稀土元素包括钪钇镧铈

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”状物而存在的钇 土，且又认为稀少，便定名为
(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。
（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。
医 药 领 域
农业领域
稀 1.冶金工业领域 1. 稀土在冶金工业中应用量 3. 很大，约占稀土总用量的 稀土在玻璃工业中有三个 1/3 。 土 2. 在石油裂化工业中，稀土分 应用：玻璃着色、玻璃脱色和 元 2.石油化工领域 子作为筛裂化催化剂，活性高、 钢水中加入稀土，可起脱 制备特种性能的玻璃。 4. 稀土可以加入陶瓷和瓷釉 选择性好、汽油的生产率高。 硫脱氧改变夹杂物形态作用； 素 之中，减少釉和破裂并使其 钕玻璃为粉红色并带有紫 可以用于石油裂化、合成 铸铁中稀土作为石墨球化 在 3.玻璃工业领域 色光泽、镨玻璃为绿色 具有光泽。但更主要用做陶 (制造滤 橡胶等工业。近来，科学家正 剂、形核剂核对有害元素的控 工 瓷的颜料，它可使陶瓷的颜 光片 )等； 致力于研究用稀土金属作为汽 制剂，提高铸件质量，改善机 色更柔和、纯正，色调新颖， 业 4.陶瓷工业领域 车尾气净化的催化剂。稀土在 械性能。 二氧化铈可将玻璃中呈黄 光洁度好。稀土氧化物还可 领 这方面的用量很大。 绿色的二价铁氧化为三价而脱 以制造耐高温透明陶瓷 (应用 有色合金方面，可改善合 5. 稀土作为荧光灯的发 域 5.电光源工业领域 色，还可以加入氧化钕进行物 于激光等领域 )、耐高温坩埚 金的物理和机械性能。应用最 理脱色； 光材料，是节能性的光 ( 冶金)。 的 多的使铝、镁、铜三个系列。 源 ，特点是 光效好 、光 稀土特种玻璃如铈玻璃(防 应 6.材料工业领域 色好 、寿命 长 。比白炽 辐射玻璃 )、镧玻璃(光学玻璃)。 用 灯可节电75—80%。
Sc
Y
La Ce
Pr
Nd
Pm
Sm
Eu
2.99 4.47 6.19 6.77 6.78 7.00 —— 7.54 5.26 密度 (g/cm3) 熔点 (℃) 1539 1509 920 Gd Tb Dy 795 Ho 935 Er 1024 —— 1072 826 Tm
Yb
Lu
7.88 8.27 8.54 8.80 9.05 9.33 6.98 9.84 密度 (g/cm3) 熔点 (℃) 1312 1356 1407 1461 1497 1545 824 1652
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。
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。 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。
优点：
①电动机的效率增强；
磁性材料
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
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 加稀土
降至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
稀土是一种低毒性物质，其毒性与铁差 稀土有促进保护效应。大量的实验表明，稀 直接食用稀土元素（或离子）浓 不多，适量摄人，有助于提高机体的免疫力； 土可促进细胞的活性；对胰岛素细胞的分泌 度过大，可能是致癌、促癌的原因之 有调节作用，对胃粘膜起保护作用。 但是，大量补充则会造成对机体的危害。 一。然而取食于动植物，从而获取稀 从大量的动物实验中可以看出REC1 对鼠腺垂体
+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
Magic Rare earth element
一．稀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 的组成
稀土元素 的发现
稀土元素的 稀土元原子序数为 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。