用来制备轻稀土金属课件.ppt

解读稀土之解读稀土之“美美”l涉足稀土项目，西藏发展股价飙涨！涉足稀土项目，西藏发展股价飙涨！为什么什么“爱国者国者”导弹能比能比较轻易地易地击落落“飞毛腿毛腿”？为什么什么尽管美制尽管美制M1和和苏制制T-72坦克的主炮直射距离差距并不大，但前者坦克的主炮直射距离差距并不大，但前者却却总是能更早开火，而且打得更准？其是能更早开火，而且打得更准？其实都是稀土都是稀土“惹的惹的祸”！“爱国者国者”导弹能比能比较轻易易击毁“飞毛腿毛腿”导弹，这得益于前得益于前者精确制者精确制导系系统的出色工作其制的出色工作其制导系系统中使用了大中使用了大约4公斤的公斤的钐钴磁体和磁体和钕铁硼磁体用于硼磁体用于电子束聚焦，子束聚焦，钐、钕就是稀土元素就是稀土元素M1坦克能做到先坦克能做到先敌发现，是因，是因为该坦克所装坦克所装备的的掺钕钇铝石石榴石激光榴石激光测距机，在晴朗的白天可以达到近距机，在晴朗的白天可以达到近4000米的米的观瞄距离瞄距离,而而T-72的激光的激光测距机能看到距机能看到2000米就算不米就算不错在夜间，加入稀土元，加入稀土元素素镧的夜的夜视仪又成又成为伊拉克伊拉克军队的梦的梦魇无无论是在国防是在国防还是民用是民用领域，稀土金属在很多关域，稀土金属在很多关键技技术上都有上都有重要的用途。

在航空航天和重要的用途在航空航天和电子科技子科技领域，稀土金属被广泛域，稀土金属被广泛应用用于智能炸于智能炸弹、激光器、高速、激光器、高速电子、子、军用可充用可充电电池等池等产品而据报道，美国由于道，美国由于镧、铈、铕、钆等稀土金属的等稀土金属的匮乏，已乏，已经拖延了拖延了部分重型部分重型军事武器的生事武器的生产周期在民用消在民用消费领域，稀土金属可域，稀土金属可应用于液晶用于液晶显示屏和在倡在倡导低碳低碳经济的社会，稀土元素制成的的社会，稀土元素制成的“永久磁永久磁铁”可可获得得更多更多绿色色应用，例如混合用，例如混合动力汽力汽车、风力力涡轮发电机、太阳能机、太阳能电池板等一一 、 稀稀 土土 的的 定定 义义 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 特性之美特性之美自然天成自然天成美不自美美不自美因人而彰因人而彰四四、稀稀土土生生产产与与分分离离 六、稀土资源的理性开发六、稀土资源的理性开发 二、稀土的特性二、稀土的特性 五、稀土及其化合物的应用五、稀土及其化合物的应用 一、稀土的定义一、稀土的定义 稀土稀土（Rare Earth）：BB族中原子序数为族中原子序数为2121、3939和和57577171的的1717种化学元素的统称，简称种化学元素的统称，简称RE或或R。

其中原子序数为其中原子序数为57577171的的1515种化学元素又统称为种化学元素又统称为镧镧系元素 稀土元素包括钪稀土元素包括钪( (Sc) )、钇、钇( (Y) )、镧、镧( (La) )、铈、铈( (Ce) )、镨镨( (Pr) )、钕、钕( (Nd) )、钷、钷( (Pm) )、钐、钐( (Sm) )、铕、铕( (Eu) )、钆、钆( (Gd) )、铽、铽( (Tb) )、镝、镝( (Dy) )、钬、钬( (Ho) )、铒、铒( (Er) )、铥、铥( (Tm) )、镱镱( (Yb) )、镥、镥( (Lu) ) 一一 、 稀稀 土土 的的 定定 义义 稀土元素的分组稀土元素的分组l按物理、化学性质的微小差异和稀土矿物的形成特点，以钆为界，分为按物理、化学性质的微小差异和稀土矿物的形成特点，以钆为界，分为轻稀土和重稀土轻稀土和重稀土l按照稀土金属的分离工艺可分为三组：铈组、铽组和钇组，或称为轻、按照稀土金属的分离工艺可分为三组：铈组、铽组和钇组，或称为轻、中和重稀土，分界线因分离工艺不同而稍有差别中和重稀土，分界线因分离工艺不同而稍有差别镧铈镨钕钷钐铕钆铽镝钇钬铒铥镱镥LaCePrNdPmSmEuGdTbDyYHoErTmYbLu轻稀土（铈组）重稀土（钇组）铈组（硫酸复盐难溶）铽组（硫酸复盐微溶）钇组（硫酸复盐不溶）轻稀土（P204弱酸度萃取）中稀土(P204低酸度萃取)重稀土（P204中酸度萃取） f电子亚层有电子亚层有7 7个轨个轨道，每个轨道可容纳道，每个轨道可容纳2 2个个电子。

电子 稀土元素稀土元素具有未充具有未充满的满的4f电子层结构电子层结构, ,4f轨轨道电子的填充出现两种道电子的填充出现两种类型：类型：Xe4f n6s2和和Xe4f n-15d16s2，外层和，外层和次外层构型基本相同，次外层构型基本相同，因此它们的化学性质非因此它们的化学性质非常相近稀土元素的性质与其内部结构密切相关稀土元素的性质与其内部结构密切相关 二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土元素的氧化态特征稀土元素的氧化态特征镧系元素全部都形成稳定的镧系元素全部都形成稳定的 + 3 + 3 氧化态，同一周期连续氧化态，同一周期连续 15 15 个元素形成同一种个元素形成同一种特征氧化态的现象在周期表中是绝无仅有的非特征氧化态与它们的电子组态稳定性特征氧化态的现象在周期表中是绝无仅有的非特征氧化态与它们的电子组态稳定性有关有关 . . 据洪特规则，据洪特规则，f f轨道全空、全满或半满时，原子或离子有特殊稳定性，因此轨道全空、全满或半满时，原子或离子有特殊稳定性，因此LaLa3+3+(4(4f f 0 0), Gd), Gd3+3+(4(4f f 7 7) ) 和和 LuLu3+3+(4(4f f 1414) ) 等元素离子已处于稳定结构，获得等元素离子已处于稳定结构，获得 +2 +2 和和 +4 +4 氧化态是相当困难的；氧化态是相当困难的； CeCe3+3+(4(4f f 1 1) ) 和和 TbTb3+3+(4(4f f 8 8) ) 失去一个电子即达稳定结构，失去一个电子即达稳定结构，因而出现因而出现 +4 +4 氧化态；氧化态；EuEu3+3+(4(4f f 6 6) ) 和和 YbYb3+3+(4(4f f 1313) ) 接受一个电子即达稳定结构，因而接受一个电子即达稳定结构，因而易出现易出现 +2 +2 氧化态氧化态。

4+3+2Ba2+Hf4+Dy Ho Er TmLaCePrNd PmSm EuGdTbYbLu 二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土离子的颜色特征稀土离子的颜色特征+3氧化态镧系元素离子多数有颜色，如果阴离子为无色，氧化态镧系元素离子多数有颜色，如果阴离子为无色，在结晶盐和水溶液中都保持镧系离子的特征颜色在结晶盐和水溶液中都保持镧系离子的特征颜色离子颜色与离子颜色与4 4f f亚层中的电子跃亚层中的电子跃迁有关：迁有关：LaLa3+3+(4(4f f 0 0) ) 和和 LuLu3+3+(4(4f f 1414) ) 离子为无色，因离子为无色，因为不可能发生为不可能发生f f- -f f跃迁；另一跃迁；另一稳定组态的离子稳定组态的离子 GdGd3+3+(4(4f f 7 7) )和和接近稳定组态的离子接近稳定组态的离子CeCe3+3+(4(4f f 1 1) )等的吸收峰在紫外区或红外等的吸收峰在紫外区或红外区，因而显示无色或浅色区，因而显示无色或浅色. .LnLn3+3+离子颜色随离子颜色随f f层中的未成对电子数呈周期性变化三价层中的未成对电子数呈周期性变化三价离子具有离子具有f fn n和和f f14-n14-n电子构型时，它们的颜色相同或相近。

电子构型时，它们的颜色相同或相近 二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土金属的性质稀土金属的性质呈银白色，较软，有延展性；呈银白色，较软，有延展性；化学性质相当活泼，具较强还原性，标准电极电势与镁接近，性质似碱土化学性质相当活泼，具较强还原性，标准电极电势与镁接近，性质似碱土金属金属的活泼顺序由金属金属的活泼顺序由ScYLa递增，由递增，由La到到Lu递减，递减，La最活泼能与大多数非金属发生反应；能与大多数非金属发生反应；能与水反应生成不溶于水的氢氧化物或水合氧化物并放出氢气；能与水反应生成不溶于水的氢氧化物或水合氧化物并放出氢气；易与其它非金属形成离子化合物；易与其它非金属形成离子化合物；燃点低，用于制造民用打火石和军用发火合金；燃点低，用于制造民用打火石和军用发火合金；具有吸收大量气体的能力，用于电子工业中的吸气材料具有吸收大量气体的能力，用于电子工业中的吸气材料 二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土元素的物理化学性质稀土元素的物理化学性质1.稀土元素是典型的金属元素它们的金属活泼性仅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次于碱金属和碱土金属元素，而比其他金属元素活泼。

泼2.稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化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、硫酸和硝酸中溶于盐酸、硫酸和硝酸中 二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土元素的物理化学性质稀土元素的物理化学性质3.稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合稀土易和氧、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物，因此在钢水中加入稀土，可以起到净化钢的效果4.稀土元素具有未充满的稀土元素具有未充满的4f电子层结构，并由此而产电子层结构，并由此而产生多种多样的生多种多样的电子能级电子能级因此，稀土可以作为优良因此，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、陶瓷的的荧光，激光和电光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料釉料 二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土元素的物理化学性质稀土元素的物理化学性质5.稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物，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使稀土广泛用于印染行业6.稀土元素具有中子俘获截面积大的特性，如钐、铕、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应堆燃料的稀释剂 二、稀土的特性二、稀土的特性 稀土元素的物理化学性质稀土元素的物理化学性质7. 7. 稀土还具有类似微量元素的性质，可以促进农作物的稀土还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种子萌发，促进根系生长，促进植物的光合作用8. 8. 稀土具有很大的原子磁矩，可用于制造磁性材料稀土具有很大的原子磁矩，可用于制造磁性材料稀土是一组活泼的金属元素，由于特殊的电子排列结构，使其稀土是一组活泼的金属元素，由于特殊的电子排列结构，使其具有独特的光、电、磁等优异性能稀土元素组成的新材料具有优具有独特的光、电、磁等优异性能稀土元素组成的新材料具有优异的使用性能，因此，稀土与当代的高科技密切相关目前稀土应异的使用性能，因此，稀土与当代的高科技密切相关目前稀土应用领域遍及国防军工和国民经济中用领域遍及国防军工和国民经济中13个领域，近个领域，近40个行业 二、稀土的特性二、稀土的特性 一一 、 稀稀 土土 的的 定定 义义 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 特性之美特性之美自然天成自然天成美不自美美不自美因人而彰因人而彰四四、稀稀土土生生产产与与分分离离 六、稀土资源的理性开发六、稀土资源的理性开发 二、稀土的特性二、稀土的特性 五、稀土及其化合物的应用五、稀土及其化合物的应用2022/6/23 三、稀土的赋存状态三、稀土的赋存状态 稀土元素在地壳中的存在状态稀土元素在地壳中的存在状态 稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，由于各元素性质相似，稀土元素在地壳中主要以矿物形式存在，由于各元素性质相似，所以常共生于同种矿物中，其存在状态主。