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稀土元素

/rare earth element/
条目作者黄竹坡撰黄闻亮修订
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黄闻亮修订

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最后更新 2023-05-05
浏览 399
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元素周期表ⅢB族中原子序数为21、39和57~71的17种化学元素的总称。稀土元素的化学符号用RE代表。又称稀土金属。包括Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。其中57~71号元素称为镧系元素,位于元素周期表最下方的f区。从镧到铕为铈组(轻稀土),从钆到镥及钇为钇组(重稀土)。

英文名称
rare earth element
又称
稀土金属
化学符号
RE
所属学科
化学

稀土元素性质非常相似,在自然界中共存于某些矿物中(见图),提取稀土元素主要的矿物有独居石、氟碳铈矿、磷钇矿和风化壳淋积型稀土矿等。稀土元素在地壳中的含量并不稀少,其中地壳中元素丰度最高的铈的丰度要高于常见元素铜。稀土元素在自然界矿物中的分布总体上看存在三个特点:①随原子序数的增加,稀土元素的丰度呈下降趋势;②原子序数为偶数的稀土元素的丰度一般大于与其相邻的奇数元素;③铈组元素在地壳的含量大于钇组元素。

含有稀土资源的矿石含有稀土资源的矿石

稀土元素是银白色有光泽的金属,质地较软,有延展性。化学性质活泼,在空气中能迅速被氧化,失去光泽而变暗。稀土金属具有仅次于碱金属和碱土金属的强还原性,能将铁、钴、镍、铜等许多金属的氧化物还原为金属。稀土元素主要的化合价为+3价,其中铈、铽、镨、镝存在+4价的化合物,而铕、镱、钐、铥、镝、钕存在+2价化合物。至2013年,所有的稀土元素除了放射性的钷以外,都已有单晶结构表征的+2价的分子配合物的报道。常温下稀土金属都呈顺磁性。稀土元素的发射光谱主要源自f-f跃迁,呈锐线谱,这种特性使许多稀土元素用于制作激光材料和发光材料。重要的化合物有卤化物、氧化物、硫酸盐、硝酸盐、草酸盐等。稀土元素与羧酸、β-二酮、乙二胺四乙酸及大环聚醚等生成稳定的配位化合物。在无水无氧的条件下,稀土元素也能与多种有机配体形成金属有机化合物。

工业上用熔盐电解法和金属热还原法制取稀土金属。

稀土元素在冶金、玻璃、陶瓷、化工、原子能、磁性材料、发光及激光材料、农业及医药等方面具有广泛的用途,特别在可再生能源与高性能材料领域具有广阔的应用前景。

稀土元素具有低毒性,接触时应注意安全防护。

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