稀土元素

稀土元素的任何成员集团的化学元素组成的三元素组3 (钪(Sc),钇[Y],镧(La))和第一排元素下面的主体元素周期表(铈(Ce)通过镏(陆))。通过镏被称为元素铈镧系元素,但许多科学家也,虽然错误,叫这些稀土元素。

通常三价稀土元素,但很少有其他价。铈、镨,铽可以四价;钐,铕和镱,另一方面,可以二价。许多入门科学书将稀土视为如此相似的化学彼此,共同他们可以被认为是一个元素。在某种程度上是对了25%的使用是基于这个关闭similarity-but另外75%稀土的使用是基于个人的独特属性元素。此外,这些元素的密切观察就会发现巨大的差异在他们的行为和属性;例如,熔点镧,原型镧系元素(918°C (1684°F),远低于镥的熔点,本系列的最后一个元素(1663°C (3025°F)。这种差异远远大于在许多组织发现元素周期表;例如,的熔点铜,银,黄金不同的只有100°C (180°F)。

这个名字稀土本身就是一个用词不当。他们的发现在18世纪的时候,他们发现复杂氧化物的组成部分,被称为“地球”。此外,这些矿物质似乎稀缺的这些新发现的元素,因此被命名为“稀土。“实际上,这些元素非常丰富,存在于许多可行的存款在世界各地。16个天然稀土元素丰度的50百分位。21世纪初,中国已经成为世界上最大的稀土生产商。澳大利亚,巴西,印度、哈萨克斯坦、马来西亚,俄罗斯,南非,美国这些材料的大量提取和细化。

许多人没有意识到的巨大影响稀土元素对他们的日常生活,但这几乎是不可能的避免一个不包含任何的现代技术。甚至产品简单火石含有稀土元素。他们的普遍性是现代的例证汽车,最大的一个消费者稀土产品。数十名电动马达在一个典型的汽车,以及扬声器的音响系统,使用钕- - - - - -铁- - - - - -硼永久磁铁。电传感器采用yttria-stabilized氧化锆测量和控制氧气内容的燃料。三方的催化转化器依赖于铈氧化物减少氮氧化氮气体和氧化一氧化碳来二氧化碳和未燃烧的碳氢化合物废气中二氧化碳和水的产品。荧光粉在光学显示含钇,铕和铽氧化物。挡风玻璃、镜子、和镜头使用氧化铈抛光。即使是汽油或柴油那推动车辆使用稀土裂化精制催化剂含有镧、铈或mixed-rare-earth氧化物。混合动力汽车是由一个镍镧金属氢化可充电电池和电子牵引电动机永久磁铁含有稀土元素。此外,现代媒体和通讯设备- - - - - -手机,电视,电脑——采用稀土磁铁的扬声器和光学显示硬盘和荧光粉。稀土使用非常小的数量(按重量0.1 - -5%,除了永久磁铁,含有钕约25%),但他们是至关重要的,和这些设备不工作,或者会更重一些,如果不是因为稀土。

发现和历史

尽管稀土成立以来已经存在地球,他们的存在直到18世纪末期才暴露出来。1787年,瑞典的陆军中尉卡尔·阿克塞尔阿伦尼乌斯发现了一个独特的黑色的矿物在一个小型采石场Ytterby(斯德哥尔摩)附近的一个小镇。稀土矿物的混合物,第一人元素是孤立的铈在1803年。

个人的历史稀土元素既复杂又困惑,主要是因为他们的化学相似性。许多“新发现的元素”没有一个元素但多达六种不同稀土元素的混合物。此外,有声称发现了大量的其他元素,“这应该是稀土系列的成员,但不是。

最后一个自然发生的稀土元素(镏)于1907年被发现,但研究化学这些元素是困难的,因为没有人知道有多少真正的稀土元素存在。幸运的是,在1913 - 14丹麦物理学家的研究尼尔斯·玻尔和英国物理学家亨利·格温莫斯利的杰弗里斯解决这种情况。玻尔氢原子理论使理论家表明只有14岁镧系元素存在。莫斯利的实验研究验证13这些元素的存在,表明14镧系元素必须61号元素和谎言之间钕和钐。

在1920年代寻找61号元素是强烈的。1926年科学家们组佛罗伦萨大学、意大利、和伊利诺伊大学声称已经发现了61号元素和命名的元素florentium和钇分别,但他们声称无法得到独立消息来源的证实。这些说法的狂热和反诉最终下降了1930年去世。后,直到1947年裂变的铀,61号元素绝对是孤立的和命名钷科学家在美国原子能委员会的橡树岭国家实验室在田纳西州。(更多细节的发现各个元素在文章中发现这些元素)。

在160年的发现(1787 - 1947)分离和纯化稀土元素是一个困难和耗时的过程。许多科学家花了一生都试图获得一个99%纯稀土,通常通过分数结晶,使使用的轻微差异溶解度稀土盐的水溶液解决方案相比之下,邻近的镧系元素元素。

因为稀土元素被发现裂变产物铀原子分裂的,美国原子能委员会做出了很大努力开发新的分离稀土元素的方法。然而,1947年杰拉尔德·e·博伊德和他的同事们在橡树岭国家实验室弗兰克·哈罗德·斯佩丁和他的同事们在爱荷华州艾姆斯实验室同时公布的结果显示,离子交换过程提供了一个更好的方法来分离稀土。