重稀土的重稀土元素
heavyrare-earth elements
原子序数从64~71,加上39号元素,钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钇(Y)称为重稀土元素,又称钇组(yttriumgroup) 。
稀土在地壳中的含量并不稀少,这组元素的克拉克值达0.0236%,其中铈组元素为0.01592%,钇组元素为0.0077%;比常见元素铜(0.01%),锌(0.005%),锡(0.004%),铅(0.0016%),镍(0.008%),钴(0.003%)等都多 。
下面我们就具体谈谈各种稀土元素的时机应用,以便更好的区别轻稀土和重稀土: 钕元素的到来活跃了稀土领域,在稀土领域中扮演着重要角色,并且左右着稀土市场 。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料 。钕铁硼永磁体的问世,为稀土高科技领域注入了新的生机与活力 。钕铁硼磁体磁能积高,被称作当代永磁之王,以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业 。阿尔法磁谱仪的研制成功,标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平 。钕还应用于有色金属材料 。在镁或铝合金中添加1.5~2.5%钕,可提高合金的高性能、气密性和耐腐蚀性,广泛用作航空航天材料 。另外,掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束,在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削 。在医疗上,掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口 。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂 。随着科学技术的发展,稀土科技领域的拓展和延伸,钕元素将会有更广阔的利用空间 。
钷(Pm):钷为核反应堆生产的人造放射性元素,主要用途如下:1,可作热源 。为真空探测和人造卫星提供辅助能量 。2,Pm147放出能量低的β射线,用于制造钷电池 。作为导弹制导仪器及钟表的电源 。此种电池体积小,能连续使用数年之久 。此外,钷还用于便携式X-射线仪、制备荧光粉、度量厚度以及航标灯中 。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 。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 。
钆(Gd):1,其水溶性顺磁络合物在医疗上可提高人体的核磁共振(NMR)成像信号 。2,其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射线荧光屏的基质栅网 。3,在钆镓石榴石中的钆对于磁泡记忆存储器是理想的单基片 。4,在无Camot循环限制时,可用作固态磁致冷介质 。5,用作控制核电站的连锁反应级别的抑制剂,以保证核反应的安全 。6,用作钐钴磁体的添加剂,以保证性能不随度而变化 。另外,氧化钆与镧一起使用,有助于玻璃化区域的变化和提高玻璃的热稳定性 。氧化钆还可用于制造电容器、x射线增感屏 。在世界上目前正在努力开发钆及其合金在磁致冷方面的应用,现已取得突破性进展,室下采用超导磁体、金属钆或其合金为致冷介质的磁冰箱已经问世 。1,制造某些特殊合金 。例如镥铝合金可用于中子活化分析 。2,稳定的镥核素在石油裂化、烷基化、氢化和聚合反应中起催化作用 。3,钇铁或钇铝石榴石的添加元素,改善某些性能 。4,磁泡贮存器的原料 。5,一种复合功能晶体掺镥四硼酸铝钇钕,属于盐溶液冷却生长晶体的技术领域,实验证明,掺镥NYAB晶体在光学均匀性和激光性能方面均优于NYAB晶体 。6,经国外有关部门研究发现,镥在电致变色显示和低维分子半导体中具有潜在的用途 。此外,镥还用于能源电池技术以及荧光粉的激活剂等 。
钇(Y):1,钢铁及有色合金的添加剂 。FeCr合金通常含0.5-4%钇,钇能够增强这些不锈钢的抗氧化性和延展性;MB26合金中添加适量的富钇混合稀土后,合金的综合性能得到明显的改善,可以替代部分中强铝合金用于飞机的受力构件上;在Al-Zr合金中加入少量富钇稀土,可提高合金导电率;该合金已为国内大多数电线厂采用;在铜合金中加入钇,提高了导电性和机械强度 。2,含钇6%和铝2%的氮化硅陶瓷材料,可用来研制发动机部件 。3,用功率400瓦的钕钇铝石榴石激光束来对大型构件进行钻孔、切削和焊接等机械加工 。4,由Y-Al石榴石单晶片构成的电子显微镜荧光屏,荧光亮度高,对散射光的吸收低,抗高和抗机械磨损性能好 。5,含钇达90%的高钇结构合金,可以应用于航空和其它要求低密度和高熔点的场合 。6,倍受人们关注的掺钇SrZrO3高质子传导材料,对燃料电池、电解池和要求氢溶解度高的气敏元件的生产具有重要的意义 。此外,钇还用于耐高喷涂材料、原子能反应堆燃料的稀释剂、永磁材料添加剂以及电子工业中作吸气剂等 。1,在冶金工业中,钪常用于制造合金(合金的添加剂),以改善合金的强度、硬度和耐热和性能 。如,在铁水中加入少量的钪,可显著改善铸铁的性能,少量的钪加入铝中,可改善其强度和耐热性 。2,在电子工业中,钪可用作各种半导体器件,如钪的亚硫酸盐在半导体中的应用已引起了国内外的注意,含钪的铁氧体在计算机磁芯中也颇有前途 。3,在化学工业上,用钪化合物作酒精脱氢及脱水剂,生产乙烯和用废盐酸生产氯时的高效催化剂 。4,在玻璃工业中,可以制造含钪的特种玻璃 。5,在电光源工业中,含钪和钠制成的钪钠灯,具有效率高和光色正的优点 。6,自然界中钪均以45Sc形式存在,另外,钪还有9种放射性同位素,即40~44Sc和46~49Sc 。其中,46Sc作为示踪剂,已在化工、冶金及海洋学等方面使用 。7,在医学上,国外还有人研究用46Sc来医治癌症 。
信息、生物、新材料、新能源、空间和海洋被当代科学家推为六大新科技群,人们之所以重视稀土、研究稀土、开发稀土、就是为稀土元素在这六大科技群中都有其施展本领的天地 。然而稀土元素毕竟还是一组尚不被人们完全认识的元素,这就需要下大力气去研究、认识它们,从而去撑握它们,使它们对人类有更大的贡献,稀土元素必将在高科技的发展中焕发出勃勃生机 。
稀土怎么区分轻稀土与重稀土呢?稀土(Rare earth)是元素周期表中的镧系元素和钪、钇共十七种金属元素的总称 。自然界中有250 种稀土矿 。最早发现稀土的是芬兰化学家加多林(John Gadolin) 。1794年,他从一块形似沥青的重质矿石中分离出第一种稀土“元素”(钇土,即Y2O3) 。因为18世纪发现的稀土矿物较少,当时只能用化学法制得少量不溶于水的氧化物,历史上习惯地把这种氧化物称为“土”,因而得名稀土 。
1、轻稀土通常是指镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕七种稀土元素(也有一种分法是镧、铈、镨和钕)的总称 。也称铈族( cerium group) 稀土 。它们具有较低的原子序数和较小质量 。自18世纪初发现第一个稀土元素以来,稀土行业已有2个多世纪的历史,其应用变得日趋广泛 。现今,稀土在冶金、陶瓷、化工、电子、医疗、超导等领域发挥着巨大作用 。轻稀土含量高,应用范围广,在稀土应用中占着举足轻重的作用 。我国稀土储量位居世界第一,稀土矿遍布大江南北,南方的离子吸附型稀土矿与北方的氟碳铈矿中轻稀土的含量都非常高 。
2、钆及钆以后的铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇等9个元素称为重稀土元素,亦称钇组稀土元素 。因为其广泛应用于钢铁、玻璃、陶瓷、电子、石油等各种行业,被称为“工业味精” 。
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重稀土是不是只有中国才有不是,只是含量更丰富
根据稀土元素间物理化学性质和地球化学性质的某些差异和分离工艺的要求,学者们往往把稀土类元素分为轻、重两组或者轻、中、重三组 。两组的分法以钆为界,钆以前的镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕7个元素为轻稀土元素,亦称铈组稀土元素;钆及钆以后的铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇等9个元素称为重稀土元素,亦称钇组稀土元素 。
稀土元素在元素周期表中的位置十分特殊,17个元素同处在第ⅢB族,钪、钇、镧、分别为第四、五、六、长周期中过渡元素系列的第一个元素 。镧与其后的14个元素性质十分相似,化学家们只能把它们放入一个格子内,难怪有人把它们当成“同位素”对待,然而由于其原子序数不同,还不能算作真正的同位素 。就是说,它们性质十分相似,又不完全一样,这就造成了这组元素分离的困难,但也表明只要利用其微小的差别,分离又是可能的 。
稀土元素是典型的金属元素 。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素,而比其他金属元素活泼 。在17个稀土元素当中,按金属的活泼次序排列,由钪,钇、镧递增,由镧到镥递减,即镧元素最活泼 。稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物 。稀土元素可以和氮、氢、碳、磷发生反应,易溶于盐酸、硫酸和硝酸中 。
稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物,因此在钢水中加入稀土,可以起到净化钢的效果 。由于稀土元素的金属原子半径比铁的原子半径大,很容易填补在其晶粒及缺陷中,并生成能阻碍晶粒继续生长的膜,从而使晶粒细化而提高钢的性能 。
稀土元素具有未充满的4f电子层结构,并由此而产生多种多样的电子能级 。因此,稀土可以作为优良的荧光,激光和电光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料 。稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物,使稀土广泛用于印染行业 。而某些稀土元素具有中子俘获截面积大的特性,如钐、铕、钆、镝和铒,可用作原子能反应堆的控制材料和减速剂 。而铈、钇的中子俘获截面积小,则可作为反应堆燃料的稀释剂 。
稀土具有类似微量元素的性质,可以促进农作物的种子萌发,促进根系生长,促进植物的光合作用 。
轻稀土和重稀土的区别是什么稀土有“重稀土”和“轻稀土”之分,很多人不知道两者有什么区别,接下来给大家详细说一下 。
1、价格不同
重稀土要比轻稀土的价格贵很多,两者价格悬殊比较大 。
2、元素不同
轻稀土元素:包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕七个元素,或称铈族稀土,它们具有较低的原子序数和较小质量;
重稀土元素:包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥,它们具有较高的原子序数和较大质量,有人将化学性质与重稀土元素相近的钆也列入重稀土亚族,因此重稀土元素也称为钆族稀土 。
3、用途不同
重稀土资源稀缺,可用于航天、军事、国防及新材料合成等高科技领域,价格昂贵,可替代性小;轻稀土则存量大,但利用价值却未能得到很好地开发 。
轻稀土和重稀土区别主要体现在价格、元素、用途三方面,可以通过对比就可以区分开 。
什么是稀土,稀土包含哪些稀土,是元素周期表中的镧系元素和钪、钇共十七种金属元素的总称 。自然界中有250 种稀土矿 。
轻稀土包括:镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕 。
重稀土包括:钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇 。
温馨提示:以上信息仅供参考 。
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重稀土的概述根据稀土元素间物理化学性质和地球化学性质的某些差异和分离工艺的要求,学者们往往把稀土类元素分为轻、重两组或者轻、中、重三组 。两组的分法以钆为界,钆以前的镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕7个元素为轻稀土元素,亦称铈组稀土元素;钆及钆以后的铽、钬、铒、铥、镱、镥和钇等9个元素称为重稀土元素,亦称钇组稀土元素 。尽管钇的原子量仅为89,但由于其离子半径在其它重稀土元素的离子半径链环之中,其化学性质更接近重稀土元素 。在自然界也与其它重稀土元素共生 。故它被归为重稀土组 。轻中重三组稀土的分类法没有一定之规,如按稀土硫酸复盐溶解度大小可分为:难溶性铈组即轻稀土组,包括镧、铈、镨、钕、钐;微溶性铽组即中稀土组,包括铕、钆、铽、镝;较易溶性的钇组即重稀土组,包括钇、钬、铒、铥、镱、镥 。然而各组之间相邻元素间的溶解度差别很小,用这种方法是分不净的 。多用萃取法分组,例如用二(2)乙基已基(磷酸)即P204可在钕/钐间分组,然后再在钆/铽间分组等 。这们,镧、铈、镨、钕称为轻稀土,钐、铕、钆称为中稀土,铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥再加上钇称为重稀土 。
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