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稀土知識
稀土基礎知識(三(san)) 日期:2025-12-08   浏覽: 次


镧(lan)(La)
  “镧”這個元素是1839年(nián)被命名的,當時有(yǒu)個叫“莫桑德”的瑞(ruì)典人發現铈土中(zhōng)含有其它元素,他(ta)借用希臘語中“隐(yǐn)藏”一詞把這種元(yuan)素取名爲“镧”。從此(ci),镧便登上了曆史(shi)舞台。
  镧的應用非(fēi)常廣泛,如應用于(yu)壓電材料、電熱材(cai)料、熱電材料、磁阻(zǔ)材料、發光材料(蘭(lán)粉)、貯氫材料、光學(xue)玻璃、激光材料、各(ge)種合金材料等。她(tā)也應用到制備許(xǔ)多有機化工産品(pǐn)的催化劑中,光轉(zhuǎn)換農用薄膜也用(yòng)到镧,在國外,科學(xué)家把镧對作物的(de)作用賦與“超級鈣(gài)”的美稱。

  (1)铈作爲玻璃(li)添加劑,能吸收紫(zǐ)外線與紅外線,現(xian)已被大量應用于(yú)汽車玻璃。不僅能(néng)防紫外線,還可降(jiàng)低車内溫度,從而(er)節約空調用電。從(cong)1997年起,日本汽車玻(bo)璃全加入氧化铈(shì),1996年用于汽車玻璃(li)的氧化铈至少有(yǒu)2000噸,美國約一千多(duō)噸。

  (2)目前正将铈應(ying)用到汽車尾氣淨(jìng)化催化劑中,可有(yǒu)效防止大量汽車(chē)廢氣排到空氣中(zhong)。美國在這方面的(de)消費量占稀土總(zǒng)消費量的三分之(zhī)一強。

  (3)硫化铈可以(yi)取代鉛、镉等對環(huan)境和人類有害的(de)金屬應用到顔料(liao)中,可對塑料着色(se),也可用于塗料、油(yóu)墨和紙張等行業(yè)。目前領先的是法(fa)國羅納普朗克公(gōng)司。

  (4)Ce:LiSAF激光系統是美(mei)國研制出來的固(gù)體激光器,通過監(jiān)測色氨酸濃度可(ke)用于探查生物武(wu)器,還可用于醫學(xué)。铈應用領域非常(chang)廣泛,幾乎所有的(de)稀土應用領域中(zhōng)都含有铈。如抛光(guāng)粉、儲氫材料、熱電(dian)材料、铈鎢電極、陶(táo)瓷電容器、壓電陶(tao)瓷、铈碳化矽磨料(liao)、燃料電池原料、汽(qì)油催化劑、某些永(yong)磁材料、各種合金(jīn)鋼及有色金屬等(děng)。


镨(Pr)

  大約160年前,瑞典(diǎn)人莫桑德從镧中(zhong)發現了一種新的(de)元素,但它不是單(dan)一元素,莫桑德發(fā)現這種元素的性(xìng)質與镧非常相似(si),便将其定名爲“镨(pǔ)钕”。“镨钕”希臘語爲(wèi)“雙生子”之意。大約(yue)又過了40多年,也就(jiu)是發明汽燈紗罩(zhao)的1885年,奧地利人韋(wei)爾斯巴赫成功地(di)從“镨钕”中分離出(chu)了兩個元素,一個(gè)取名爲“钕”,另一個(gè)則命名爲“镨”。這種(zhong)“雙生子”被分隔開(kai)了,镨元素也有了(le)自己施展才華的(de)廣闊天地。
  镨是用(yong)量較大的稀土元(yuan)素,其主要用于玻(bo)璃、陶瓷和磁性材(cái)料中。

  (1)镨被廣泛應(yīng)用于建築陶瓷和(he)日用陶瓷中,其與(yǔ)陶瓷釉混合制成(cheng)色釉,也可單獨作(zuo)釉下顔料,制成的(de)顔料呈淡黃色,色(se)調純正、淡雅。

  (3)用于石油(you)催化裂化。以镨钕(nǚ)富集物的形式加(jia)入Y型沸石分子篩(shai)中制備石油裂化(hua)催化劑,可提高催(cui)化劑的活性、選擇(zé)性和穩定性。我國(guó)70年代開始投入工(gong)業使用,用量不斷(duàn)增大。

  (4)镨還可用于(yú)磨料抛光。另外,镨(pu)在光纖領域的用(yòng)途也越來越廣。


钕(nǚ)(Nd)


钷(Pm)

  1947年,馬(ma)林斯基(J.A.Marinsky)、格倫丹甯(ning)(L.E.Glendenin)和科裏爾(C.E.Coryell)從原子(zi)能反應堆用過的(de)鈾燃料中成功地(dì)分離出61号元素,用(yòng)希臘神話中的神(shen)名普羅米修斯(Prometheus)命(ming)名爲钷(Promethium)。
  钷爲核反(fan)應堆生産的人造(zào)放射性元素。钷的(de)主要用途有:

  (1)可作(zuò)熱源。爲真空探測(cè)和人造衛星提供(gong)輔助能量。

  (2)Pm147放出能(néng)量低的β射線,用于(yú)制造钷電池。作爲(wei)導彈制導儀器及(jí)鍾表的電源。此種(zhǒng)電池體積小,能連(lian)續使用數年之久(jiǔ)。

  此外,钷還用于便(bian)攜式X-射線儀、制備(bei)熒光粉、度量厚度(dù)以及航标燈中。


钐(shan)(Sm)

  1879年,波依斯包德萊(lái)從铌钇礦得到的(de)“镨钕”中發現了新(xīn)的稀土元素,并根(gen)據這種礦石的名(ming)稱命名爲钐。
  钐呈(cheng)淺黃色,是做钐钴(gǔ)系永磁體的原料(liao),钐钴磁體是最早(zǎo)得到工業應用的(de)稀土磁體。這種永(yong)磁體有SmCo5系和Sm2Co17系兩(liǎng)類。70年代前期發明(ming)了SmCo5系,後期發明了(le)Sm2Co17系。現在是以後者(zhe)的需求爲主。钐钴(gǔ)磁體所用的氧化(huà)钐的純度不需太(tài)高,從成本方面考(kǎo)慮,主要使用95%左右(you)的産品。此外,氧化(hua)钐還用于陶瓷電(diàn)容器和催化劑方(fang)面。另外,钐還具有(you)核性質,可用作原(yuán)子能反應堆的結(jie)構材料,屏敝材料(liào)和控制材料,使核(hé)裂變産生巨大的(de)能量得以安全利(li)用。


铕(Eu)

  1901年,德馬凱(Eugene-Antole Demarcay)從(cong)“钐”中發現了新元(yuán)素,取名爲铕(Europium)。這大(dà)概是根據歐洲(Europe)一(yi)詞命名的。氧化铕(yǒu)大部分用于熒光(guāng)粉。Eu3+用于紅色熒光(guang)粉的激活劑,Eu2+用于(yú)藍色熒光粉。現在(zai)Y2O2S:Eu3+是發光效率、塗敷(fu)穩定性、回收成本(běn)等最好的熒光粉(fěn)。再加上對提高發(fa)光效率和對比度(dù)等技術的改進,故(gu)正在被廣泛應用(yòng)。近年氧化铕還用(yong)于新型X射線醫療(liao)診斷系統的受激(jī)發射熒光粉。氧化(hua)铕還可用于制造(zào)有色鏡片和光學(xué)濾光片,用于磁泡(pao)貯存器件,在原子(zi)反應堆的控制材(cái)料、屏敝材料和結(jié)構材料中也能一(yi)展身手。

钆(Gd)

  1880年,瑞士(shi)的馬裏格納克(G.de Marignac)将(jiang)“钐”分離成兩個元(yuán)素,其中一個由索(suǒ)裏特證實是钐元(yuan)素,另一個元素得(de)到波依斯包德萊(lai)的研究确認,1886年,馬(mǎ)裏格納克爲了紀(jì)念钇元素的發現(xian)者 研究稀土的先(xiān)驅荷蘭化學家加(jiā)多林(Gado Linium),将這個新元(yuán)素命名爲钆。
  钆在(zai)現代技革新中将(jiāng)起重要作用。它的(de)主要用途有:(1)其水(shui)溶性順磁絡合物(wu)在醫療上可提高(gao)人體的核磁共振(zhèn)(NMR)成像信号。(2)其硫氧(yǎng)化物可用作特殊(shū)亮度的示波管和(hé)x射線熒光屏的基(ji)質栅網。(3)在钆镓石(shi)榴石中的钆對于(yú)磁泡記憶存儲器(qì)是理想的單基片(pian)。(4)在無Camot循環限制時(shi),可用作固态磁緻(zhi)冷介質。(5)用作控制(zhi)核電站的連鎖反(fan)應級别的抑制劑(jì),以保證核反應的(de)安全。(6)用作钐钴磁(ci)體的添加劑,以保(bǎo)證性能不随溫度(dù)而變化。另外,氧化(hua)钆與镧一起使用(yong),有助于玻璃化區(qū)域的變化和提高(gāo)玻璃的熱穩定性(xìng)。氧化钆還可用于(yu)制造電容器、x射線(xian)增感屏。
  在世界上(shang)目前正在努力開(kai)發钆及其合金在(zai)磁緻冷方面的應(ying)用,現已取得突破(pò)性進展,室溫下采(cai)用超導磁體、金屬(shǔ)钆或其合金爲緻(zhì)冷介質的磁冰箱(xiang)已經問世。


铽(Tb)

  1843年瑞(rui)典的莫桑德(Karl G.Mosander)通過(guò)對钇土的研究,發(fa)現铽元素(Terbium)。铽的應(yīng)用大多涉及高技(jì)術領域,是技術密(mì)集、知識密集型的(de)尖端項目,又是具(ju)有顯著經濟效益(yì)的項目,有着誘人(rén)的發展前景。主要(yao)應用領域有:(1)熒光(guang)粉用于三基色熒(ying)光粉中的綠粉的(de)激活劑,如铽激活(huó)的磷酸鹽基質、铽(tè)激活的矽酸鹽基(jī)質、铽激活的铈鎂(mei)鋁酸鹽基質,在激(jī)發狀态下均發出(chū)綠色光。(2)磁光貯存(cún)材料,近年來铽系(xì)磁光材料已達到(dao)大量生産的規模(mó),用Tb-Fe非晶态薄膜研(yán)制的磁光光盤,作(zuò)計算機存儲元件(jiàn),存儲能力提高10~15倍(bèi)。(3)磁光玻璃,含铽的(de)法拉第旋光玻璃(lí)是制造在激光技(ji)術中廣泛應用的(de)旋轉器、隔離器和(he)環形器的關鍵材(cai)料。特别是铽镝鐵(tie)磁緻伸縮合金(TerFenol)的(de)開發研制,更是開(kāi)辟了铽的新用途(tu),Terfenol是70年代才發現的(de)新型材料,該合金(jin)中有一半成份爲(wei)铽和镝,有時加入(ru)钬,其餘爲鐵,該合(he)金由美國依阿華(huá)州阿姆斯實驗室(shì)首先研制,當Terfenol置于(yú)一個磁場中時,其(qi)尺寸的變化比一(yī)般磁性材料變化(huà)大,這種變化可以(yi)使一些精密機械(xiè)運動得以實現。铽(te)镝鐵開始主要用(yong)于聲納,目前已廣(guǎng)泛應用于多種領(lǐng)域,從燃料噴射系(xì)統、液體閥門控制(zhi)、微定位到機械緻(zhì)動器、太空望遠鏡(jìng)的調節機構和飛(fei)機機翼調節器等(děng)領域。


镝(Dy)


钬(Ho)

  十九世紀後(hou)半葉,由于光譜分(fèn)析法的發現和元(yuan)素周期表的發表(biao),再加上稀土元素(su)電化學分離工藝(yì)的進展,更加促進(jìn)了新的稀土元素(sù)的發現。1879年,瑞典人(rén)克利夫發現了钬(huǒ)元素并以瑞典首(shǒu)都斯德哥爾摩地(di)名命名爲钬(holmium)。
  钬的(de)應用領域目前還(hái)有待于進一步開(kai)發,用量不是很大(dà),最近,包鋼稀土研(yan)究院采用高溫高(gao)真空蒸餾提純技(ji)術,研制出非稀土(tu)雜質含量很低的(de)高純金屬钬Ho/ΣRE>99.9%。目前(qián)钬的主要用途有(yǒu):用作金屬鹵素燈(dēng)添加劑,金屬鹵素(sù)燈是一種氣體放(fàng)電燈,它是在高壓(yā)汞燈基礎上發展(zhǎn)起來的,其特點是(shì)在燈泡裏充有各(ge)種不同的稀土鹵(lu)化物。目前主要使(shi)用的是稀土碘化(huà)物,在氣體放電時(shí)發出不同的譜線(xian)光色。在钬燈中采(cai)用的工作物質是(shi)碘化钬,在電弧區(qu)可以獲得較高的(de)金屬原子濃度,從(cong)而大大提高了輻(fu)射效能。(2)钬可以用(yong)作钇鐵或钇鋁石(shi)榴石的添加劑;(3)摻(chan)钬的钇鋁石榴石(shí)(Ho:YAG)可發射2μm激光,人體(tǐ)組織對2μm激光吸收(shōu)率高,幾乎比Hd:YAG高3個(ge)數量級。所以用Ho:YAG激(ji)光器進行醫療手(shǒu)術時,不但可以提(tí)高手術效率和精(jing)度,而且可使熱損(sǔn)傷區域減至更小(xiao)。钬晶體産生的自(zì)由光束可消除脂(zhī)肪而不會産生過(guo)大的熱量,從而減(jian)少對健康組織産(chǎn)生的熱損傷,據報(bao)道美國用钬激光(guāng)治療青光眼,可以(yǐ)減少患者手術的(de)痛苦。我國2μm激光晶(jīng)體的水平已達到(dao)國際水平,應大力(li)開發生産這種激(ji)光晶體。(4)在磁緻伸(shen)縮合金Terfenol-D中,也可以(yǐ)加入少量的钬,從(cong)而降低合金飽和(hé)磁化所需的外場(chǎng)。(5)另外用摻钬的光(guang)纖可以制作光纖(xian)激光器、光纖放大(dà)器、光纖傳感器等(deng)等光通訊器件在(zai)光纖通信迅猛的(de)今天将發揮更重(zhong)要的作用。

铒(Er)

  1843年,瑞(rui)典的莫桑德發現(xiàn)了铒元素(Erbium)。铒的光(guang)學性質非常突出(chū),一直是人們關注(zhù)的問題:(1)Er3+在1550nm處的光(guāng)發射具有特殊意(yi)義,因爲該波長正(zhèng)好位于光纖通訊(xùn)的光學纖維的最(zui)低損失,铒離子(Er3+)受(shòu)到波長980nm、1480nm的光激發(fa)後,從基态4I15/2躍遷至(zhì)高能态4I13/2,當處于高(gāo)能态的Er3+再躍遷回(huí)至基态時發射出(chū)1550nm波長的光,石英光(guāng)纖可傳送各種不(bú)同波長的光,但不(bú)同的光光衰率不(bu)同,1550nm頻帶的光在石(shí)英光纖中傳輸時(shí)光衰減率最低(0.15分(fen)貝/公裏),幾乎爲下(xia)限極限衰減率。因(yīn)此,光纖通信在1550nm處(chù)作信号光時,光損(sun)失最小。這樣,如果(guo)把适當濃度的铒(er)摻入合适的基質(zhi)中,可依據激光原(yuan)理作用,放大器能(néng)夠補償通訊系統(tǒng)中的損耗,因此在(zai)需要放大波長1550nm光(guāng)信号的電訊網絡(luò)中,摻铒光纖放大(da)器是必不可少的(de)光學器件,目前摻(chan)铒的二氧化矽纖(xian)維放大器已實現(xian)商業化。據報道,爲(wei)避免無用的吸收(shou),光纖中铒的摻雜(za)量幾十至幾百ppm。光(guang)纖通信的迅猛發(fā)展,将開辟铒的應(ying)用新領域。(2)另外摻(chān)铒的激光晶體及(jí)其輸出的1730nm激光和(hé)1550nm激光對人的眼睛(jīng)安全,大氣傳輸性(xìng)能較好,對戰場的(de)硝煙穿透能力較(jiao)強,保密性好,不易(yì)被敵人探測,照射(shè)軍事目标的對比(bi)度較大,已制成軍(jun1)事上用的對人眼(yan)安全的便攜式激(jī)光測距儀。(3)Er3+加入到(dào)玻璃中可制成稀(xi)土玻璃激光材料(liao),是目前輸出脈沖(chòng)能量最大,輸出功(gong)率最高的固體激(ji)光材料。(4)Er3+還可做稀(xi)土上轉換激光材(cái)料的激活離子。(5)另(lìng)外铒也可應用于(yu)眼鏡片玻璃、結晶(jīng)玻璃的脫色和着(zhe)色等。


铥(Tm)

  铥元素是(shi)1879年瑞典的克利夫(fū)發現的,并以斯堪(kān)迪那維亞(Scandinavia)的舊名(míng)Thule命名爲铥(Thulium)。
  铥的主(zhǔ)要用途有以下幾(ji)個方面:(1)铥用作醫(yi)用輕便X光機射線(xian)源,铥在核反應堆(dui)内輻照後産生一(yi)種能發射X射線的(de)同位素,可用來制(zhì)造便攜式血液輻(fu)照儀上,這種輻射(she)儀能使铥-169受到高(gāo)中子束的作用轉(zhuan)變爲铥-170,放射出X射(shè)線照射血液并使(shi)白血細胞下降,而(er)正是這些白細胞(bao)引起器官移植排(pai)異反應的,從而減(jiǎn)少器官的早期排(pai)異反應。(2)铥元素還(hái)可以應用于臨床(chuáng)診斷和治療腫瘤(liu),因爲它對腫瘤組(zǔ)織具有較高親合(hé)性,重稀土比輕稀(xī)土親合性更大,尤(yóu)其以铥元素的親(qīn)合力最大。(3)铥在X射(she)線增感屏用熒光(guang)粉中做激活劑LaOBr:Br(藍(lán)色),達到增強光學(xue)靈敏度,因而降低(di)了X射線對人的照(zhao)射和危害,與以前(qian)鎢酸鈣增感屏相(xiang)比可降低X射線劑(jì)量50%,這在醫學應用(yòng)具有重要現實的(de)意義。(4)铥還可在新(xin)型照明光源 金屬(shǔ)鹵素燈做添加劑(ji)。(5)Tm3+加入到玻璃中可(kě)制成稀土玻璃激(jī)光材料,這是目前(qian)輸出脈沖量最大(da),輸出功率最高的(de)固體激光材料。Tm3+也(ye)可做稀土上轉換(huàn)激光材料的激活(huó)離子。


镱(Yb)

  1878年,查爾斯(si)(Jean Charles)和馬利格納克(G.de Marignac)在(zài)“铒”中發現了新的(de)稀土元素,這個元(yuán)素由伊特必(Ytterby)命名(ming)爲镱(Ytterbium)。
  镱的主要用(yong)途有(1)作熱屏蔽塗(tu)層材料。镱能明顯(xian)地改善電沉積鋅(xin)層的耐蝕性,而且(qie)含镱鍍層比不含(hán)镱鍍層晶粒細小(xiao),均勻緻密。(2)作磁緻(zhi)伸縮材料。這種材(cai)料具有超磁緻伸(shen)縮性即在磁場中(zhong)膨脹的特性。該合(hé)金主要由镱/鐵氧(yǎng)體合金及镝/鐵氧(yang)體合金構成,并加(jia)入一定比例的錳(měng),以便産生超磁緻(zhi)伸縮性。(3)用于測定(dìng)壓力的镱元件,試(shì)驗證明,镱元件在(zai)标定的壓力範圍(wei)内靈敏度高,同時(shí)爲镱在壓力測定(dìng)應用方面開辟了(le)一個新途徑。(4)磨牙(yá)空洞的樹脂基填(tián)料,以替換過去普(pu)遍使用銀汞合金(jīn)。(5)日本學者成功地(dì)完成了摻镱钆镓(jia)石榴石埋置線路(lu)波導激光器的制(zhi)備工作,這一工作(zuò)的完成對激光技(jì)術的進一步發展(zhǎn)很有意義。另外,镱(yi)還用于熒光粉激(ji)活劑、無線電陶瓷(ci)、電子計算機記憶(yi)元件(磁泡)添加劑(jì)、和玻璃纖維助熔(rong)劑以及光學玻璃(lí)添加劑等。


  1907年,韋(wéi)爾斯巴赫和尤貝(bèi)恩(G.Urbain)各自進行研究(jiu),用不同的分離方(fang)法從“镱”中又發現(xiàn)了一個新元素,韋(wei)爾斯巴赫把這個(ge)元素取名爲Cp(Cassiopeium),尤貝(bei)恩根據巴黎的舊(jiu)名lutece将其命名爲Lu(Lutetium)。後(hou)來發現Cp和Lu是同一(yī)元素,便統一稱爲(wei)镥。
  镥的主要用途(tu)有(1)制造某些特殊(shu)合金。例如镥鋁合(hé)金可用于中子活(huo)化分析。(2)穩定的镥(lǔ)核素在石油裂化(hua)、烷基化、氫化和聚(jù)合反應中起催化(huà)作用。(3)钇鐵或钇鋁(lü)石榴石的添加元(yuan)素,改善某些性能(neng)。(4)磁泡貯存器的原(yuán)料。(5)一種複合功能(neng)晶體摻镥四硼酸(suān)鋁钇钕,屬于鹽溶(róng)液冷卻生長晶體(ti)的技術領域,實驗(yan)證明,摻镥NYAB晶體在(zai)光學均勻性和激(ji)光性能方面均優(you)于NYAB晶體。(6)經國外有(you)關部門研究發現(xiàn),镥在電緻變色顯(xiǎn)示和低維分子半(ban)導體中具有潛在(zai)的用途。此外,镥還(hai)用于能源電池技(ji)術以及熒光粉的(de)激活劑等。


钇(Y)

  1788年,一(yī)位以研究化學和(he)礦物學、收集礦石(shi)的業餘愛好者瑞(rui)典軍官卡爾·阿雷(lei)尼烏斯(Karl Arrhenius)在斯德哥(ge)爾摩灣外的伊特(tè)必村(Ytterby),發現了外觀(guān)象瀝青和煤一樣(yang)的黑色礦物,按當(dāng)地的地名命名爲(wei)伊特必礦(Ytterbite)。1794年芬蘭(lán)化學家約翰·加多(duo)林分析了這種伊(yī)特必礦樣品。發現(xian)其中除铍、矽、鐵的(de)氧化物外,還含有(you)約38%的未知元素的(de)氧化物棗“新土”。1797年(nián),瑞典化學家埃克(kè)貝格(Anders Gustaf Ekeberg)确認了這種(zhong)“新土”,命名爲钇土(tǔ)(Yttria,钇的氧化物之意(yi))。
  钇是一種用途廣(guǎng)泛的金屬,主要用(yòng)途有:

  (1)鋼鐵及有色(sè)合金的添加劑。FeCr合(hé)金通常含0.5-4%钇,钇能(néng)夠增強這些不鏽(xiu)鋼的抗氧化性和(he)延展性;MB26合金中添(tiān)加适量的富钇混(hun)合稀土後,合金的(de)綜合性能得到明(ming)顯的改善,可以替(tì)代部分中強鋁合(he)金用于飛機的受(shou)力構件上;在Al-Zr合金(jin)中加入少量富钇(yi)稀土,可提高合金(jīn)導電率;該合金已(yǐ)爲國内大多數電(diàn)線廠采用;在銅合(he)金中加入钇,提高(gāo)了導電性和機械(xie)強度。

  (2)含钇6%和鋁2%的(de)氮化矽陶瓷材料(liao),可用來研制發動(dòng)機部件。

  (3)用功率400瓦(wa)的钕钇鋁石榴石(shí)激光束來對大型(xing)構件進行鑽孔、切(qie)削和焊接等機械(xie)加工。

  (4)由Y-Al石榴石單(dān)晶片構成的電子(zi)顯微鏡熒光屏,熒(ying)光亮度高,對散射(she)光的吸收低,抗高(gāo)溫和抗機械磨損(sǔn)性能好。

  (5)含钇達90%的(de)高钇結構合金,可(ke)以應用于航空和(he)其它要求低密度(dù)和高熔點的場合(hé)。(6)目前倍受人們關(guān)注的摻钇SrZrO3高溫質(zhì)子傳導材料,對燃(rán)料電池、電解池和(he)要求氫溶解度高(gāo)的氣敏元件的生(sheng)産具有重要的意(yi)義。此外,钇還用于(yu)耐高溫噴塗材料(liào)、原子能反應堆燃(rán)料的稀釋劑、永磁(ci)材料添加劑以及(ji)電子工業中作吸(xi)氣劑等。


钪(Sc)

  1879年,瑞典(dian)的化學教授尼爾(ěr)森(L.F.Nilson, 1840~1899)和克萊夫(P.T.Cleve, 1840~1905)差不(bú)多同時在稀有的(de)礦物矽铍钇礦和(hé)黑稀金礦中找到(dao)了一種新元素。他(tā)們給這一元素定(dìng)名爲“Scandium”(钪),钪就是門(mén)捷列夫當初所預(yù)言的“類硼”元素。他(ta)們的發現再次證(zheng)明了元素周期律(lü)的正确性和門捷(jie)列夫的遠見卓識(shí)。
  钪比起钇和镧系(xì)元素來,由于離子(zǐ)半徑特别小,氫氧(yǎng)化物的堿性也特(tè)别弱,因此,钪和稀(xi)土元素混在一起(qi)時,用氨(或極稀的(de)堿)處理,钪将首先(xian)析出,故應用“分級(jí)沉澱”法可比較容(rong)易地把它從稀土(tǔ)元素中分離出來(lái)。另一種方法是利(lì)用硝酸鹽的分極(jí)分解進行分離,由(you)于硝酸钪最容易(yì)分解,從而達到分(fèn)離的目的。
  用電解(jiě)的方法可制得金(jin)屬钪,在煉钪時将(jiang)ScCl3、KCl、LiCl共熔,以熔融的鋅(xīn)爲陰極電解之,使(shi)钪在鋅極上析出(chu),然後将鋅蒸去可(kě)得金屬钪。另外,在(zài)加工礦石生産鈾(yóu)、钍和镧系元素時(shí)易回收钪。鎢、錫礦(kuàng)中綜合回收伴生(shēng)的钪也是钪的重(zhòng)要來源之一。
  钪在(zài)化合物中主要呈(cheng)3價态,在空氣中容(róng)易氧化成Sc2O3而失去(qù)金屬光澤變成暗(an)灰色。
  钪能與熱水(shui)作用放出氫,也易(yì)溶于酸,是一種強(qiang)還原劑。
  钪的氧化(huà)物及氫氧化物隻(zhī)顯堿性,但其鹽灰(hui)幾乎不能水解。钪(kàng)的氯化物爲白色(se)結晶,易溶于水并(bìng)能在空氣中潮解(jiě)。
  在冶金工業中,钪(kàng)常用于制造合金(jīn)(合金的添加劑),以(yi)改善合金的強度(du)、硬度和耐熱和性(xing)能。如,在鐵水中加(jia)入少量的钪,可顯(xian)著改善鑄鐵的性(xing)能,少量的钪加入(rù)鋁中,可改善其強(qiáng)度和耐熱性。
  在電(dian)子工業中,钪可用(yòng)作各種半導體器(qì)件,如钪的亞硫酸(suān)鹽在半導體中的(de)應用已引起了國(guo)内外的注意,含钪(kàng)的鐵氧體在計算(suan)機磁芯中也頗有(you)前途。
  在化學工業(yè)上,用钪化合物作(zuo)酒精脫氫及脫水(shuǐ)劑,生産乙烯和用(yòng)廢鹽酸生産氯時(shi)的高效催化劑。
  在(zài)玻璃工業中,可以(yǐ)制造含钪的特種(zhong)玻璃。
  在電光源工(gong)業中,含钪和鈉制(zhì)成的钪鈉燈,具有(yǒu)效率高和光色正(zhèng)的優點。
  自然界中(zhong)钪均以45Sc形式存在(zài),另外,钪還有9種放(fàng)射性同位素,即40~44Sc和(hé)46~49Sc。其中,46Sc作爲示蹤劑(ji),已在化工、冶金及(ji)海洋學等方面使(shi)用。在醫學上,國外(wai)還有人研究用46Sc來(lái)醫治癌症。钪的性(xing)質及用途。

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