镧(lan): Lanthanum,元素符号La,原子序数57,原子量,138.9055,同位素镧139和放射性镧 138第六周期,第三B族,氧化钛主要是+3,密度6.7,熔点920.0,沸点3469.0,外围电子排 布:5d16s2,核外电子排布:2,8,18,18,9,2电子层:K-L-M-N-O-P 外围电子层排布: 5d1 6s2晶体结构:晶胞为六方晶胞晶胞参数:a=377.2pm, b=377.2pm, c = 1214.4pm, a=90°,卩=90°, y= 120°金属镧银白色的软金属,有延展性化学性质活泼易溶于稀酸在空气中易氧化;加热能燃烧, 生成氧化物和氮化物在氢气中加热生成氢化物,在热水中反应强烈并放出氢气镧存在于 独居石沙和氟碳铈镧矿中易溶于稀酸镧为可锻压、可延展的银白色金属,质软可用刀切 开;熔点921°C,沸点3457°C,密度6.174克/厘米;镧化学性质活泼,在干燥空气中迅速 变暗,在冷水中缓慢腐蚀,热水中加快;镧可直接与碳、氮、硼、硒、硅、磷、硫、卤素等 反应;镧的化合物呈反磁性高纯氧化镧可用于制造精密透镜;镧镍合金可做储氢材料,六 硼化镧广泛用作大功率电子发射阴极。
来源镧的制备一般由水合氯化镧经脱水后,用金属钙还原,或由无水氯化镧经熔融后电解而制得 在潮湿空气中迅速失去光泽,生成无色化合物,它存在于稀土矿中,通常把它归在稀土族内,是 混合稀土的一种主要成分镧系元素镧系元素:lanthanide element,周期系IIB族中原子序数为57〜71的15种化学元素的统称 包括镧、铈、错、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钦、铒、铥、镱、镥,它们都是稀土元素 的成员镧系元素通常是银白色有光泽的金属,比较软,有延展性并具有顺磁性镧系元素 的化学性质比较活泼新切开的有光泽的金属在空气中迅速变暗,表面形成一层氧化膜,它 并不紧密,会被进一步氧化,金属加热至200〜400°C生成氧化物金属与冷水缓慢作用,与 热水反应剧烈,产生氢气,溶于酸,不溶于碱金属在200C以上在卤素中剧烈燃烧,在1000C 以上生成氮化物,在室温时缓慢吸收氢,300C时迅速生成氢化物镧系元素是比铝还要活 泼的强还原剂,在150〜180C着火镧系元素最外层(6S)的电子数不变,都是2而镧原 子核有57个电荷,从镧到镥,核电荷增至71个,使原子半径和离子半径逐渐收缩,这种现 象称为镧系收缩由于镧系收缩,这15种元素的化合物的性质很相似,氧化物和氢氧化物 在水中溶解度较小、碱性较强,氯化物、硝酸盐、硫酸盐易溶于水,草酸盐、氟化物、碳酸 盐、磷酸盐难溶于水。
肺(shi):Cerium,元素符号Ce,原子序数58,原子量140.116有四种同位素136、138、140和142电子层:K-L-M-N-O-P,外围电子层排布:4f15d】6s2,晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子晶胞参数:a=362pm, b=362pm, c =599pm, a=90°,卩=90°, y= 120° 主要的氧化钛是+3,还有+4熔点为799沸点为3426,密度为8.240 g/cm3(a) (25 °C)灰色活泼的金属,是镧系金 属中自然丰度最高的一种,性质活泼在空气中失去光泽,加热时燃烧,与热水迅速反应, 溶于酸用于制造打火石、陶瓷和合金等铈是除铕外稀土元素中最活泼的铈在室温下很 容易氧化;在冷水中缓慢反应,在热水中反应加快;大多数铈盐及其溶液为橙红色到橙黄色, 具有反磁性和强氧化性二氧化铈用于抛光精密玻璃制品,也可做玻璃去色剂和用于生产有 色玻璃,硝酸铈用于制造白炽灯罩元素来源铈主要存在独居石和氟碳铈矿中,也存在于铀、钍、钚的裂变产物中常由氧化铈用镁粉还 原,或由电解熔融的氯化铈而制得pu) : praseodymium,元素符号Pr,原子序数59,原子量140.90765。
天然稳定同位素只有141电子层:K-L-M-N-O-P,外围电子层排布:4f25di6s2,晶体结构:晶胞为六方晶 胞晶胞参数:a=367.25pm, b=367.25pm, c =1183.54pm, a=90°,卩=90°, y= 120°错是一种银白色微带黄色、中等柔软的金属元素,是镧系元素,在空气中抗腐蚀能力比镧、 铈、钕和铕都要强,但暴露在空气中会产生一层易碎的黑色氧化物,所以纯错必须在矿物油 或密封塑料中保存错的熔点931°C,沸点3512°C,密度6.773克/厘米;错通常以三价氧 化态存在,也以4价形式存在三氧化二错可用于制造优良的高温陶瓷材料,也用于制造绿 色的错玻璃;错在石油化工方面可用作催化剂错的离子形态为黄绿色铷(ru) : neodymium,元素符号Nd,原子序数60,主要存在于独居石和氟碳铈矿中自然界存在7种钕的同位素:钕142、143、144、145、146、148、150,其中钕142含量最 高钷(po) :promethium,元素符号Pm,原子序数61元素用途: 主要用于示踪的研究用来制造核能电池;如同笔尖大小的"原子电池”,可用于导弹仪器、手表和收音机的电源,是掺入硫化锌的夜光粉原料。
元素辅助资料:钷是继锝之后,人工制得的第二个化学元素在天然矿物中寻找61号元素 的工作,花费了科学家们不少的时间和精力,但最后都无功而返后来在“同位素统计规则” 的指导下,科学家们放弃了从天然矿石中寻找,而走向核反应的产物中钐(shan) :samarium,元素符号Sm,原子序数62,原子量150.36主要氧化态是+3,还有+2晶体结构:晶胞为三斜晶胞元素描述:银白色金属,似铁一样硬在空气中很快变暗,加热到150 C即着火,燃烧生成 氧化物天然存在的同位素有144Sm、147Sm〜150Sm、152Sm和154Sm具有放射性 元素来源:用离子交换法从其他稀土元素中分离制得,也可由氧化钐用钡或镧还原制得元素用途: 用于电子和陶瓷工业钐容易磁化却很难退磁,这意味着将来在固态元件和超导技术中将会有重要的应用特性:稀土金属的光泽介于银和铁之间杂质含量氧化钐对它们的性质影响很大,因而载于 文献中物理性质常有明显差异镧在6K时是超导体大多数稀土金属呈现顺磁性,钆在0°C 时比铁具有更强的铁磁性铽、镝、钦、铒等在低温下也呈现铁磁性镧、铈的低熔点和钐、 铕、镱的高蒸气压表现出稀土金属的物理性质有极大差异。
钐、铕、钆的热中子吸收截面比 广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大稀土金属具有可塑性,以钐和意为最好除镱外, 钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度稀土金属的化学活性很强当和氧作用时,生成稳定 性很高的R2O3型氧化物(R表示稀土金属)铈、错、铽还生成CeO2、Pr6011、TbO2型 氧化物它们的标准生成热和标准自由焓负值比钙、铝、镁氧化物的值还大稀土氧化物的熔点在 2000 C以上,铕的原子半径最大,性质最活泼,在室温下暴露于空气中立即失去光泽,很快 氧化成粉末镧、铈、错、钕也易于氧化,在表面生成氧化物薄膜金属钇、钆、镥的抗腐 蚀性强,能较长时间地保持其金属光泽稀土金属能以不同速率与水反应铕与冷水剧烈反 应释放出氢铈组稀土金属在室温下与水反应缓慢,温度增高则反应加快钇组稀土金属则 较为稳定稀土金属在高温下与卤素反应生成+2、+3、+4价的卤化物无水卤化物吸水性 很强,很容易水解生成ROX (X表示卤素)型卤氧化合物稀土金属还能和硼、碳、硫、 氢、氮反应生成相应的化合物铕(you) :Europium,元素符号Eu原子序数63用作彩色电视机的荧光粉,在激光材料及原子能工业中有重要的应用铕为铁灰色金属,熔点822°C,沸点1597°C,密度5.2434克/厘米3;铈稀土元素中密度最 小、最软和最易挥发的元素。
铕为稀土元素中最活泼的金属:室温下,铕在空气中立即失去 金属光泽,很快被氧化成粉末;与冷水剧烈反应生成氢气;铕能与硼、碳、硫、磷、氢、氮 等反应铕广泛用于制造反应堆控制材料和中子防护材料钆(ga) :gadolinium,元素符号Gd,原子序数64,原子量157.25氧化态主要为+2和+3晶体结构:晶胞为六方晶胞晶胞参数:a=363.6pm, b=363.6pm, c =578.26pm, a=90°,卩= 90°, y= 120°钆为银白色金属,有延展性,熔点1313°C,沸点3266°C,密度7.9004克/厘米3;钆在室温 下有磁性钆在干燥空气中比较稳定,在湿空气中失去光泽;能与水缓慢反应;溶于酸形成 相应的盐钆有最高的热中子俘获面,可用作反应堆控制材料和防护材料;用钆盐经磁化制 冷可获得接近绝对零度的超低温应用:钆的重要性质是7个轨道上每个轨道有一个电子,是稀土元素中最大数的不成对电子 依存这个不成对电子的磁力矩最大,可以期待这个特性能够被有效利用铽(te) :terbium,元素符号Tb,原子序数65氧化态主要是+3,还有+4晶体结构:晶胞为六方晶胞晶胞参数:a=360.1pm, b=360.1pm, c =569.36pm, a=90°,卩=90°, y= 120°。
元素描述:银灰色金属高温下易被空气所腐蚀;室温下腐蚀极慢溶于酸,盐类无色氧 化物Tb4O7是棕色无色结晶的粉末,有毒它的化合物可做杀虫剂,亦用来治疗皮肤病磁偏斜:材料在磁化方向上伸缩,即尺寸的改变叫磁偏斜,又叫做磁歪弑铁,铽-镝-铁具 有大的磁偏斜效果,用于计算机打印机的打印头及精密加工设备这个秘密在于铽的平坦的 4f电子云的形状,并且在加了磁场后,为了让电子运动,依靠与其有对应关系的周围原子 的运动激活剂:荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂,如铽激活的磷酸盐基质、铽激活的硅 酸盐基质、铽激活的铈镁铝酸盐基质,在激发状态下均发出绿色光镝(di) :dysprosium,元素符号Dy,原子序数66,原子量162.5氧化态主要是+3,其它+2, +4晶胞为六方晶胞晶胞参数:a=359.3pm, b=359.3pm, c =565.37pm, a=90°,卩= 90°,y= 120°镝为银白色金属,质软可用刀切开;熔点1412°C,沸点2562°C,密度8.55克/厘米3;;在 接近绝对零度是有超导性镝在空气中相当稳定,高温下易被空气和水氧化,生成三氧化二 镝镝主要用于制造新型照明光源镝灯;镝可作反应堆的控制材料;镝化合物在炼油工业中 可作催化剂。
元素来源:可由氟化镝用钙还原而制得通常与铒、钦以及其他稀土元素共存于独居石砂等 矿物中独居石砂含稀土元素的质量分数一般达50%元素的主要性质:银白色稀土金属坚硬,性质活泼易被氧气氧化,与水反应迅速,溶于 酸用于制作磁铁的合金、红外发生器材、激光材料及原子能工业镝的最主要用途是:(1) 作为钕铁硼系永磁体的添加剂使用,在这种磁体中添加2〜3%左右的镝,可提咼其矫 顽力,过去镝的需求量不大,但随着钕铁硼磁体需求的增加,它成为必要的添加元素,品位 必须在95〜999%左右,需求也在迅速增加2) 镝用作荧光粉激活剂,三价镝是一种有前途的单发光中心三基色发光材料的激活离子, 它主要由两个发射带组成,一为黄光发射,另一为蓝光发射,掺镝的发光材料可作为三基色 火光粉3) 镝是制备大磁致伸缩合金铽镝铁(Terfenol)合金的必要的金属原料,能使一些机械运 动的精密活动得以实现4) 镝金属可用做磁光存贮材料,具有较高的记录速度和读数敏感度5) 用于镝灯的制备,在镝灯中采用的工作物质是碘化镝,这种灯具有亮度大、颜色好、 色温高、体积小、电弧稳定等优点,已用于电影、印刷等照明光源6) 由于镝元素具有中子俘获截面积大的特性,在原子能工业中用来测定中子能谱或做中 子吸收剂。
7) Dy3Al5Oi2还可用作磁致冷用磁性工作物质随着科学技术的发展,镝的应用领域将会 不断的拓展和延伸钦(huo):holmium元素符号Ho,原子序数67,原子量164.9主要氧化态是+3钦为银白色金属,质较软,有延展性;熔点1474°C,沸点2695°C,密度8.7947克/厘米3; 钦在干燥空气中稳定,高温时很快氧化;氧化钦是已知顺磁性最强的物质获得化合物可做 新型铁磁材料的添加剂;碘化钦用于制造金属卤素灯一钦灯性质与稳定性:常温下在干燥空气中稳定,在潮湿空气中和高温下易被氧化避免与空气、 氧化物、酸、卤素、潮湿的水分接触,和水接触时释放可燃性气体;溶于无机酸在室温下 干燥空气中稳定,但在潮湿空气中和高于室温时迅速氧化化学性质活泼使水缓慢分解 几乎与各种非金属元素可以化合存在于硅铍钇矿、独居石和其他的稀土矿物中用于制作 磁性合金材料铒(er) :erbium,元素符号Er,原子序数68,原子量167.26主要氧化态是+3铒为银白色金属;熔点1529°C,沸点2863°C,密度9.006克/厘米3;铒在低温下是反铁磁 性的,在接近绝对零度时为强铁磁性,并为超导体铒在室温下缓慢被空气和水氧化,氧化 铒为玫瑰红色。
铒可用作反应堆控制材料;铒也可作某些荧光材料的激活剂第一电离能 6.10电子伏特与钦、镝的化学性质和物理性质几乎完全相同银灰色金属,质软,不溶于 水,溶于酸盐类和氧化物呈粉红至红色铒的同位素有:162Er、164Er、166Er、167Er、 168Er、170Er元素来源:存在于火成岩中,可由电解熔融氯化铒ErC13而制得,与其他密度较大的稀土元 素共存于磷钇矿和黑稀金矿中元素用途:它得氧化物Er2O3为玫瑰红色,用来制造陶器得釉彩陶瓷业中使用氧化铒产 生一种粉红色的釉质铒在核工业中也有一些应用,还能作为其他金属的合金成分例如钒 中掺入铒能够增强其延展性铥(diu) :Thulium,元素符号Tm,原子序数69,原子量168.9氧化态主要是+3晶胞为六方晶胞晶胞参数:a=353.75pm, b=353.75pm, c =555.46pm, a=90°,卩=90°, y= 120 铥为银白色金属,有延展性,质较软可用刀切开;熔点1545°C,沸点1947°C,密度9.3208 铥在空气中比较稳定;氧化铥为淡绿色晶体铥的用途不多,主要是做金属卤素灯的添加剂, 铥主要用来发射范围宽广的绿色发射线。
银白色金属,质软,熔点时具有高的蒸气压溶于 酸,能与水起缓慢化学作用盐类(二价盐)氧化物都呈淡绿色镱(yi) :ytterbium,元素符号Yb,原子序数70,原子量173.04氧化态主要是+2和+3晶体结构:晶胞为面心立方晶胞,每个晶胞含有4个金属原子a=548.47pm, b=548.47pm, c =548.47pm, a=90°,卩=90°, y= 120在某些矿石中与钇及其他有关元素共存(如磷钇矿、硅铍钇矿),二价镱形成绿色盐,三 价镱为无色盐元素描述:银白色软金属,有光泽,易氧化,在空气中缓慢地被腐蚀,溶于稀酸和液氨能 与水缓慢作用,二价盐为绿色,可溶于水,并与水反应,缓慢地释放出氢气;三价盐无色 氧化物呈白色镱在自然界中地同位素有:168Yb、170Yb〜175Yblu): lutecium,元素符号Lu原子序数71,原子量174.967钇(yi): yttrium,元素符号Yt,原子序数39,第三B族,第五周期氧化态主要是+3稀土金属元素之一,灰色金属密度4.4689克/厘米3,熔点1522°C,沸点3338,化合价 +3第一电离能6.38电子伏特与热水能起反应,易溶于稀酸。
钪(kang): scandium,元素符号Sc,原子序数21,。