稀土元素

2024-07-16 12:51| 来源: 网络整理| 查看: 265

稀土元素（英语：rare-earth element，REE），或称稀土金属，是元素周期表上第3族之钪、钇和镧系元素共17种金属化学元素的合称，皆属于副族元素。稀土元素皆为质地较软的银白色金属，彼此之间具有非常相似的化学性质，且总是在矿床中共生，难以分离、提取。[1][2][3]

此条目需要精通或熟悉化学的编者参与及协助编辑。此条目翻译自英语维基百科，需要相关领域的编者协助校对翻译。 元素周期表中的稀土元素 氢（非金属）氦（惰性气体）锂（碱金属）铍（碱土金属）硼（类金属）碳（非金属）氮（非金属）氧（非金属）氟（卤素）氖（惰性气体）钠（碱金属）镁（碱土金属）铝（贫金属）矽（类金属）磷（非金属）硫（非金属）氯（卤素）氩（惰性气体）钾（碱金属）钙（碱土金属）钪（过渡金属）钛（过渡金属）钒（过渡金属）铬（过渡金属）锰（过渡金属）铁（过渡金属）钴（过渡金属）镍（过渡金属）铜（过渡金属）锌（过渡金属）镓（贫金属）锗（类金属）砷（类金属）硒（非金属）溴（卤素）氪（惰性气体）铷（碱金属）锶（碱土金属）钇（过渡金属）锆（过渡金属）铌（过渡金属）钼（过渡金属）𨱏（过渡金属）钌（过渡金属）铑（过渡金属）钯（过渡金属）银（过渡金属）镉（过渡金属）铟（贫金属）锡（贫金属）锑（类金属）碲（类金属）碘（卤素）氙（惰性气体）铯（碱金属）钡（碱土金属）镧（镧系元素）铈（镧系元素）镨（镧系元素）钕（镧系元素）钷（镧系元素）钐（镧系元素）铕（镧系元素）钆（镧系元素）铽（镧系元素）镝（镧系元素）钬（镧系元素）铒（镧系元素）铥（镧系元素）镱（镧系元素）镏（镧系元素）铪（过渡金属）钽（过渡金属）钨（过渡金属）铼（过渡金属）锇（过渡金属）铱（过渡金属）铂（过渡金属）金（过渡金属）汞（过渡金属）铊（贫金属）铅（贫金属）铋（贫金属）钋（贫金属）砈（类金属）氡（惰性气体）鍅（碱金属）镭（碱土金属）锕（锕系元素）钍（锕系元素）镤（锕系元素）铀（锕系元素）錼（锕系元素）钸（锕系元素）鋂（锕系元素）锔（锕系元素）鉳（锕系元素）鉲（锕系元素）鑀（锕系元素）镄（锕系元素）钔（锕系元素）锘（锕系元素）铹（锕系元素）𬬻（过渡金属）𬭊（过渡金属）𬭳（过渡金属）𬭛（过渡金属）𬭶（过渡金属）鿏（预测为过渡金属）𫟼（预测为过渡金属）𬬭（预测为过渡金属）鿔（过渡金属）鿭（预测为贫金属）𫓧（贫金属）镆（预测为贫金属）𫟷（预测为贫金属）鿬（预测为卤素）鿫（预测为惰性气体）稀土矿物（和一枚直径19毫米的1美分硬币对比）精炼过的稀土氧化物呈粗糙的褐色或黑色粉粒状，但也有如图片中的浅色者。图例:钆 · 镨 · 铈钐 · 镧钕

与其名称暗示的不同，实际上稀土元素在地壳中的丰度并不低（放射性的钷除外），其中含量最高的铈在地壳元素丰度排名第25，占0.0068%，与铜相当。虽然稀土元素并不稀有，但由于其地球化学特性，它们在地壳中的分布相当分散，很少有稀土元素富集到容许商业开采的程度；此外，其彼此之间相似的化学性质导致它们倾向于两两或多种一起伴生于矿物中，而难以将稀土元素彼此单独分离，导致开采和提取上的困难，因此被称为“稀土”元素。[4]稀土元素在矿藏中常与放射性锕系元素共生，以钍为主，铀矿中较为少见。钷是稀土元素中唯一的放射性元素，且其所有同位素的半衰期都很短，在自然界中主要作为铀-238自发分裂的产物而痕量生成于铀矿中，含量极为稀少。

第一种被人类发现的稀土矿物是硅铍钇矿，一种主要由铈、钇、铍、铁、矽等元素组成的黑色矿物，为1787年从瑞典伊特比村的矿井中所提取出，有四种稀土元素的英文名称都是源自于此地（钇、铽、铒和镱）。

在元素周期表的各类金属元素中，稀土金属的活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素，其中镧系元素的反应性有随著原子序数增加而逐渐降低的趋势（铕和镱除外）。室温下，稀土金属在空气中表面会逐渐失去光泽；与冷水接触会反应生成氢氧化物并释出氢气；与水蒸气接触则会反应生成氧化物。在400°C以上的高温中会自燃。

稀土元素及其化合物在绝大多数生物体内并没有已知的生物学功能，且其水溶性化合物具有轻度至中度毒性，但难溶性化合物则没有。[5]

稀土元素在电气及电子元件、雷射器、玻璃、磁铁和工业及化学催化剂等领域中有著多样且广泛的应用，但由于它们在产业中不像铁和铝等卑金属需要使用庞大的体积或消耗巨大的用量，且大多应用于较专业的用途，因此它们的名称和属性在日常生活中并不十分为人所知。其中最容易见到的可能是磁性很强的钕磁铁（人造永磁体），在一些商家作为新奇的玩具出售。

化学家安德烈亚·赛拉（英语：Andrea Sella）认为：稀土元素与周期表中其他元素的不同之处在于：从原子结构上来看，它们彼此之间的化学性质几乎完全相同，几乎是无法相互分离的。然而，就其电子特性和磁性质而言，每种稀土元素在我们的科技产业中都占据著独一无二的岗位，没有任何其他的元素可以取代。[1]例如：“镨（Pr）和钕（Nd）都可掺入玻璃中，以在吹制玻璃（英语：glassblowing）时，完全消除火焰中的眩光。”[1]

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