什么是稀土?


我们中只有少数人听说过稀土。稀土是在地壳中发现的一系列化学元素,对许多现代技术很重要,包括消费电子,计算机和网络,通信,清洁能源,先进的交通,医疗保健,环境减缓,国防等等。

由于其独特的磁性,发光和电化学特性,这些元素有助于通过减轻重量,减少排放和消耗能量使许多技术发挥作用;或者赋予它们更高的效率,性能,小型化,速度,耐用性和热稳定性。

历史
这组金属是1787年由瑞典武装部队中尉Karl Axel Arrhenius首次发现的。他收集了来自瑞典Ytterby村附近的长石采矿和石英石英的黑色矿物ytterbit。然后,通过获得Ytterbit矿物,这种矿物在1794年由J. Gadoli成功分离。此外,矿物的名称在1800年改为gadolinite。

当然,这一新元素的发现引发了研究,导致其他稀土金属元素的发现。

1804年,克拉普罗斯和他的同事们发现了一种来自铈的氧化物。
1828年,Belzerius从钍矿物中获得了钍矿物质
1842年,Mosander通过使用草酸和氢氧化酸的分级沉淀将称为氧化钇的化合物分离成三种类型的元素。这些元素是Yttria,Terbia和Erbia。因此,在1842年,发现了6种稀土金属,即钇,铈,镧,钕镨,铒和铽。
1879年,由于Marc Delafontaine的指示,PaulÉmileLecoqde Boisbaudran能够从samarskit矿物中获得钐。
1885年,韦尔斯巴赫将镨和钕从钐中分离出来
1886年,Boisbaudran从J.C.G de Marignac于1880年获得的Ytterbia矿物中获得钆
1907年,由Jean Charles Galissard de Marignac获得的Ytterbia,de Boisbaudran能够将该化合物分离成Neoytterium和Lutesium。公厕Cleve能够将三个元素与Marignac拥有的erbia和terbia分开。他获得了铒,Holminium和Th。 L. De Boisbaudran,能够获得另一种称为Disporsium的元素。

稀土金属应用
稀土金属已广泛用于各种产品中。稀土金属的使用引发了新材料的开发。使用稀土金属的新材料为材料科学提供了重要的技术发展。这种材料的开发在工业中得到广泛应用,以提高其产品的质量。磁铁中出现的发展的例子。稀土金属能够产生新磁铁,即具有比普通磁铁更好的磁场的磁铁。从而以减少现有扬声器的重量和体积的形式实现技术发展的出现使更强劲的发电机出现,使其可以移动汽车。因此,随着稀土金属的存在,它允许出现可用于长途旅行的电动汽车。因此混合动力汽车开始绽放。

在冶金应用中,土壤金属的添加很少用于制造高强度钢,低合金钢(HSLA),高碳钢,高温合金,不锈钢。因为土壤金属很少能够以强度,硬度和增加的耐热性的形式增加材料的能力。例如,除了镁和铝合金中的添加剂或合金形式的稀土金属之外,这些合金的强度和硬度将显着增加。

土壤金属的其他用途很少是混合动力和电动汽车,荧光灯,等离子屏幕,便携式计算机,手持电子设备,风力发电机以及光学和医疗设备。一些稀土元素是汽车污染控制催化转化器和石油流体裂化催化剂的重要元素。土地元素很少有各种防御应用;它们被用于精确制导弹药(智能导弹和炸弹),激光,卫星通信,战斗机和雷达系统。

有17种元素被认为是稀土元素 – 镧系元素中有15种元素,另外两种元素具有相似的化学性质。它们按原子序数(Z)的顺序列在下面:

Skandium或Sc(21)

钪,银白色金属,是一种罕见的非镧系土壤。它被用于许多流行的消费产品,例如电视和荧光灯或节能灯。在工业中,钪的主要用途是加强金属化合物。目前,钪浓缩的唯一来源是稀有矿物,例如来自斯堪的纳维亚和马达加斯加的thortveitite,euxenite和gadolinite。

钇或Y(39)

钇是一种罕见的非镧系元素土壤元素,用于许多重要的应用,如超导体,强力脉冲激光,癌症治疗药物,类风湿性关节炎药物和手术用品。银色金属,也用于许多流行的消费产品,如彩色电视和相机镜头。

镧或La(57)

这种银白色金属是最活泼的稀土元素之一。这用于制造特殊的光学玻璃,包括红外线吸收玻璃,相机和望远镜镜片,也可用于制造更容易形成的钢材。镧的其他应用包括废水处理和石油精炼。

铈或铈(58)

铈是以罗马农业女神Ceres命名的,是一种银白色金属,很容易在空气中被氧化。这是最丰富的稀土元素,有很多用途。例如,氧化铈用作汽车排气系统中催化转化器中的催化剂以减少排放,并且非常适用于抛光精密玻璃。铈还可用于铁,镁和铝合金,磁铁,某些类型的电极和碳弧照明。

镨或镨(59)

这种银色软金属首先用于制作陶瓷的黄橙色污渍。虽然它仍然用于染色某些类型的玻璃和宝石,但镨主要用于稀土磁体。它也可以在各种应用中找到,例如在飞机发动机上发现高强度金属,以及用于起火的燧石。

钕或Nd(60)

软金属钕,银,与镨一起使用,制造出一些最强的永久磁铁。这种磁铁存在于大多数现代车辆和飞机中,以及诸如耳机,麦克风和计算机磁盘之类的流行的消费电子产品中。钕还用于制造用于工业和国防应用的高功率红外激光器。

Pro或Pm(61)

尽管寻找具有原子序数61的元素始于1902年,但直到1947年,科学家才最终制作并描述了以希腊神话中的人物命名的pr的特征。这是唯一罕见的天然放射性土壤元素,地壳中几乎所有的pr都长期被分解成其他元素。今天,大多数都是人工制作的,用于手表,心脏起搏器和科学研究。

钐或钐(62)

这种银色金属可以用于几种重要方面。首先,它是许多运输,防御和商业技术中使用的非常强大的磁铁的一部分。其次,与其他用于治疗静脉内放射的化合物一起可以杀死癌细胞并用于治疗肺癌,前列腺癌,乳腺癌和某些形式的骨癌。因为这是一种稳定的中子吸收剂,所以钐用于控制核反应堆的棒,有助于它们的安全使用。

铕或欧盟(63)

欧洲大陆以欧洲大陆命名,铕是一种用于在紧凑型荧光灯和彩色显示器中制造可见光的硬金属。铕磷有助于为彩色屏幕带来鲜艳的红色,并有助于推动早期彩色电视的普及。适当地,这用于在欧元钞票上制造防止伪造的特殊磷。

钆或Gd(64)

钆具有特殊的性质,使其非常适用于重要的功能,如保护核反应堆和中子射线照相。这可以针对神经元治疗中的肿瘤,并且可以改善磁共振成像(MRI),有助于癌症的治疗和诊断。 X射线和骨密度测试也可以使用钆,使这种稀土元素成为现代医疗保健解决方案的主要贡献者。

铽或Tb(65)

这种银色稀土金属非常柔软,可以用刀切割。铽通常用于紧凑型荧光灯,彩色显示器,以及永久性稀土磁铁,使其能够在更高的温度下更好地发挥作用。这可以在设计用于在高温下操作的燃料电池,一些电子设备和海军声纳系统中找到。发现于1843年,合金形式的铽具有最高的任何此类物质的磁阻,这意味着它由于比其他合金更多的磁化而改变形状。该属性使得Terphenol-D成为重要组成部分,在防御和商业技术方面具有许多重要用途。

Dispromium或Dy(66)

软金属,银,其他镝具有这些元素中最高的磁强度之一,仅与钬相容。镝通常添加到稀土永磁体中,以帮助它们在更高的温度下更有效地运行。商用激光器和照明设备可以使用镝,它也可以用于制造需要某些磁性的硬质和其他电子计算机磁盘。镝也可用于核能反应堆和节能的现代车辆。

钬或Ho(67)

钬于1878年被发现,并以斯德哥尔摩市命名。与镝一起,钬具有非凡的磁性。实际上,一些最强的人造磁场是由钬合金制成的磁通量集中器的结果。除了在立方氧化锆和玻璃上提供染色外,钬还可用于核控制棒和微波装置。

铒或铒(68)

其他具有核应用的稀土,铒可以在中子吸收剂控制棒中找到。这是高性能光纤通信系统的关键部件,也可用于为玻璃和其他材料提供粉红色,这具有美学和工业用途。铒还可以帮助制造激光,包括一些用于医疗目的的激光。

Th或Tm(69)

银灰色金属,th是最稀有的稀土之一。同位素广泛用作便携式X射线辐射装置,使th成为非常有用的成分。 Th也是高效激光的一个组成部分,在防御,医学和气象学中有各种用途。

镱或Yb(70)

这个元素以瑞典一个与其发现有关的村庄命名,在医疗保健方面有几个重要用途,包括某些癌症治疗方法。镱还可以增加不锈钢,用于监测地震和爆炸对地面的影响。

L或Lu(71)

最后一个稀土元素(根据其原子序数)有几个有趣的用途。例如,l同位素可以帮助揭示古代物体的年龄,例如陨石。它还有与石油精炼和正电子发射断层扫描有关的应用。在实验上,l同位素已被用于靶向某些类型的肿瘤。

总的来说,土壤元素很少有助于我们今天依赖的安全,健康和舒适的重要技术。所有土壤元素很少有助于现代技术的进步,而且尚未发现有希望的发现。

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