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稀土基(ji)礎知識(三(sān))

時間:2025-12-08 18:01 浏覽(lǎn): 次

17種稀土(tǔ)元素名稱(cheng)的由來及(jí)用途淺說(shuō):



铈(Ce)
  “铈”這個(gè)元素是由(you)德國人克(ke)勞普羅斯(si),瑞典人烏(wu)斯伯齊力(li)、希生格爾(er)于1803年發現(xiàn)并命名的(de),以紀念1801年(nian)發現的小(xiǎo)行星——谷神(shen)星。铈廣泛(fan)應用于:

  (1)铈(shi)作爲玻璃(lí)添加劑,能(néng)吸收紫外(wài)線與紅外(wài)線,現已被(bei)大量應用(yong)于汽車玻(bo)璃。不僅能(neng)防紫外線(xiàn),還可降低(di)車内溫度(du),從而節約(yuē)空調用電(dian)。從1997年起,日(rì)本汽車玻(bo)璃全加入(rù)氧化铈,1996年(nian)用于汽車(chē)玻璃的氧(yǎng)化铈至少(shǎo)有2000噸,美國(guó)約一千多(duo)噸。

  (2)目前正(zheng)将铈應用(yong)到汽車尾(wei)氣淨化催(cuī)化劑中,可(ke)有效防止(zhǐ)大量汽車(che)廢氣排到(dao)空氣中。美(měi)國在這方(fāng)面的消費(fei)量占稀土(tu)總消費量(liàng)的三分之(zhī)一強。

  (3)硫化(huà)铈可以取(qǔ)代鉛、镉等(děng)對環境和(hé)人類有害(hai)的金屬應(yīng)用到顔料(liao)中,可對塑(su)料着色,也(ye)可用于塗(tu)料、油墨和(he)紙張等行(hang)業。目前領(lǐng)先的是法(fa)國羅納普(pǔ)朗克公司(si)。


  大約(yue)160年前,瑞典(dian)人莫桑德(dé)從镧中發(fa)現了一種(zhǒng)新的元素(su),但它不是(shi)單一元素(su),莫桑德發(fa)現這種元(yuán)素的性質(zhi)與镧非常(chang)相似,便将(jiang)其定名爲(wèi)“镨钕”。“镨钕(nǚ)”希臘語爲(wei)“雙生子”之(zhi)意。大約又(you)過了40多年(nián),也就是發(fa)明汽燈紗(sha)罩的1885年,奧(ào)地利人韋(wéi)爾斯巴赫(hè)成功地從(cong)“镨钕”中分(fen)離出了兩(liang)個元素,一(yī)個取名爲(wèi)“钕”,另一個(ge)則命名爲(wèi)“镨”。這種“雙(shuāng)生子”被分(fèn)隔開了,镨(pu)元素也有(yǒu)了自己施(shī)展才華的(de)廣闊天地(di)。
  镨是用量(liàng)較大的稀(xī)土元素,其(qí)主要用于(yu)玻璃、陶瓷(ci)和磁性材(cái)料中。

  (1)镨被(bèi)廣泛應用(yòng)于建築陶(tao)瓷和日用(yòng)陶瓷中,其(qi)與陶瓷釉(you)混合制成(cheng)色釉,也可(kě)單獨作釉(you)下顔料,制(zhi)成的顔料(liào)呈淡黃色(se),色調純正(zheng)、淡雅。

  (2)用于(yú)制造永磁(ci)體。選用廉(lián)價的镨钕(nǚ)金屬代替(ti)純钕金屬(shǔ)制造永磁(cí)材料,其抗(kang)氧性能和(he)機械性能(neng)明顯提高(gāo),可加工成(cheng)各種形狀(zhuàng)的磁體。廣(guǎng)泛應用于(yú)各類電子(zi)器件和馬(ma)達上。

  (3)用于(yu)石油催化(huà)裂化。以镨(pǔ)钕富集物(wù)的形式加(jiā)入Y型沸石(shi)分子篩中(zhong)制備石油(yóu)裂化催化(huà)劑,可提高(gao)催化劑的(de)活性、選擇(zé)性和穩定(dìng)性。我國70年(nián)代開始投(tou)入工業使(shi)用,用量不(bu)斷增大。

  (4)镨(pu)還可用于(yu)磨料抛光(guāng)。另外,镨在(zai)光纖領域(yu)的用途也(ye)越來越廣(guang)。


钕(Nd)

  伴随着(zhe)镨元素的(de)誕生,钕元(yuan)素也應運(yùn)而生,钕元(yuan)素的到來(lai)活躍了稀(xi)土領域,在(zài)稀土領域(yu)中扮演着(zhe)重要角色(se),并且左右(you)着稀土市(shì)場。
  钕元素(sù)憑借其在(zài)稀土領域(yu)中的獨特(tè)地位,多年(nián)來成爲市(shi)場關注的(de)熱點。金屬(shu)钕的最大(dà)用戶是钕(nǚ)鐵硼永磁(ci)材料。钕鐵(tie)硼永磁體(tǐ)的問世,爲(wèi)稀土高科(ke)技領域注(zhu)入了新的(de)生機與活(huo)力。钕鐵硼(péng)磁體磁能(neng)積高,被稱(cheng)作當代“永(yǒng)磁之王”,以(yi)其優異的(de)性能廣泛(fan)用于電子(zǐ)、機械等行(hang)業。阿爾法(fa)磁譜儀的(de)研制成功(gong),标志着我(wǒ)國钕鐵硼(peng)磁體的各(gè)項磁性能(neng)已跨入世(shì)界一流水(shui)平。钕還應(yīng)用于有色(sè)金屬材料(liào)。在鎂或鋁(lǚ)合金中添(tiān)加1.5~2.5%钕,可提(tí)高合金的(de)高溫性能(neng)、氣密性和(hé)耐腐蝕性(xìng),廣泛用作(zuo)航空航天(tiān)材料。另外(wài),摻钕的钇(yǐ)鋁石榴石(shi)産生短波(bō)激光束,在(zai)工業上廣(guang)泛用于厚(hou)度在10mm以下(xià)薄型材料(liào)的焊接和(he)切削。在醫(yī)療上,摻钕(nǚ)钇鋁石榴(liu)石激光器(qi)代替手術(shu)刀用于摘(zhāi)除手術或(huò)消毒創傷(shang)口。钕也用(yòng)于玻璃和(he)陶瓷材料(liao)的着色以(yǐ)及橡膠制(zhi)品的添加(jiā)劑。随着科(kē)學技術的(de)發展,稀土(tǔ)科技領域(yu)的拓展和(he)延伸,钕元(yuán)素将會有(yǒu)更廣闊的(de)利用空間(jian)。


钷(Pm)

  1947年,馬林(lin)斯基(J.A.Marinsky)、格倫(lun)丹甯(L.E.Glendenin)和科(ke)裏爾(C.E.Coryell)從原(yuan)子能反應(yīng)堆用過的(de)鈾燃料中(zhong)成功地分(fen)離出61号元(yuan)素,用希臘(la)神話中的(de)神名普羅(luo)米修斯(Prometheus)命(mìng)名爲钷(Promethium)。
  钷(po)爲核反應(ying)堆生産的(de)人造放射(she)性元素。钷(pǒ)的主要用(yòng)途有:

  (1)可作(zuò)熱源。爲真(zhen)空探測和(he)人造衛星(xīng)提供輔助(zhu)能量。

  (2)Pm147放出(chu)能量低的(de)β射線,用于(yu)制造钷電(dian)池。作爲導(dǎo)彈制導儀(yí)器及鍾表(biao)的電源。此(ci)種電池體(ti)積小,能連(lian)續使用數(shù)年之久。

  此(cǐ)外,钷還用(yong)于便攜式(shì)X-射線儀、制(zhi)備熒光粉(fěn)、度量厚度(dù)以及航标(biao)燈中。


钐(Sm)


铕(Eu)

  1901年(nián),德馬凱(Eugene-Antole Demarcay)從(cong)“钐”中發現(xian)了新元素(su),取名爲铕(you)(Europium)。這大概是(shì)根據歐洲(zhōu)(Europe)一詞命名(ming)的。氧化铕(you)大部分用(yong)于熒光粉(fěn)。Eu3+用于紅色(se)熒光粉的(de)激活劑,Eu2+用(yong)于藍色熒(yíng)光粉。現在(zài)Y2O2S:Eu3+是發光效(xiào)率、塗敷穩(wen)定性、回收(shōu)成本等最(zui)好的熒光(guang)粉。再加上(shàng)對提高發(fa)光效率和(he)對比度等(děng)技術的改(gǎi)進,故正在(zai)被廣泛應(yīng)用。近年氧(yang)化铕還用(yong)于新型X射(she)線醫療診(zhen)斷系統的(de)受激發射(she)熒光粉。氧(yǎng)化铕還可(ke)用于制造(zào)有色鏡片(piàn)和光學濾(lü)光片,用于(yu)磁泡貯存(cún)器件,在原(yuán)子反應堆(dui)的控制材(cai)料、屏敝材(cái)料和結構(gòu)材料中也(ye)能一展身(shēn)手。

钆(Gd)

  1880年,瑞(rui)士的馬裏(lǐ)格納克(G.de Marignac)将(jiāng)“钐”分離成(chéng)兩個元素(sù),其中一個(ge)由索裏特(te)證實是钐(shān)元素,另一(yi)個元素得(dé)到波依斯(si)包德萊的(de)研究确認(ren),1886年,馬裏格(gé)納克爲了(le)紀念钇元(yuán)素的發現(xiàn)者 研究稀(xī)土的先驅(qū)荷蘭化學(xue)家加多林(lín)(Gado Linium),将這個新(xin)元素命名(ming)爲钆。
  钆在(zai)現代技革(ge)新中将起(qǐ)重要作用(yong)。它的主要(yào)用途有:(1)其(qi)水溶性順(shùn)磁絡合物(wù)在醫療上(shàng)可提高人(rén)體的核磁(ci)共振(NMR)成像(xiàng)信号。(2)其硫(liu)氧化物可(kě)用作特殊(shu)亮度的示(shi)波管和x射(shè)線熒光屏(ping)的基質栅(shan)網。(3)在钆镓(jia)石榴石中(zhong)的钆對于(yú)磁泡記憶(yi)存儲器是(shi)理想的單(dān)基片。(4)在無(wu)Camot循環限制(zhì)時,可用作(zuò)固态磁緻(zhi)冷介質。(5)用(yòng)作控制核(he)電站的連(lián)鎖反應級(jí)别的抑制(zhi)劑,以保證(zhèng)核反應的(de)安全。(6)用作(zuò)钐钴磁體(tǐ)的添加劑(jì),以保證性(xing)能不随溫(wēn)度而變化(hua)。另外,氧化(huà)钆與镧一(yi)起使用,有(yǒu)助于玻璃(li)化區域的(de)變化和提(tí)高玻璃的(de)熱穩定性(xing)。氧化钆還(hai)可用于制(zhì)造電容器(qì)、x射線增感(gǎn)屏。
  在世界(jiè)上目前正(zheng)在努力開(kāi)發钆及其(qí)合金在磁(ci)緻冷方面(mian)的應用,現(xian)已取得突(tū)破性進展(zhǎn),室溫下采(cai)用超導磁(cí)體、金屬钆(ga)或其合金(jīn)爲緻冷介(jiè)質的磁冰(bīng)箱已經問(wen)世。



  1886年(nian),法國人波(bo)依斯包德(de)萊成功地(dì)将钬分離(lí)成兩個元(yuan)素,一個仍(reng)稱爲钬,而(er)另一個根(gen)據從钬中(zhong)“難以得到(dao)”的意思取(qǔ)名爲镝(dysprosium)。镝(dí)目前在許(xu)多高技術(shu)領域起着(zhe)越來越重(zhòng)要的作用(yong),镝的最主(zhǔ)要用途是(shì)(1)作爲钕鐵(tiě)硼系永磁(ci)體的添加(jia)劑使用,在(zài)這種磁體(ti)中添加2~3%左(zuǒ)右的镝,可(kě)提高其矯(jiǎo)頑力,過去(qu)镝的需求(qiú)量不大,但(dàn)随着钕鐵(tie)硼磁體需(xu)求的增加(jia),它成爲必(bì)要的添加(jia)元素,品位(wèi)必須在95~99.9%左(zuo)右,需求也(yě)在迅速增(zēng)加。(2)镝用作(zuo)熒光粉激(jī)活劑,三價(jia)镝是一種(zhong)有前途的(de)單發光中(zhong)心三基色(se)發光材料(liào)的激活離(li)子,它主要(yào)由兩個發(fā)射帶組成(cheng),一爲黃光(guang)發射,另一(yī)爲藍光發(fā)射,摻镝的(de)發光材料(liào)可作爲三(san)基色熒光(guāng)粉。(3)镝是制(zhi)備大磁緻(zhi)伸縮合金(jīn)铽镝鐵(Terfenol)合(he)金的必要(yao)的金屬原(yuán)料,能使一(yī)些機械運(yùn)動的精密(mì)活動得以(yi)實現。(4)镝金(jin)屬可用做(zuò)磁光存貯(zhu)材料,具有(you)較高的記(ji)錄速度和(hé)讀數敏感(gǎn)度。(5)用于镝(di)燈的制備(bèi),在镝燈中(zhong)采用的工(gōng)作物質是(shi)碘化镝,這(zhè)種燈具有(you)亮度大、顔(yá)色好、色溫(wen)高、體積小(xiǎo)、電弧穩定(dìng)等優點,已(yǐ)用于電影(yǐng)、印刷等照(zhào)明光源。(6)由(yóu)于镝元素(su)具有中子(zǐ)俘獲截面(mian)積大的特(te)性,在原子(zi)能工業中(zhōng)用來測定(ding)中子能譜(pǔ)或做中子(zǐ)吸收劑。(7)Dy3Al5O12還(hai)可用作磁(ci)緻冷用磁(ci)性工作物(wu)質。随着科(kē)學技術的(de)發展,镝的(de)應用領域(yu)将會不斷(duàn)的拓展和(hé)延伸。


钬(Ho)

  十(shi)九世紀後(hòu)半葉,由于(yu)光譜分析(xi)法的發現(xian)和元素周(zhou)期表的發(fā)表,再加上(shàng)稀土元素(su)電化學分(fen)離工藝的(de)進展,更加(jiā)促進了新(xīn)的稀土元(yuán)素的發現(xiàn)。1879年,瑞典人(rén)克利夫發(fā)現了钬元(yuan)素并以瑞(rui)典首都斯(sī)德哥爾摩(mó)地名命名(ming)爲钬(holmium)。
  钬的(de)應用領域(yù)目前還有(you)待于進一(yī)步開發,用(yong)量不是很(hěn)大,最近,包(bao)鋼稀土研(yán)究院采用(yòng)高溫高真(zhēn)空蒸餾提(ti)純技術,研(yan)制出非稀(xi)土雜質含(hán)量很低的(de)高純金屬(shu)钬Ho/ΣRE>99.9%。目前钬(huǒ)的主要用(yòng)途有:用作(zuo)金屬鹵素(su)燈添加劑(ji),金屬鹵素(sù)燈是一種(zhong)氣體放電(diàn)燈,它是在(zai)高壓汞燈(deng)基礎上發(fa)展起來的(de),其特點是(shì)在燈泡裏(lǐ)充有各種(zhong)不同的稀(xī)土鹵化物(wù)。目前主要(yao)使用的是(shì)稀土碘化(hua)物,在氣體(ti)放電時發(fā)出不同的(de)譜線光色(sè)。在钬燈中(zhong)采用的工(gōng)作物質是(shi)碘化钬,在(zai)電弧區可(kě)以獲得較(jiao)高的金屬(shu)原子濃度(du),從而大大(da)提高了輻(fú)射效能。(2)钬(huo)可以用作(zuo)钇鐵或钇(yǐ)鋁石榴石(shí)的添加劑(ji);(3)摻钬的钇(yǐ)鋁石榴石(shí)(Ho:YAG)可發射2μm激(ji)光,人體組(zu)織對2μm激光(guang)吸收率高(gāo),幾乎比Hd:YAG高(gāo)3個數量級(ji)。所以用Ho:YAG激(ji)光器進行(háng)醫療手術(shù)時,不但可(ke)以提高手(shou)術效率和(hé)精度,而且(qie)可使熱損(sun)傷區域減(jiǎn)至更小。钬(huo)晶體産生(sheng)的自由光(guang)束可消除(chu)脂肪而不(bu)會産生過(guò)大的熱量(liàng),從而減少(shao)對健康組(zǔ)織産生的(de)熱損傷,據(ju)報道美國(guo)用钬激光(guāng)治療青光(guang)眼,可以減(jian)少患者手(shǒu)術的痛苦(kǔ)。我國2μm激光(guang)晶體的水(shui)平已達到(dao)國際水平(píng),應大力開(kāi)發生産這(zhe)種激光晶(jīng)體。(4)在磁緻(zhì)伸縮合金(jīn)Terfenol-D中,也可以(yi)加入少量(liang)的钬,從而(ér)降低合金(jin)飽和磁化(hua)所需的外(wài)場。(5)另外用(yong)摻钬的光(guang)纖可以制(zhì)作光纖激(jī)光器、光纖(xiān)放大器、光(guāng)纖傳感器(qi)等等光通(tōng)訊器件在(zai)光纖通信(xin)迅猛的今(jīn)天将發揮(hui)更重要的(de)作用。


铒(Er)

  1843年(nián),瑞典的莫(mò)桑德發現(xian)了铒元素(sù)(Erbium)。铒的光學(xué)性質非常(chang)突出,一直(zhí)是人們關(guan)注的問題(ti):(1)Er3+在1550nm處的光(guang)發射具有(you)特殊意義(yi),因爲該波(bō)長正好位(wèi)于光纖通(tong)訊的光學(xué)纖維的最(zui)低損失,铒(ěr)離子(Er3+)受到(dao)波長980nm、1480nm的光(guāng)激發後,從(cong)基态4I15/2躍遷(qiān)至高能态(tai)4I13/2,當處于高(gao)能态的Er3+再(zai)躍遷回至(zhì)基态時發(fā)射出1550nm波長(zhǎng)的光,石英(yīng)光纖可傳(chuan)送各種不(bu)同波長的(de)光,但不同(tong)的光光衰(shuai)率不同,1550nm頻(pin)帶的光在(zài)石英光纖(xiān)中傳輸時(shi)光衰減率(lǜ)最低(0.15分貝(bei)/公裏),幾乎(hū)爲下限極(jí)限衰減率(lǜ)。因此,光纖(xiān)通信在1550nm處(chù)作信号光(guāng)時,光損失(shi)最小。這樣(yang),如果把适(shì)當濃度的(de)铒摻入合(he)适的基質(zhi)中,可依據(jù)激光原理(lǐ)作用,放大(da)器能夠補(bǔ)償通訊系(xi)統中的損(sun)耗,因此在(zài)需要放大(dà)波長1550nm光信(xìn)号的電訊(xùn)網絡中,摻(chan)铒光纖放(fang)大器是必(bi)不可少的(de)光學器件(jian),目前摻铒(er)的二氧化(hua)矽纖維放(fang)大器已實(shí)現商業化(huà)。據報道,爲(wèi)避免無用(yong)的吸收,光(guang)纖中铒的(de)摻雜量幾(jǐ)十至幾百(bǎi)ppm。光纖通信(xìn)的迅猛發(fa)展,将開辟(pi)铒的應用(yòng)新領域。(2)另(ling)外摻铒的(de)激光晶體(ti)及其輸出(chū)的1730nm激光和(hé)1550nm激光對人(rén)的眼睛安(ān)全,大氣傳(chuán)輸性能較(jiao)好,對戰場(chang)的硝煙穿(chuān)透能力較(jiao)強,保密性(xing)好,不易被(bèi)敵人探測(cè),照射軍事(shì)目标的對(dui)比度較大(da),已制成軍(jun)事上用的(de)對人眼安(an)全的便攜(xié)式激光測(ce)距儀。(3)Er3+加入(ru)到玻璃中(zhōng)可制成稀(xi)土玻璃激(ji)光材料,是(shi)目前輸出(chū)脈沖能量(liang)最大,輸出(chū)功率最高(gao)的固體激(ji)光材料。(4)Er3+還(hai)可做稀土(tu)上轉換激(jī)光材料的(de)激活離子(zi)。(5)另外铒也(yě)可應用于(yu)眼鏡片玻(bo)璃、結晶玻(bo)璃的脫色(se)和着色等(deng)。


铥(Tm)

  铥元素(su)是1879年瑞典(dian)的克利夫(fū)發現的,并(bìng)以斯堪迪(dí)那維亞(Scandinavia)的(de)舊名Thule命名(míng)爲铥(Thulium)。
  铥的(de)主要用途(tú)有以下幾(ji)個方面:(1)铥(diu)用作醫用(yong)輕便X光機(jī)射線源,铥(diu)在核反應(yīng)堆内輻照(zhao)後産生一(yi)種能發射(she)X射線的同(tong)位素,可用(yong)來制造便(bian)攜式血液(ye)輻照儀上(shàng),這種輻射(shè)儀能使铥(diu)-169受到高中(zhong)子束的作(zuo)用轉變爲(wèi)铥-170,放射出(chū)X射線照射(she)血液并使(shǐ)白血細胞(bao)下降,而正(zhèng)是這些白(bai)細胞引起(qi)器官移植(zhí)排異反應(ying)的,從而減(jiǎn)少器官的(de)早期排異(yì)反應。(2)铥元(yuán)素還可以(yǐ)應用于臨(lín)床診斷和(he)治療腫瘤(liú),因爲它對(dui)腫瘤組織(zhi)具有較高(gao)親合性,重(zhong)稀土比輕(qing)稀土親合(hé)性更大,尤(you)其以铥元(yuan)素的親合(he)力最大。(3)铥(diu)在X射線增(zeng)感屏用熒(yíng)光粉中做(zuò)激活劑LaOBr:Br(藍(lan)色),達到增(zēng)強光學靈(ling)敏度,因而(ér)降低了X射(shè)線對人的(de)照射和危(wei)害,與以前(qián)鎢酸鈣增(zeng)感屏相比(bi)可降低X射(shè)線劑量50%,這(zhe)在醫學應(yīng)用具有重(zhòng)要現實的(de)意義。(4)铥還(hai)可在新型(xíng)照明光源(yuan) 金屬鹵素(sù)燈做添加(jiā)劑。(5)Tm3+加入到(dao)玻璃中可(ke)制成稀土(tu)玻璃激光(guāng)材料,這是(shì)目前輸出(chū)脈沖量最(zui)大,輸出功(gōng)率最高的(de)固體激光(guāng)材料。Tm3+也可(kě)做稀土上(shàng)轉換激光(guāng)材料的激(jī)活離子。


镱(yi)(Yb)

  1878年,查爾斯(si)(Jean Charles)和馬利格(ge)納克(G.de Marignac)在“铒(ěr)”中發現了(le)新的稀土(tǔ)元素,這個(ge)元素由伊(yī)特必(Ytterby)命名(ming)爲镱(Ytterbium)。
  镱的(de)主要用途(tú)有(1)作熱屏(píng)蔽塗層材(cai)料。镱能明(ming)顯地改善(shàn)電沉積鋅(xin)層的耐蝕(shí)性,而且含(hán)镱鍍層比(bǐ)不含镱鍍(dù)層晶粒細(xì)小,均勻緻(zhi)密。(2)作磁緻(zhì)伸縮材料(liào)。這種材料(liao)具有超磁(cí)緻伸縮性(xing)即在磁場(chǎng)中膨脹的(de)特性。該合(hé)金主要由(you)镱/鐵氧體(ti)合金及镝(dí)/鐵氧體合(hé)金構成,并(bing)加入一定(dìng)比例的錳(měng),以便産生(sheng)超磁緻伸(shen)縮性。(3)用于(yú)測定壓力(lì)的镱元件(jiàn),試驗證明(ming),镱元件在(zai)标定的壓(yā)力範圍内(nèi)靈敏度高(gāo),同時爲镱(yi)在壓力測(ce)定應用方(fāng)面開辟了(le)一個新途(tu)徑。(4)磨牙空(kōng)洞的樹脂(zhi)基填料,以(yǐ)替換過去(qù)普遍使用(yòng)銀汞合金(jin)。(5)日本學者(zhe)成功地完(wán)成了摻镱(yi)钆镓石榴(liú)石埋置線(xiàn)路波導激(ji)光器的制(zhi)備工作,這(zhè)一工作的(de)完成對激(ji)光技術的(de)進一步發(fa)展很有意(yì)義。另外,镱(yi)還用于熒(yíng)光粉激活(huó)劑、無線電(dian)陶瓷、電子(zǐ)計算機記(ji)憶元件(磁(ci)泡)添加劑(ji)、和玻璃纖(xian)維助熔劑(jì)以及光學(xué)玻璃添加(jia)劑等。


镥(Lu)

  1907年(nian),韋爾斯巴(ba)赫和尤貝(bèi)恩(G.Urbain)各自進(jìn)行研究,用(yòng)不同的分(fèn)離方法從(cong)“镱”中又發(fā)現了一個(gè)新元素,韋(wei)爾斯巴赫(hè)把這個元(yuan)素取名爲(wèi)Cp(Cassiopeium),尤貝恩根(gēn)據巴黎的(de)舊名lutece将其(qí)命名爲Lu(Lutetium)。後(hou)來發現Cp和(he)Lu是同一元(yuan)素,便統一(yi)稱爲镥。
  镥(lu)的主要用(yòng)途有(1)制造(zao)某些特殊(shū)合金。例如(ru)镥鋁合金(jin)可用于中(zhōng)子活化分(fen)析。(2)穩定的(de)镥核素在(zai)石油裂化(huà)、烷基化、氫(qing)化和聚合(he)反應中起(qi)催化作用(yòng)。(3)钇鐵或钇(yi)鋁石榴石(shi)的添加元(yuán)素,改善某(mou)些性能。(4)磁(ci)泡貯存器(qi)的原料。(5)一(yī)種複合功(gong)能晶體摻(chān)镥四硼酸(suān)鋁钇钕,屬(shǔ)于鹽溶液(yè)冷卻生長(zhǎng)晶體的技(jì)術領域,實(shí)驗證明,摻(chan)镥NYAB晶體在(zài)光學均勻(yun)性和激光(guāng)性能方面(miàn)均優于NYAB晶(jing)體。(6)經國外(wài)有關部門(mén)研究發現(xiàn),镥在電緻(zhì)變色顯示(shi)和低維分(fen)子半導體(ti)中具有潛(qián)在的用途(tu)。此外,镥還(hái)用于能源(yuán)電池技術(shu)以及熒光(guāng)粉的激活(huó)劑等。


钇(Y)

  1788年(nián),一位以研(yán)究化學和(he)礦物學、收(shōu)集礦石的(de)業餘愛好(hǎo)者瑞典軍(jun)官卡爾·阿(ā)雷尼烏斯(si)(Karl Arrhenius)在斯德哥(ge)爾摩灣外(wài)的伊特必(bì)村(Ytterby),發現了(le)外觀象瀝(lì)青和煤一(yi)樣的黑色(sè)礦物,按當(dang)地的地名(míng)命名爲伊(yī)特必礦(Ytterbite)。1794年(nian)芬蘭化學(xué)家約翰·加(jiā)多林分析(xī)了這種伊(yi)特必礦樣(yàng)品。發現其(qi)中除铍、矽(xī)、鐵的氧化(hua)物外,還含(han)有約38%的未(wei)知元素的(de)氧化物棗(zǎo)“新土”。1797年,瑞(ruì)典化學家(jia)埃克貝格(gé)(Anders Gustaf Ekeberg)确認了這(zhè)種“新土”,命(mìng)名爲钇土(tu)(Yttria,钇的氧化(hua)物之意)。
  钇(yǐ)是一種用(yong)途廣泛的(de)金屬,主要(yào)用途有:

  (1)鋼(gāng)鐵及有色(se)合金的添(tian)加劑。FeCr合金(jīn)通常含0.5-4%钇(yǐ),钇能夠增(zeng)強這些不(bu)鏽鋼的抗(kàng)氧化性和(hé)延展性;MB26合(hé)金中添加(jia)适量的富(fù)钇混合稀(xī)土後,合金(jin)的綜合性(xing)能得到明(míng)顯的改善(shan),可以替代(dài)部分中強(qiáng)鋁合金用(yong)于飛機的(de)受力構件(jian)上;在Al-Zr合金(jin)中加入少(shǎo)量富钇稀(xi)土,可提高(gao)合金導電(dian)率;該合金(jīn)已爲國内(nei)大多數電(dian)線廠采用(yòng);在銅合金(jīn)中加入钇(yi),提高了導(dao)電性和機(ji)械強度。

  (2)含(han)钇6%和鋁2%的(de)氮化矽陶(tao)瓷材料,可(kě)用來研制(zhì)發動機部(bù)件。

  (3)用功率(lǜ)400瓦的钕钇(yi)鋁石榴石(shi)激光束來(lái)對大型構(gou)件進行鑽(zuàn)孔、切削和(hé)焊接等機(ji)械加工。

  (4)由(you)Y-Al石榴石單(dān)晶片構成(chéng)的電子顯(xiǎn)微鏡熒光(guāng)屏,熒光亮(liàng)度高,對散(sàn)射光的吸(xī)收低,抗高(gāo)溫和抗機(ji)械磨損性(xìng)能好。

  (5)含钇(yi)達90%的高钇(yi)結構合金(jin),可以應用(yong)于航空和(hé)其它要求(qiu)低密度和(hé)高熔點的(de)場合。(6)目前(qián)倍受人們(men)關注的摻(chan)钇SrZrO3高溫質(zhì)子傳導材(cái)料,對燃料(liao)電池、電解(jie)池和要求(qiu)氫溶解度(du)高的氣敏(mǐn)元件的生(sheng)産具有重(zhong)要的意義(yi)。此外,钇還(hái)用于耐高(gāo)溫噴塗材(cái)料、原子能(néng)反應堆燃(rán)料的稀釋(shì)劑、永磁材(cai)料添加劑(jì)以及電子(zi)工業中作(zuo)吸氣劑等(deng)。


钪(Sc)

  1879年,瑞典(diǎn)的化學教(jiāo)授尼爾森(sēn)(L.F.Nilson, 1840~1899)和克萊夫(fū)(P.T.Cleve, 1840~1905)差不多同(tóng)時在稀有(you)的礦物矽(xi)铍钇礦和(he)黑稀金礦(kuàng)中找到了(le)一種新元(yuán)素。他們給(gěi)這一元素(sù)定名爲“Scandium”(钪(kàng)),钪就是門(mén)捷列夫當(dāng)初所預言(yan)的“類硼”元(yuán)素。他們的(de)發現再次(ci)證明了元(yuán)素周期律(lǜ)的正确性(xing)和門捷列(lie)夫的遠見(jiàn)卓識。
  钪比(bi)起钇和镧(lán)系元素來(lái),由于離子(zi)半徑特别(bié)小,氫氧化(huà)物的堿性(xing)也特别弱(ruo),因此,钪和(he)稀土元素(sù)混在一起(qǐ)時,用氨(或(huo)極稀的堿(jiǎn))處理,钪将(jiāng)首先析出(chū),故應用“分(fen)級沉澱”法(fa)可比較容(róng)易地把它(ta)從稀土元(yuán)素中分離(li)出來。另一(yī)種方法是(shi)利用硝酸(suān)鹽的分極(ji)分解進行(háng)分離,由于(yú)硝酸钪最(zui)容易分解(jie),從而達到(dao)分離的目(mu)的。
  用電解(jiě)的方法可(ke)制得金屬(shu)钪,在煉钪(kang)時将ScCl3、KCl、LiCl共熔(róng),以熔融的(de)鋅爲陰極(ji)電解之,使(shi)钪在鋅極(ji)上析出,然(rán)後将鋅蒸(zhēng)去可得金(jin)屬钪。另外(wài),在加工礦(kuàng)石生産鈾(you)、钍和镧系(xi)元素時易(yi)回收钪。鎢(wu)、錫礦中綜(zong)合回收伴(bàn)生的钪也(ye)是钪的重(zhòng)要來源之(zhi)一。
  钪在化(hua)合物中主(zhu)要呈3價态(tài),在空氣中(zhong)容易氧化(hua)成Sc2O3而失去(qù)金屬光澤(zé)變成暗灰(huī)色。
  钪能與(yu)熱水作用(yong)放出氫,也(yě)易溶于酸(suān),是一種強(qiáng)還原劑。
  钪(kang)的氧化物(wù)及氫氧化(hua)物隻顯堿(jian)性,但其鹽(yan)灰幾乎不(bu)能水解。钪(kàng)的氯化物(wù)爲白色結(jié)晶,易溶于(yu)水并能在(zài)空氣中潮(chao)解。
  在冶金(jin)工業中,钪(kang)常用于制(zhì)造合金(合(hé)金的添加(jiā)劑),以改善(shàn)合金的強(qiang)度、硬度和(hé)耐熱和性(xìng)能。如,在鐵(tiě)水中加入(ru)少量的钪(kang),可顯著改(gǎi)善鑄鐵的(de)性能,少量(liang)的钪加入(rù)鋁中,可改(gai)善其強度(du)和耐熱性(xìng)。
  在電子工(gong)業中,钪可(ke)用作各種(zhong)半導體器(qì)件,如钪的(de)亞硫酸鹽(yán)在半導體(tǐ)中的應用(yong)已引起了(le)國内外的(de)注意,含钪(kang)的鐵氧體(ti)在計算機(ji)磁芯中也(yě)頗有前途(tú)。
  在化學工(gōng)業上,用钪(kàng)化合物作(zuo)酒精脫氫(qīng)及脫水劑(ji),生産乙烯(xī)和用廢鹽(yan)酸生産氯(lǜ)時的高效(xiao)催化劑。
  在(zai)玻璃工業(yè)中,可以制(zhì)造含钪的(de)特種玻璃(li)。
  在電光源(yuán)工業中,含(hán)钪和鈉制(zhi)成的钪鈉(na)燈,具有效(xiào)率高和光(guang)色正的優(you)點。
  自然界(jiè)中钪均以(yi)45Sc形式存在(zai),另外,钪還(hai)有9種放射(shè)性同位素(sù),即40~44Sc和46~49Sc。其中(zhōng),46Sc作爲示蹤(zōng)劑,已在化(hua)工、冶金及(jí)海洋學等(děng)方面使用(yòng)。在醫學上(shang),國外還有(you)人研究用(yòng)46Sc來醫治癌(ai)症。钪的性(xing)質及用途(tú)。

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