最新2019-稀土元素-PPT课件
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稀土元素ppt课件
稀土元素
2
先来欣赏几张图片
3
4
镧
镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、 磁阻材料、发光材料(兰粉)、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、 各种合金材料等。镧也应用到制备许多有机化工产品的催化剂 中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的 作用赋与“超级钙”的美称。
氯 化 镧 粉 末
化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。
8
铈可作催化剂金 耐 高 热 ︐ 可 以 用 来 制 造 喷 气 推 进 器 零 10 件
镨
★镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制 成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯 正、淡雅。 ★用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永 磁材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状 的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。 ★用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子 筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳 定性。我国70年代开始投入工业使用，用量不断增大。 ★镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越 广。 11
17
钐钴磁体元件
18
19
铕
氧化铕大部分用于荧光粉。Eu3+用于红色荧光粉的激活剂，
Eu2+用于蓝色荧光粉。现在Y2O2S：Eu3+是发光效率、涂
敷稳定性、回收成本等最好的荧光粉。再加上对提高发光效率 和对比度等技术的改进，故正在被广泛应用。近年氧化铕还用 于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉。氧化铕还可用 于制造有色镜片和光学滤光片，用于磁泡贮存器件，在原子反 应堆的控制材料、屏敝材料和结构材料中也能一展身手。
钷 造为 放核 射反 性应 元堆 素生 产 的 人
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镧
镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、 磁阻材料、发光材料(兰粉)、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、 各种合金材料等。镧也应用到制备许多有机化工产品的催化剂 中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的 作用赋与“超级钙”的美称。
氯 化 镧 粉 末
化剂、某些永磁材料、各种合金钢及有色金属等。
8
铈可作催化剂金 耐 高 热 ︐ 可 以 用 来 制 造 喷 气 推 进 器 零 10 件
镨
★镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制 成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯 正、淡雅。 ★用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永 磁材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状 的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。 ★用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子 筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳 定性。我国70年代开始投入工业使用，用量不断增大。 ★镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越 广。 11
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钐钴磁体元件
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铕
氧化铕大部分用于荧光粉。Eu3+用于红色荧光粉的激活剂，
Eu2+用于蓝色荧光粉。现在Y2O2S：Eu3+是发光效率、涂
敷稳定性、回收成本等最好的荧光粉。再加上对提高发光效率 和对比度等技术的改进，故正在被广泛应用。近年氧化铕还用 于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉。氧化铕还可用 于制造有色镜片和光学滤光片，用于磁泡贮存器件，在原子反 应堆的控制材料、屏敝材料和结构材料中也能一展身手。
钷 造为 放核 射反 性应 元堆 素生 产 的 人
稀土元素化学课件1 共132页
。 ，铥(Tm)，镱(Yb)，镥(Lu)，它们位于周期表中第6周期，原子序数为57～71的位置上 稀土元素（17个元素）
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)， 钪（Sc），钇（Y）
稀土分离
• (1)溶剂萃取法
溶剂萃取法具有处理容量大，反应速度快，分离效果 好的优点，它已经成为稀土分离中使用的最主要手段
• (2)离子交换法
离子交换法是稀土元素分离和制备单一稀土元素的重要 方法
• (3)萃淋树脂法
萃淋树脂法利用萃取柱色层法分离稀土，是液体色层 法的一种特殊形式
稀土应用
• (1) 冶金工业 • (2)玻璃、陶瓷工业 • (3) 石油化工中 • (4) 核工业 • (5)光学材料 • (6)电子工业 • (7)高温超导材料
1935年，《中国地质学会志》 第14卷第2期正式发表了何作霖的 题为《绥远白云鄂博稀土类矿物的 初步研究》(英文)的论文，他在论 文中正式公布他的研究成果，分别 将他在白云鄂博矿中发现的两种稀 土矿物暂时命名为“白云矿”和“ 鄂博矿”。后证实“白云矿”就是 氟碳铈矿，“鄂博矿”就是独居石 。于是大家公认，丁道衡是白云鄂 中国发现稀土第一人——何作霖 博矿山的发现者，而何作霖却是发 现其中稀土的第一人 。
轻稀土和重稀土两组，其中轻稀土又称铈组元素， 包括La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu；重稀土又称 钇组元素，包括Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb， Lu和Y ；
轻、中和重稀土三组。轻稀土为La，Ce，Pr，Nd； 中稀土为Sm，Eu，Gd，Tb，Dy；
稀土分为四组：铈组为La，Ce，Pr；钐组为Nd，Sm ，Eu；铽组为Gd，Tb，Dy；铒组为Ho，Er，Tm， Yb，Lu，Y。
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)， 钪（Sc），钇（Y）
稀土分离
• (1)溶剂萃取法
溶剂萃取法具有处理容量大，反应速度快，分离效果 好的优点，它已经成为稀土分离中使用的最主要手段
• (2)离子交换法
离子交换法是稀土元素分离和制备单一稀土元素的重要 方法
• (3)萃淋树脂法
萃淋树脂法利用萃取柱色层法分离稀土，是液体色层 法的一种特殊形式
稀土应用
• (1) 冶金工业 • (2)玻璃、陶瓷工业 • (3) 石油化工中 • (4) 核工业 • (5)光学材料 • (6)电子工业 • (7)高温超导材料
1935年，《中国地质学会志》 第14卷第2期正式发表了何作霖的 题为《绥远白云鄂博稀土类矿物的 初步研究》(英文)的论文，他在论 文中正式公布他的研究成果，分别 将他在白云鄂博矿中发现的两种稀 土矿物暂时命名为“白云矿”和“ 鄂博矿”。后证实“白云矿”就是 氟碳铈矿，“鄂博矿”就是独居石 。于是大家公认，丁道衡是白云鄂 中国发现稀土第一人——何作霖 博矿山的发现者，而何作霖却是发 现其中稀土的第一人 。
轻稀土和重稀土两组，其中轻稀土又称铈组元素， 包括La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu；重稀土又称 钇组元素，包括Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb， Lu和Y ；
轻、中和重稀土三组。轻稀土为La，Ce，Pr，Nd； 中稀土为Sm，Eu，Gd，Tb，Dy；
稀土分为四组：铈组为La，Ce，Pr；钐组为Nd，Sm ，Eu；铽组为Gd，Tb，Dy；铒组为Ho，Er，Tm， Yb，Lu，Y。
稀土元素-介绍PPT课件
稀土元素简介
.
1
一、稀土元素介绍 二、稀土元素的一般物理性质 三、稀土元素的非金属化合物 四、稀土元素与化合物的反应.源自2一、稀土元素介绍
稀土就是化学元素周期表中镧系元素——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)共17种元素， 称为稀土元素(Rare Earth)。简称稀土(RE或R)。
2RE3++3CO32- → RE2(CO3)3 RE2(CO3)3在900oC时热分解为氧化物。
RE2(CO3)3 → RE2O3+3CO2
.
12
.
13
.
14
.
15
性质： 镧系元素硫酸盐和硫酸铝相似，易溶于水，含结晶水
Ln2(SO4)3·xH2O；脱水时经历以下三步： Ln2(SO4)3·xH2O→ Ln2(SO4)3 →Ln2O2SO4 →Ln2O3
惰性气氛中也被氧化，形成三价氧化物。 二价稀土元素的氢氧化物Eu(OH)2可用10mol/L
NaOH和金属Eu反应制备;
Eu+3H2O → Eu(OH)2H2O+H2
.
10
.
11
（三）、稀土元素的几种含氧酸盐
一、稀土元素的碳酸盐
稀土水合碳酸盐能与大多数酸反应，在水中的溶解 度在10-5~10-7mol/L范围内。稀土碳酸盐在900oC时分解成 氧化物。向可溶性的稀土盐溶液中加入略过量的 (NH4)CO3，可生成 (RE2CO3)3（正碳酸盐）：
.
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1
一、稀土元素介绍 二、稀土元素的一般物理性质 三、稀土元素的非金属化合物 四、稀土元素与化合物的反应.源自2一、稀土元素介绍
稀土就是化学元素周期表中镧系元素——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)共17种元素， 称为稀土元素(Rare Earth)。简称稀土(RE或R)。
2RE3++3CO32- → RE2(CO3)3 RE2(CO3)3在900oC时热分解为氧化物。
RE2(CO3)3 → RE2O3+3CO2
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性质： 镧系元素硫酸盐和硫酸铝相似，易溶于水，含结晶水
Ln2(SO4)3·xH2O；脱水时经历以下三步： Ln2(SO4)3·xH2O→ Ln2(SO4)3 →Ln2O2SO4 →Ln2O3
惰性气氛中也被氧化，形成三价氧化物。 二价稀土元素的氢氧化物Eu(OH)2可用10mol/L
NaOH和金属Eu反应制备;
Eu+3H2O → Eu(OH)2H2O+H2
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10
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（三）、稀土元素的几种含氧酸盐
一、稀土元素的碳酸盐
稀土水合碳酸盐能与大多数酸反应，在水中的溶解 度在10-5~10-7mol/L范围内。稀土碳酸盐在900oC时分解成 氧化物。向可溶性的稀土盐溶液中加入略过量的 (NH4)CO3，可生成 (RE2CO3)3（正碳酸盐）：
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稀土元素介绍及其应用-PPT精品文档
陶瓷工业领域
• 稀土可以加入陶瓷和瓷釉之中，减少釉和 破裂并使其具有光泽。稀土更主要用做陶 瓷的颜料，由于稀土元素有未充满的4f电子， 可以吸收或发射从紫外、可见到红外光区 不同波长的光，发射每种光区的范围小， 导致陶瓷的颜色更柔和、纯正，色调新颖， 光洁度好。如黄色、紫罗兰色、绿色、桃 红色、橙色、棕色、黑色等。稀土氧化物 可以制造耐高温透明陶瓷(应用于激光等领 域)、耐高温坩埚(冶金)。
电光源工业领域
• 稀土作为荧光灯的发光材料，是节能性的 光源，特点是光效好、光色好、寿命长。 比白炽灯可节电75—80%。
冶金工业领域
• 稀土在冶金工业中应用量很大，约占稀土总用量的1/3。 稀土元素容易与氧和硫生成高熔点且在高温下塑性很小 的氧化物、硫化物以及硫氧化合物等，钢水中加入稀土， 可起脱硫脱氧改变夹杂物形态作用，改善钢的常、低温 韧性、断裂性、减少某些钢的热脆性并能改善加热工性 和焊接件的牢固性。 • 稀土在铸铁中作为石墨球化剂、形核剂核对有害元素的 控制剂，提高铸件质量，对铸件的机械性能有很大改善， 主要用于钢锭模、轧锟、铸管和异型件四个方面。 • 在有色合金方面应用，对以有色金属为基的各种合金都 有良好的作用，改善合金的物理和机械性能。应用最多 的使铝、镁、铜三个系列。
• 稀土元素是现代高科技所必需的，从航空到核能， 都离不开稀土元素。我国是的稀土产量是世界第一， 约占世界总量的60％，但是由于我国的分离稀土的 技术、设备落后，成本高、而且只能分离出一部分。 于是我国只能出口廉价的矿石给日本、美国，却要 以高昂的价价格从他们那买回来必需的稀土元素。 我国一年进口的稀土元素所花的钱甚至比出口稀土 矿石所得到的钱还要多。 • 目前稀土元素的应用蓬勃发展，已扩展到科学技术 的各个方面，尤其现代一些新型功能性材料的研制 和应用，稀土元素已成为不可缺少的原料。
稀土元素分析化学PPT课件
特性
稀土元素具有丰富的电子能级，可与 其他元素形成稳定的化合物，表现出 独特的物理和化学性质，如荧光、催 化、磁性等。
稀土元素在地壳中的分布
分布
稀土元素在地壳中分布广泛，但 相对集中于某些矿物中，如氟碳 铈矿、独居石等。
储量
全球稀土资源丰富，主要分布在 中国、美国、澳大利亚等国家。
稀土元素的重要应用
04
CATALOGUE
稀土元素的分析方法
质谱法
总结词
高灵敏度、高分辨率
详细描述
质谱法是一种通过测量样品离子质量和丰度来进行分析的方法。在稀土元素分析中，质 谱法具有高灵敏度和高分辨率的特点，能够准确地测定稀土元素的质量数，进而确定元
素组成。
原子吸收光谱法
总结词
高精度、低背景干扰
VS
详细描述
原子吸收光谱法是一种基于原子能级跃迁 的分析方法。通过测量特定波长的光被吸 收的程度，可以确定样品中目标元素的存 在和浓度。在稀土元素分析中，原子吸收 光谱法具有高精度和低背景干扰的优点， 能够准确测定稀土元素的含量。
稀土元素分析化学的定义与重要性
定义
稀土元素分析化学是研究稀土元素的性质、组成、结构和形态，以及它们在环 境、材料和生物体内的存在、迁移、转化和检测的科学。
重要性
稀土元素在高科技产业、新材料、新能源等领域具有广泛应用，因此准确测定 稀土元素的含量和分布对于科学研究、工业生产和环境保护具有重要意义。
稀土元素分析化学的主要方法
THANKS
感谢观看
分析准确度与精密度的提高
总结词
提高分析准确度与精密度是稀土元素 分析化学的重要挑战，有助于减小误 差和提高分析质量。
详细描述
随着分析技术的发展，稀土元素分析 化学将不断提高准确度和精密度，减 少误差和不确定性，提高分析质量， 以满足更严格的质量控制和检测要求 。
稀土元素具有丰富的电子能级，可与 其他元素形成稳定的化合物，表现出 独特的物理和化学性质，如荧光、催 化、磁性等。
稀土元素在地壳中的分布
分布
稀土元素在地壳中分布广泛，但 相对集中于某些矿物中，如氟碳 铈矿、独居石等。
储量
全球稀土资源丰富，主要分布在 中国、美国、澳大利亚等国家。
稀土元素的重要应用
04
CATALOGUE
稀土元素的分析方法
质谱法
总结词
高灵敏度、高分辨率
详细描述
质谱法是一种通过测量样品离子质量和丰度来进行分析的方法。在稀土元素分析中，质 谱法具有高灵敏度和高分辨率的特点，能够准确地测定稀土元素的质量数，进而确定元
素组成。
原子吸收光谱法
总结词
高精度、低背景干扰
VS
详细描述
原子吸收光谱法是一种基于原子能级跃迁 的分析方法。通过测量特定波长的光被吸 收的程度，可以确定样品中目标元素的存 在和浓度。在稀土元素分析中，原子吸收 光谱法具有高精度和低背景干扰的优点， 能够准确测定稀土元素的含量。
稀土元素分析化学的定义与重要性
定义
稀土元素分析化学是研究稀土元素的性质、组成、结构和形态，以及它们在环 境、材料和生物体内的存在、迁移、转化和检测的科学。
重要性
稀土元素在高科技产业、新材料、新能源等领域具有广泛应用，因此准确测定 稀土元素的含量和分布对于科学研究、工业生产和环境保护具有重要意义。
稀土元素分析化学的主要方法
THANKS
感谢观看
分析准确度与精密度的提高
总结词
提高分析准确度与精密度是稀土元素 分析化学的重要挑战，有助于减小误 差和提高分析质量。
详细描述
随着分析技术的发展，稀土元素分析 化学将不断提高准确度和精密度，减 少误差和不确定性，提高分析质量， 以满足更严格的质量控制和检测要求 。
稀土科普(PPT文档)
选种
育苗
萃取 分离
制备 金属
稀土 材料
稀土矿物
选矿工业
2
精矿分解
萃取分离
制备金属
稀土材料
中国稀土工业史
2
第一阶段
稀土元素开发阶段 （1958-1970年）
全面开展稀土矿石分解、化学法分离、离子交换法分离与基础理论、 溶剂萃取分离、氯化与熔盐电解、单一稀土金属和稀土合金的制备 研究工作，成功地制备了17种单一稀土氧化物和单一稀土金属，并 提出了完整的工艺研究报告，实现我国稀土工业从无到有。
江泽民总书记指出： “搞好稀土开发应用，把资源优势转化为经济优势”
稀土的潜在性能等待我们去挖掘 稀土的新材料等待我们去开发 稀土的新应用等待我们去拓展
稀土事业呼唤青年 青年选择稀土没错
祝愿同学们学业有成 欢迎大家加入稀土大家庭 稀土会给我们带来成就和财富
谢谢大家
MP3
稀土催化材料及应用
汽车尾气催化净化器
汽车尾气成为当今世界环境的重要污染。其主要有害成分有一氧 化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NO），含有 稀土的催化净化转化器，可以将有害成分转变为无害气体，排入 大气，有效地保护我们生存的环境。
CO+O2 HC+O2 NO+CO
CO2 CO2+H2O N2+CO2
拼搏我国稀土应用由弱到强
中国稀土的地位
第一资源大国 第一生产大国 第一出口大国 第一消费国家 占世界的43% 占世界的80% 占世界的75% 占世界的30%
中国的稀土领域院士
2
李东英，83岁 有研总院
稀土资源开发
徐光宪，83岁 北京大学
串级萃取理论
稀土元素化学(共10张PPT)
第7页，共10页。
2.稀土氧化物的性质
稀土氧化物除Ce,Pr,Tb外可用RE2O3通式表示，可通过灼烧氢氧化物、 RE2(CO3)3或RE2(C2O4)3制备，在空气中灼烧Ce,Pr,Tb的氢氧化物、 RE2(CO3)3或RE2(C2O4)3，则得到CeO2,Pr6O11，Tb4O7等化合物。
在封闭管中，将金属RE与S 按一定的比例混合，缓慢升温，然后保持在1000℃，即可得到RES. RES的结构属于面心立方NaCl型结构，每个RE原子周围有6个S原子，而每个S原子周围有6个RE原子，即RE和S的配位数为6。
相应的盐，并放出硫化氢。 2.硫化物的熔点较高，RE2S3在熔点时有较高的蒸汽压，在高温时分解， 如Sm2S3与1800℃分解成Sm3S4和S，Y2S3在1700℃分解为Y5S7.
第6页，共10页。
（3）结构
RES的结构属于面心立方NaCl型结构，每个RE原子周 围有6个S原子，而每个S原子周围有6个RE原子，即 RE和S的配位数为6。
（五）氧化物和氢氧化物
1.稀土氧化物的制备
稀土氧化物除Ce,Tb,Pr外可用RE2O3通式表示，它可通过灼烧氢 氧化物、RE2(CO3)3,RE2(C2O4)3制备，在空气中灼烧Ce,Pr,Tb的灼 烧氢氧化物、RE2(CO3)3,RE2(C2O4)3，则得到CeO2,Pr6O11和Tb4O7
等氧化合物
第5页，共10页。
Ce2S3 → Ce3S4→ CeS
混RE合N物遇加水热后稀到会1土缓0慢00中水~1解2E0并0u℃放S。出不氨气能： 用该法制备，但可用H2S和EuCl反应制得。
稀土氢氧化物是一种胶状沉淀，受热不稳定，高于200℃，则发生脱水反应生成REO(OH),温度高则会生成RE2O3。 REN遇水后会缓慢水解并放出氨气：
2.稀土氧化物的性质
稀土氧化物除Ce,Pr,Tb外可用RE2O3通式表示，可通过灼烧氢氧化物、 RE2(CO3)3或RE2(C2O4)3制备，在空气中灼烧Ce,Pr,Tb的氢氧化物、 RE2(CO3)3或RE2(C2O4)3，则得到CeO2,Pr6O11，Tb4O7等化合物。
在封闭管中，将金属RE与S 按一定的比例混合，缓慢升温，然后保持在1000℃，即可得到RES. RES的结构属于面心立方NaCl型结构，每个RE原子周围有6个S原子，而每个S原子周围有6个RE原子，即RE和S的配位数为6。
相应的盐，并放出硫化氢。 2.硫化物的熔点较高，RE2S3在熔点时有较高的蒸汽压，在高温时分解， 如Sm2S3与1800℃分解成Sm3S4和S，Y2S3在1700℃分解为Y5S7.
第6页，共10页。
（3）结构
RES的结构属于面心立方NaCl型结构，每个RE原子周 围有6个S原子，而每个S原子周围有6个RE原子，即 RE和S的配位数为6。
（五）氧化物和氢氧化物
1.稀土氧化物的制备
稀土氧化物除Ce,Tb,Pr外可用RE2O3通式表示，它可通过灼烧氢 氧化物、RE2(CO3)3,RE2(C2O4)3制备，在空气中灼烧Ce,Pr,Tb的灼 烧氢氧化物、RE2(CO3)3,RE2(C2O4)3，则得到CeO2,Pr6O11和Tb4O7
等氧化合物
第5页，共10页。
Ce2S3 → Ce3S4→ CeS
混RE合N物遇加水热后稀到会1土缓0慢00中水~1解2E0并0u℃放S。出不氨气能： 用该法制备，但可用H2S和EuCl反应制得。
稀土氢氧化物是一种胶状沉淀，受热不稳定，高于200℃，则发生脱水反应生成REO(OH),温度高则会生成RE2O3。 REN遇水后会缓慢水解并放出氨气：
最新稀土元素的光谱特征精品课件
第二页，共107页。
较低能量的4fn,4fn-16s1,和4fn16p1 组 态产生(chǎnshēng)了众多的能级，其中 有些离子能级
的数目是相当可观的。
如：Pr3+4f2组态有13个J能级， Nd3+4f3组态有41个J能级 .
在稀土离子可能存在的组态中，4fn 是
能量最低的组态，因此在光谱性质的研究
中也是最重要的。
第三页，共107页。
2.能级图
三价稀土离子的4fn组态能级见下图。各能级均
以光谱(guāngpǔ)支项表示。图中数值是从中性原子或离子的发
射光谱(guāngpǔ)中得到的，有些可能不够完全。图中基态能级
为零，其他J能级的数值相当于J能级和基态能级之间
的能量差，单位为cm-1
如：Ce:
第十二页，共107页。
稀土离子（III）的f-f跃迁光谱主要是: 4fn组态(zǔ tài):基态→激发态跃迁的造成的.
其中Sm3+ Eu3+除了基态（６H5/2, 7F0)向激 发态跃迁外，还存在着由第一、二激发态 （ Sm3+ ：６H７/2 和Eu3+ ：7F１ 7F２)向更高能
态 的跃迁。能级图.ppt
5D3 5D4
6F11/2 6F9/2
6F7/2
6H15/2
6H13/2
6H11/2 6H9/2 6H7/2
6H5/2
Sm
7F6
7F4 7F2 7F0
7F5
7F3 7F1
Eu
7F0
7F1 77FF34
7F2
7F5
7F6
Tb
三价稀土离子(lízǐ)的能级图
第五页，共107页。
4I15/2
较低能量的4fn,4fn-16s1,和4fn16p1 组 态产生(chǎnshēng)了众多的能级，其中 有些离子能级
的数目是相当可观的。
如：Pr3+4f2组态有13个J能级， Nd3+4f3组态有41个J能级 .
在稀土离子可能存在的组态中，4fn 是
能量最低的组态，因此在光谱性质的研究
中也是最重要的。
第三页，共107页。
2.能级图
三价稀土离子的4fn组态能级见下图。各能级均
以光谱(guāngpǔ)支项表示。图中数值是从中性原子或离子的发
射光谱(guāngpǔ)中得到的，有些可能不够完全。图中基态能级
为零，其他J能级的数值相当于J能级和基态能级之间
的能量差，单位为cm-1
如：Ce:
第十二页，共107页。
稀土离子（III）的f-f跃迁光谱主要是: 4fn组态(zǔ tài):基态→激发态跃迁的造成的.
其中Sm3+ Eu3+除了基态（６H5/2, 7F0)向激 发态跃迁外，还存在着由第一、二激发态 （ Sm3+ ：６H７/2 和Eu3+ ：7F１ 7F２)向更高能
态 的跃迁。能级图.ppt
5D3 5D4
6F11/2 6F9/2
6F7/2
6H15/2
6H13/2
6H11/2 6H9/2 6H7/2
6H5/2
Sm
7F6
7F4 7F2 7F0
7F5
7F3 7F1
Eu
7F0
7F1 77FF34
7F2
7F5
7F6
Tb
三价稀土离子(lízǐ)的能级图
第五页，共107页。
4I15/2
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（2）原子半径和离子半径角度
镧系元素的原子半径及 Ln3+离子半径，在总的趋势上 都随着原子核电荷数的增大 而减小，这一现象叫做镧系 收缩。
由于铕和镱各自具有半充满和全充满的4f 亚层，这一相对稳定的结构对核电荷的屏 蔽较大，所以原子半径明显增大。
在镧系 原子半径收 缩的过程中， 有两处突跃。
即铕和 镱的原子半 径突然增大， 在图中在铕 和镱处出现 了两个峰值。
一．பைடு நூலகம்土元素的简介和性质 二. 稀土元素的应用 三. 稀土元素的分离 四. 稀土元素的制备
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
稀土元素的组成
稀土元素：周期系ⅢB族中原子序数为 21、39和57～71的17种化学元素的统称。
其中原子序数为57～ 71的15种化学元 素又统称为镧系元素。
稀土元素包括钪、钇、镧、铈、镨、钕、 钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、 镥。
稀
稀土金属是芬兰学者加多林
土 (Johan Gado1in)在1794年发现的。
元
当时在瑞典的矿石中发现了矿物 组成类似“土”状物而存在的钇
素 土，且又认为稀少，便定名为
的
发
现
(Baxe Earth)。
①燃点低。 ②比其他金属元素都活泼。 ③ 氧化物稳定。 ④氧化物熔点高，生成自由能负值大。
+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
离子的颜色似乎决定于f层中的未成对的电子数。 当三价离子具有fn和f14-n电子构型时，它们的颜色是相 同相近的。这就是Ln3+离子颜色的周期性变化。
工业领域
医
药
领
Magic Rare earth element
具有4f0构型的La3+、Ce3+和4f14的Yb2+、 Lu3+，因无成单电子而呈反磁性，而具有 4f1~13构型的镧系元素及其化合物，则因含有 成单电子而表现顺磁性。
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)
大面积超薄型显示屏
（1）、微合金化作用 （2）、捕氢作用 （3）、与其它有害元素的作用
（4）、稀土元素的脱硫、脱氧
钢液中 降至 加稀土 201ppm
复杂的 硫化物
净化的 钢液
稀土元素在农业领域的应用
①增加作物产量 ②改善作物品质 ③增强作物抗逆性 ④增加经济效益
稀土元素在医药领域的应用
度不过多大直稀土，接土可稀，可食有 促土适能用促 进是量是稀进 细一摄致土保 胞种人癌元护的低 ，、素效活毒 有促（应性癌或。；助性的离大对于物原子量胰提质因）的岛高，之浓实素机其验细毒体表胞性的明分，与免泌稀铁疫差力； 一土但。有①是然机有从而 物调，对大细取 ，节大消量胞食 看作量的化有于 来用动补系作动既，物充统用植安对实；则作物全胃验对会用，又粘中甲从有膜造可状而益起成以腺获。保对看结取护出机构稀作R体变用EC化的。1有3危对影害鼠响腺。。垂体 爱稀的滋土应病稀是 用毒土有 显活杂效 示性多的 其②及配杀 特较合菌 点对低物物及内的显。优分细示稀越泌胞出土性系毒较化，性强统合对，的作物于是抗在改用医善药药方物面的 目前为性止③能发、现对提的神高一经药种效系较找好统到的的了抗作新爱用的滋途病径。
熔点 1539 1509 920 795 935 1024 —— 1072 826 (℃)
Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
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 (℃)
离 子 半 径
稀土元素的重要化合物
①氢氧化物 ②氧化物 ③碱性氧化物 ④配合物
配合物
①类型和数目比d过渡元素要少得多。
② Ln3+离子半径较大，配合物稳定 性差。 ③ Ln3+与配位体之间的作用力很弱， 主要通过静电作用。
大部分稀土金属呈紧密六方晶格或面 心立方晶格结构，只有钐为菱形结构，铕为 体心立方结构。
稀土元素的性质与其内部结构密切相关， 下面是稀土元素的原子结构和一些重要性质。
（1）电子构型角度：
稀土元素在基态时的电子排布特征 是最后填充的电子大都进入4f亚层，只有 钇和镧例外，下表列出稀土元素原子和 离子（RE3+）的电子结构及某些性质。
图-1 稀土元素的原子性质图
从上表中可 看 到 ， La 有 4f 空 轨 道 ， Gd 的 4f 轨 道 为半充满， Lu 的 4f 轨 道 为全充满， 这些都是稳 定的电子构 型。
优点：
磁性材料
①电动机的效率增强；
②电动汽车起动机的起动力会大大 增加而体积却大大减小；
③家用电器能耗显著降低；
④有广泛的应用前景，如：磁悬浮 高速列车，自动化高速公路。
缺点：成本变高
结构材料：使钢铁得到良好特性 贮氢材料：高容量充电电池的电极。 超导材料：混合稀土-钡-铜-氧超导体 发光材料：节能光源
域
农业领域
稀 土 元 素
1.冶金工业领域 2.石油化工领域
1. 稀土在冶金工业中应用量 子选23应制.很硫作择.4用备在脱.为性大钢稀：特石氧筛好稀，土水玻种油改裂、土约在中璃性裂变化汽可占玻着能加化夹催油以稀璃色的工入杂化的加土工玻、业稀物剂生入业总璃玻中形，产土陶中用璃。，态活率，瓷有量脱稀作性高可和三的色土用高。起瓷个和分1；、/釉脱3 。
在 工 业 领 域 的 应 用
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