象的元素： 镧（La）
镧
钕
钐
钪
铈镨 铕
钇
Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm Eu
密度 2.99 4.47 6.19 6.77 6.78 7.00 —— 7.54 5.26 (g/cm3)
熔点 1539 1509 920 795 935 1024 —— 1072 826 (℃)
Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
其中原子序数为57～ 71的15种化学元素又统称为 镧系元素。 轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕
重稀土：钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇
稀土元素＝La系＋Y(钪的伴生元素)
2、稀土元素的发现
稀土金属是芬兰学者加多林 (Johan Gado1in)在1794年发现的。 当时在瑞典的矿石中发现了矿物 组成类似“土”状物而ห้องสมุดไป่ตู้在的钇 土，且又认为稀少，便定名为
除Ce、Pr、Tb以外，稀土氧化物可用通 式RE2O3来表示。Ce、Pr、Tb的氧化物分别 为CeO2、Pr6O11、Tb4O7。
②稀土氢氧化物
稀土元素的氢氧化物按其碱性强度来说 近似于碱土金属的氢氧化物,但是,这些氢氧 化物的溶解度要比碱土金属氢氧化物的溶解 度小得多,因此,可以用氨或稀碱溶液加入到 稀土盐的溶液中将稀土氢氧化物REOH)3沉淀 出来。
①氧化物 ②氢氧化物 ③卤化物 ④硝酸盐 ⑤硫酸盐 ⑥碳酸盐 ⑦草酸盐 ⑧磷酸盐 ⑨配合物
①稀土氧化物
稀土氧化物的熔点都比较高，它们的热 稳定性和氧化钙、氧化镁相近。不溶于水 和碱的溶液，但能溶于无机酸（HF和H3PO4 除外）生成相应的盐。稀土氧化物和其他 金属氧化物可以相互作用生成复合氧化物。
四川牦牛坪 稀土矿床
1980s后期
世界第三
类型独特、易 采易选
我国稀土发展过程
20世纪50年代初
发现并探明内蒙古白云鄂 博超大型铁、铌稀土矿床
20世纪60年代中期
发现江西、广东等地风化 淋积型矿床
20世纪70年代
发现山东微山稀土矿床
20世纪80年代
发现四川凉山“牦牛坪式” 稀土矿床
至1998年，我国已探 明稀土工业储量约 4300万吨居世界第一 位，其中白云鄂博东 矿3000万吨、西矿 500万吨；四川、山 东、南方五省、台湾 等共800万吨。
密度 7.88 8.27 8.54 8.80 9.05 9.33 6.98 9.84 (g/cm3)
熔点 1312 1356 1407 1461 1497 1545 824 1652 (℃)
+3氧化态镧系元素离子多数有颜色，如果阴离子 为无色，在结晶盐和水溶液中都保持Ln3+的特征颜色
二、稀土元素的重要化合物
把氨水或碱加入稀土盐溶液中，生成不稳定的 胶状沉淀，高于200℃则脱水为REO(OH)，再 升温为RE2O3。稀土氢氧化物沉淀的pH值随 原子序数增大而降低。三价铈的氢氧化物在空 气中不稳定。易缓慢氧化为Ce(OH)4。三价稀 土氢氧化物本身呈碱性，不溶于水和碱中，易 溶于酸中生成盐，但在稀HNO3和稀盐酸中溶 解度不同，Ce(OH)4在上述稀酸中溶解度低于 Ce(OH)3。可用来制取单一稀土盐及氧化物。
⑤稀土硫酸盐
稀土氧化物于略微过量的浓硫酸反应，水合硫酸盐 高温脱水或酸式盐的热分解均可制得无水稀土硫酸 盐。无水稀土硫酸盐容易吸水，溶于水是放热，在 20 ℃时，稀土硫酸盐的溶解度由铈至铕依次降低， 由钇至镥依次升高。 水和稀土硫酸盐可用通式RE2(SO4)3·nH2O表示， 其中n=3,4,5,6,8,9，但以n=9(La，Ce)和n=8(Pr至 镥Lu)最为常见。 稀土硫酸盐于碱金属和碱土金属的硫酸盐均能形成 复盐。RE2(SO4)3 M2SO4·nH2O, n=0、2、8。
③稀土卤化物
稀土卤化物包括无水卤化物、水合卤化物和卤 氧化物，其中以氯化物和氟化物最常见。3价稀土 氯化物和氟化物的物理性质如下表：
④稀土硝酸盐
将稀土氧化物溶在一定浓度(1:1)的硝酸 中蒸发溶剂，结晶即可得到水合硝酸盐， 其组成可用RE(NO3)3·nH2O表示，其 中n=3,4,5,6. 稀土硝酸盐在水中的溶解度很大(25℃ 时，溶解度大于2mol/L)，并且随温度 的升高而增大。稀土硝酸盐易溶于无水 胺、乙醇、丙酮、乙醚、乙腈等极性溶 剂.
世界各国稀土资源分布及主要矿种
2009年世界稀土资源蕴藏量约9850万吨
国别
中国
储量
4300万吨
比例
36.5%
主要矿种
独居石、氟碳 铈矿、磷钇矿、 褐钇钽矿、钛 铀矿等
独联体 美国
澳大利亚 印度
2000万吨 1300万吨 540万吨 110万吨
19.3% 13.2％ 5.5% 3.1%
铈铌钙钛矿、 磷灰石及氟 碳酸盐
①燃点低。
②比其他金属元素都活泼。
稀土金属是化学活性极强的元素，对
③ 氧化物稳定。 氢、碳、氮、氧、硫、磷和卤素具有极 强的亲和力。轻稀土金属于室温在空气 中易于氧化，重稀土与钪和钇在室温形 成氧化保护层，因此一般将稀土金属保
④氧化物熔点高。存在煤油中，或置于真空及充以氩气的 密封容器中。
稀土金属为一组呈铁灰色到 银白色有金属光泽的金属，一 般较软、可锻、有延展性，在 高温下呈粉末状其反应性尤为 强烈。其中铈的熔点为795℃， 而镥的熔点为1652℃，差别明 显
一．稀土的简介和性质 二. 稀土的重要化合物 三.稀土的应用 四.稀土的分离
五. 稀土金属的制备
稀土元素 稀土元素 的组成 的发现
稀土元素的 稀土元素的 化学性质 物理性质
1、稀土元素的组成
稀土元素：周期表ⅢB族中原子序数为21、39和 57～71的17种化学元素的统称。
稀土元素包括钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、 铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。
氟碳铈矿 独居石
独居石、碳 酸岩风化壳 稀土矿
独居石
世界三大稀土矿床
名称
发现时间（年）
规模
内蒙古白云鄂博 铁-铌-稀土矿床
1927
世界第一
最大
美国加利福尼亚 Mountain Pass矿
床
1949
最早
世界第二
其他
开始只发现两 种但当时没受 到重视，直至 新中国建立后
1966年矿山产 量达到矿山历 史的最高水平