稀土矿物资源与稀土工业概况VIP免费

第1页共13页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页共13页第01周：教学内容：稀土元素概述、稀土矿物资源；稀土工业概况,稀土元素的提取与分离1.详述稀土及镧系元素与收缩及导致重要结果,稀土的发现与命名、稀土的分组。2.稀土元素的丰度及分布特点,详述稀土元素的赋存形态及四种主要稀土矿物。3.简述世界及我国稀土工业概况；简述稀土材料的应用现状和发展方向；教学要求：背诵默写16个稀土元素中文名称、化学符号与原子序数；掌握镧系收缩及2个重要结果；了解稀土发现过程与命名、分组；熟悉四种主要稀土矿物及我国的稀土矿物资源稀土功能材料TheFunctionofRareEarthmaterials第1章绪论~稀土元素、资源及其材料应用§1稀土元素概述一.稀土元素(RareEarthElement)用“RE”表示在门捷列夫元素周期表的第六周期的ⅡA族钡(Ba)和ⅣB族铪(Hf)元素之间,存在一个系列元素。它们位于第六周期的ⅢB族。它们的特征是在内层的4f轨道内逐一填充电子。也就是原子序数为：57La—→71Lu的15个Ln系元素,用符号Ln表示。包括镧La57,铈Ce58,镨Pr59,钕Nd60,钷*Pm61,钐Sm62,铕Eu63,钆Gd64,铽Tb65,镝Dy66,钬Ho67,铒Er68,铥Tm69,镱Yb70,镥Lu71。共15个元素。(要求背诵并默写所有稀土元素符号)由于Ln3+和同属于ⅢB族的原子序号39Y3+和21Sc3+的特征价态都是+3价。而且由于Ln系元素的Ln3+半径rLn3+随原子序数的增大而发生收缩。使Dy3+和Ho3+的离子半径rLn3+类似于Y3+,它们的化学性质很相近而常常共存于矿物中。人们广义上把Sc和Y包括在稀土元素中一共17个。但是Sc元素的化学性质在某些方面类似于Be和Al元素,而和其它16个稀土元素差别较大。因此,一般谈到稀土元素,多数是指除Sc以外的Ln系元素和Y元素。二.Ln系收缩现象Ln系收缩：是指Ln系元素随着原子序数的增加,原子半径和离子半径在总的趋势上有所缩小的现象。(从La—→Lu的半径总共只缩小14.3pm左右)。Ln系收缩的结果,使金属原子半径从La(187.7pm)到Lu(173.4pm)共缩小14.3pm,平均每两个相邻元素之间缩小14.3/14=1pm。+3价离子半径从La3+(106.1pm)到Lu3+(84.8pm)共缩小21.3pm,平均每两个相邻元素之间缩小21.3pm/14=1.5pm。虽然两个相邻的Ln元素之间的原子半径缩小的幅度远小于非过渡元素和其它过渡元素,但影响极大。表1镧系元素收缩现象导致两个重要的结果第五周期ⅣBBⅤBⅥ元素ZrNbMo原子半径pm145134130离子半径pm807062第六周期BⅣBⅤBⅥ元素HfTaW原子半径pm144134130离子半径pm796962Ln系收缩导致两个重要的结果：其一是钇Y3+(88pm)在离子半径的序列中落在铒Er3+(88.1pm)的附近,因而使钇在自然界中常与镧系元素共生而成为稀土元素中的一员。其二是使Ln系后面各族过渡元素的原子半径和离子半径,分别与相应同族上面一个元素原子半径和离子半径非常接近。例如上表所示。离子半径相近,化学性质相似,结果造成锆与铪、铌与钽、钼与钨这三对元素在分离上的困难(Ti、Zr、Hf；V、Nb、Ta；Cr、Mo、W)。另外,第Ⅷ族中的两排铂系元素(Fe,Ru,Os；Co,Rh,Ir；Ni,Pd,Pt)和(Cu,Ag,Au)在性质上的极为相似,这也是镧系收缩带来的影响。三.稀土元素的发现与命名第2页共13页第1页共13页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共13页1787年,瑞典人C·A·阿哈留斯(C·A·Arrhenius)在斯德哥尔摩附近的一个叫Ytterby的小镇的采石场中发现一种黑矿石。1794年,在Abo大学工作的芬兰化学家J·Gadolin(J·伽铎林)从此矿石中分离出一种新氧化物。为纪念J·Gadolin。1797年,有关方面将此矿石命名为Gadolinite(硅铍钇石)。并取该小镇名字的一部分,将此氧化物命名为Yttria,并随后在该种矿石中陆续发现一系列的Y族元素。1751年，A·F·Cronstedt(A·F·格朗斯特)在野外一个采石场中发现了一种份量很重的矿石。1803年,德国、瑞典等国的科学家从矿石中分离出一种氧化物,为纪念当时发现的一颗行星Ceres(谷神星),将此矿石命名为Cerit(硅铈石),将此氧化物命名为Ceria。并随后从此矿石中陆续发现一系列的铈(Ce)族元素。在18世纪发现的稀土矿物较少,当时的科技水平也很难将它们分离成单一元素,只能把稀土作为氧化物分离出来。当时习惯于把...