稀土元素的性質(zhì)

1、稀土元素的性質(zhì)稀土元素事典型的金屬元素。其中鑭系元素 4f 亞層的軌道電子，由于被外層的 5s 和 5p 層電子有效地屏蔽，不能參與成鍵，因此導(dǎo)致它們具有兩個非常突出的特點(diǎn)，即 化學(xué)性質(zhì)非常相似 （給彼此的分離造成了困難 ）及物理性質(zhì)差別明顯 （見表 ），給應(yīng)用開發(fā)創(chuàng) 造了多方面的機(jī)遇。原子 序數(shù)元素名稱電子排布氧化態(tài)氧化物顏色熱中子俘 獲 截面靶恩 （10-28米 2）總磁矩（波爾 磁子）原子M3+21鈧(Sc)3d4S2Ar+31339釔(Y)4d5S2Kr+357鑭(La)5d16S2Xe+3白色58鈰(Ce)4f15d16S24f1+3.+4米色59鐠(Pr)4f36S24f2+3.+

2、4黑色60釹(Nd)4f46S24f3+3淡藍(lán)61钷(Pm)4f56S24f4+362釤(Sm)4f66S24f5+2.+3淡黃550063銪(Eu)4f76S24f6+2.+3白色460064釓(Cd)4f75d16S24f7+3白色4600065鋱(Tb)4f96S24f8+3.+4深褐4466鏑(Dy)4f106S24f9+3白色115067鈥(Ho)4f116S24f10+3白色6468鉺(Er)4f126S24f11+3粉色16669銩(Tm)4f135S24f12+3蒼綠11870鐿(Yb)4f146S24f13+2.+3白色3671镥(Lu)4f145d16S24f14+3白色1

3、08原子序數(shù)元素名稱居里點(diǎn)（）熔點(diǎn)（）氧化 金屬物電阻率 (歐姆·米) ×10-8 (25 )熱導(dǎo)率瓦/（米·開）（25 ）密度（克 厘米）21鈧(Sc)154123005239釔(Y)1526241557鑭(La)920225058鈰(Ce)798260059鐠(Pr)931220060釹(Nd)1016227261钷(Pm)62釤(Sm)1073232563銪(Eu)-165822205050264釓(Cd)1312234065鋱(Tb)-531357220013666鏑(Dy)-187140923405667鈥(Ho)-254147023608768鉺(Er

4、)-2551522235510769銩(Tm)-141154524007970鐿(Yb)81623462771镥(Lu)1663249079（一）化學(xué)性質(zhì)和冶金性能稀土元素的性質(zhì)（一）化學(xué)性質(zhì)和冶金性能經(jīng)濕法冶金與化學(xué)提純獲得的稀土氯化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物和其他鹵化 物及稀土氧化物，因外層電子排布 （構(gòu)型 ）的相似。其氧化態(tài)基本上為正三價。但內(nèi)層4f電子的數(shù)目對價態(tài)也有一定影響，鈰、鐠、鋱可氧化成四價，形成相應(yīng)的穩(wěn)定氧化物 CeO2、Pr6O11、Tb407，釤、銪、鐿可還原成二價，形成 SmS等反常價態(tài)化合物。稀土金屬是化學(xué)活性極強(qiáng)的元素，對氫、碳、氮、氧、硫、磷和鹵素具有極強(qiáng)的 親和

5、力。輕稀土金屬于室溫在空氣中易于氧化， 重稀土與鈧和釔在室溫形成氧化保護(hù)層， 因此一般將稀土金屬保存在煤油中，或置于真空及充以氬氣的密封容器中。稀土金屬是原子半徑較大的電正性元素，除各稀土元素彼此間及稀土與鋯、釷和 鎂、鋅、鎘、汞等二價金屬形成多種固溶體外，稀土金屬與其他金屬元素形成的二元 R-M系金屬間化合物 （R與M分別為稀土金屬與非稀土金屬 ）就在3000種以上。其中 RM2、 BM、RM3和 R5M3依次各占已知 R-M型金屬間化合物的 20%、17%、12%和 7%，RM5 和 R2M17，各占 5 。單稀土與鐵、鈷、鎳形成的金屬間化合物就已經(jīng)超過200 種。至于 Nd2Fe14B

6、等三元化合物型合金的數(shù)目更是難以計(jì)數(shù)。此外，稀土易與碳形成強(qiáng)鍵及其易于獲得和失去電子的能力， 特別是鈰的儲氧能力， 使稀土成為催化性能非常突出的金屬元素。（二）物理性質(zhì)稀土金屬為一組呈鐵灰色到銀白色有金屬光澤的金屬， 一般較軟、 可鍛、有延展性， 在高溫下呈粉末狀其反應(yīng)性尤為強(qiáng)烈。其中鈰的熔點(diǎn)為798，而镥的熔點(diǎn)為 1663，差別明顯。稀土元素的磁性質(zhì)是由未充滿 4f 電子層內(nèi)的未成對電子引起的。其中鏑和鈥的原 子磁矩最大， 釤、鈰、鐠和釹與強(qiáng)磁性的鐵和鈷的配伍性最好， 能產(chǎn)生極強(qiáng)的相互作用， 形成 SmCo5和 Nd2Fe14B 等把磁疇保持在一起高度抗退磁的材料。 此外，一些稀土元素 的磁熱效應(yīng)、磁致冷、磁致伸縮和磁光效應(yīng)都充分展現(xiàn)了各稀土元素所特有的個性，為 稀土的應(yīng)用開發(fā)打開了重重深鎖的大門。稀土元素的電子能級和譜線較普通元素更多種多樣，它們可以吸收和發(fā)射從紫 外、可見到紅外譜區(qū)各種波長的電磁輻射， 僅釓原子的某個激發(fā)態(tài)就有多達(dá) 36000 個能 級。由于稀土元素 4f 亞層未成對電子與其他元素外層電子如 d 電子間的相互作用，形 成豐富多彩、性能各異的稀土材料系列。而與熒光、激光、陰極