稀土元素的性质

1、稀土元素的性质稀土元素事典型的金属元素。其中镧系元素 4f 亚层的轨道电子，由于被外层的 5s 和 5p 层电子有效地屏蔽，不能参与成键，因此导致它们具有两个非常突出的特点，即 化学性质非常相似 （给彼此的分离造成了困难 ）及物理性质差别明显 （见表 ），给应用开发创 造了多方面的机遇。原子 序数元素名称电子排布氧化态氧化物颜色热中子俘 获 截面靶恩 （10-28米 2）总磁矩（波尔 磁子）原子M3+21钪(Sc)3d4S2Ar+31339钇(Y)4d5S2Kr+357镧(La)5d16S2Xe+3白色58铈(Ce)4f15d16S24f1+3.+4米色59镨(Pr)4f36S24f2+3.+

2、4黑色60钕(Nd)4f46S24f3+3淡蓝61钷(Pm)4f56S24f4+362钐(Sm)4f66S24f5+2.+3淡黄550063铕(Eu)4f76S24f6+2.+3白色460064钆(Cd)4f75d16S24f7+3白色4600065铽(Tb)4f96S24f8+3.+4深褐4466镝(Dy)4f106S24f9+3白色115067钬(Ho)4f116S24f10+3白色6468铒(Er)4f126S24f11+3粉色16669铥(Tm)4f135S24f12+3苍绿11870镱(Yb)4f146S24f13+2.+3白色3671镥(Lu)4f145d16S24f14+3白色1

3、08原子序数元素名称居里点（）熔点（）氧化 金属物电阻率 (欧姆·米) ×10-8 (25 )热导率瓦/（米·开）（25 ）密度（克 厘米）21钪(Sc)154123005239钇(Y)1526241557镧(La)920225058铈(Ce)798260059镨(Pr)931220060钕(Nd)1016227261钷(Pm)62钐(Sm)1073232563铕(Eu)-165822205050264钆(Cd)1312234065铽(Tb)-531357220013666镝(Dy)-187140923405667钬(Ho)-254147023608768铒(Er

4、)-2551522235510769铥(Tm)-141154524007970镱(Yb)81623462771镥(Lu)1663249079（一）化学性质和冶金性能稀土元素的性质（一）化学性质和冶金性能经湿法冶金与化学提纯获得的稀土氯化物、碳酸盐、硝酸盐、氟化物和其他卤化 物及稀土氧化物，因外层电子排布 （构型 ）的相似。其氧化态基本上为正三价。但内层4f电子的数目对价态也有一定影响，铈、镨、铽可氧化成四价，形成相应的稳定氧化物 CeO2、Pr6O11、Tb407，钐、铕、镱可还原成二价，形成 SmS等反常价态化合物。稀土金属是化学活性极强的元素，对氢、碳、氮、氧、硫、磷和卤素具有极强的 亲和

5、力。轻稀土金属于室温在空气中易于氧化， 重稀土与钪和钇在室温形成氧化保护层， 因此一般将稀土金属保存在煤油中，或置于真空及充以氩气的密封容器中。稀土金属是原子半径较大的电正性元素，除各稀土元素彼此间及稀土与锆、钍和 镁、锌、镉、汞等二价金属形成多种固溶体外，稀土金属与其他金属元素形成的二元 R-M系金属间化合物 （R与M分别为稀土金属与非稀土金属 ）就在3000种以上。其中 RM2、 BM、RM3和 R5M3依次各占已知 R-M型金属间化合物的 20%、17%、12%和 7%，RM5 和 R2M17，各占 5 。单稀土与铁、钴、镍形成的金属间化合物就已经超过200 种。至于 Nd2Fe14B

6、等三元化合物型合金的数目更是难以计数。此外，稀土易与碳形成强键及其易于获得和失去电子的能力， 特别是铈的储氧能力， 使稀土成为催化性能非常突出的金属元素。（二）物理性质稀土金属为一组呈铁灰色到银白色有金属光泽的金属， 一般较软、 可锻、有延展性， 在高温下呈粉末状其反应性尤为强烈。其中铈的熔点为798，而镥的熔点为 1663，差别明显。稀土元素的磁性质是由未充满 4f 电子层内的未成对电子引起的。其中镝和钬的原 子磁矩最大， 钐、铈、镨和钕与强磁性的铁和钴的配伍性最好， 能产生极强的相互作用， 形成 SmCo5和 Nd2Fe14B 等把磁畴保持在一起高度抗退磁的材料。 此外，一些稀土元素 的磁热效应、磁致冷、磁致伸缩和磁光效应都充分展现了各稀土元素所特有的个性，为 稀土的应用开发打开了重重深锁的大门。稀土元素的电子能级和谱线较普通元素更多种多样，它们可以吸收和发射从紫 外、可见到红外谱区各种波长的电磁辐射， 仅钆原子的某个激发态就有多达 36000 个能 级。由于稀土元素 4f 亚层未成对电子与其他元素外层电子如 d 电子间的相互作用，形 成丰富多彩、性能各异的稀土材料系列。而与荧光、激光、阴极