中稀土是钐、铕、钆、铽和镝五种
稀土元素的总称。除钷、钪以外,根据稀土矿物的形成特点,分离工艺上的要求,将其分为两组或三组。其中按萃取分离可分为:
钐
内容简介
钐是
镧系元素(属于稀土元素)之一,纠缠且困惑着19世纪的化学家。它的历史开始于1803年铈的发现。铈被推测包含其它金属,在1839年Carl Mosander声称从中获取了镧和didymium(镨钕混合物)。关于镧他是正确的,但关于didymium他错了。在1879年Paul Émile Lecoq de Boisbaudran从铌钇矿中提取了didymium。之后他制作了硝酸didymium的溶液并加入了
氢氧化铵。他观察到沉淀物分两个阶段形成。他全神贯注于第一种沉淀物并测量了它的光谱,这才揭露了它是一种新的元素钐。钐自身最终产生了另一种稀土:钆于1886年和铕于1901年。
钐是稀土金属中的一种。稀土是历史遗留的名称,从18世纪末叶开始被陆续发现。当时人们惯于把不溶于
水的固体氧化物称作土,例如把
氧化铝叫做陶土,
氧化镁叫苦土。稀土是以氧化物状态分离出来,很稀少,因而得名稀土,
稀土元素的
原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。它们的
化学性质很相似,这是由于核外电子结构特点所决定的。它们一般均生成三价化合物。钪的化学性质与其它稀土差别明显,一般稀土矿物中不含钪。钷是从铀反应堆
裂变产物中获得,
放射性元素147Pm
半衰期2.7年。过去认为钷在自然界中不存在,直到1965年,荷兰的一个磷酸盐工厂在处理磷灰石中,才发现了钷的
痕量成分。因此,中国1968年将钷划入64种有色金属之外。 1787年
瑞典人阿累尼斯(C.A.Arrhenius)在
斯德哥尔摩(Stockholm)附近的伊特比(Ytterby)小镇上寻得了一块不寻常的黑色矿石,1794年芬兰化学家加多林(J.Gadolin)研究了这种矿石,从其中分离出一种
新物质,三年后(1797年),瑞典人爱克伯格(A.G.Ekeberg)证实了这一发现,并以发现地名给新的物质命名为Ytteia(钇土)。后来为了纪念加多林,称这种矿石为Gadolinite(加多林矿,即
硅铍钇矿)。
1803年德国化学家克拉普罗兹(M.H.Klaproth)和瑞典化学家柏齐力阿斯(J.J.Berzelius)及希生格尔(W.Hisinger)同时分别从另一矿石(铈硅矿)中发现了另一种新的物质---铈土(Ceria)。1839年瑞典人莫桑得尔(C.G.Mosander)发现了镧和镨钕混合物(didymium)。1885年
奥地利人威斯巴克(A.V.Welsbach)从莫桑得尔认为是“新元素”的镨钕混合物中发现了镨和钕。1879年法国人布瓦普德朗(L.D.Boisbauder)发现了钐。1901年法国人德马尔赛(E.A.Demarcay)发现了铕。1880年
瑞士马利纳克(J.C.G. De Marignac)发现了钆。1843年莫桑得尔发现了铽和铒。1886年布瓦普德朗发现了镝。1879年瑞典人克利夫(P.T.Cleve)发现了钬和铥。1974年美国人马瑞斯克(J.A.Marisky)等从铀裂产物中得到钷。1879年瑞典人尼尔松(L.F.Nilson)发现了钪。从1794年加多林分离出钇土至1947年制得钷,历时150多年。
分布
与其他稀土元素共存于独居石砂里。独居石所含有的稀土元素,还有钙和钍,分布于印度和巴西的河沙及
佛罗里达海滨河沙中。稀土元素在独居石砂里的质量分数通常为50%,其中钐占2.8%。此外,钐亦存在于
氟碳铈矿中,而氟碳铈矿则大多分布于南加利福利亚。从其矿物中分离钐需用
离子交换技术。
铕
概述
铕的故事是稀土又称镧系元素的复杂历史的一部分,它开始于1803年铈的发现。在1839年Carl Mosander从中分离了其它两种元素:镧和一个他称之为didymium(镨钕混合物)的元素,其实它是两种稀土的混合物,镨和钕,在1879年由Karl Auer揭露。即便如此,它还是隐藏着另一种稀有金属,钐,由Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran分离,即便是不纯的。在1886年Jean Charles Galissard de Marignac从中提取了钆,但这个故事还是没有结束。在1901年,Eugène-Anatole Demarçay开展一连串艰苦的硝酸钐镁结晶工作,然后分离产生了另一种新的元素铕。
分布
铕在地壳中的含量为0.000106%,是最稀有的
稀土元素,主要存在于
独居石和
氟碳铈矿中,自然界有两种铕的同位素:铕151和铕153。很少量地存在于独居石中。
钆
概述
钆于1880年由马里纳克Charles Galissard de Marignac在日内瓦发现。他早就怀疑Carl Mosander报告的didymium(镨钕混合物)并不是一种新的元素而是混合物。他的推测被在巴黎的Marc Delafontaine和Paul-Emile Lecoq de Boisbaudran确认了,报告称它的光谱线会从不同的来源而变化。确实,在1879年他们已经从一些didymium中分离了钐,其是从发现于乌拉尔山脉的铌钇矿中提取的。在1880年,Marignac从didymium中提取了另一种新的稀土,Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran也在1886年实现了,后者称它为gadolinium(钆)。
分布
当下世界上已知的稀土矿物及含有稀土元素的矿物有250多种,
稀土元素含量较高的矿物有60多种,有工业价值的不到10种。中国稀土资源极其丰富,其特点可概括为:储量大、品种全、有价值的元素含量高、分布广。中国稀土的工业储量(按氧化物计)是国外稀土工业储量的2.2倍。国外稀土资源集中在美国、印度、巴西、澳大利亚和苏联等国,工业储量(按氧化物计)为701.11万吨。
铽
概述
1843年
瑞典的莫桑德(Karl G.Mosander)通过对
钇土的研究,发现铽元素(
Terbium)。铽的应用大多涉及高技术领域,是技术密集、知识密集型的尖端项目,又是具有显著经济效益的项目,有着诱人的发展前景。在发现镧的同一时期里,莫桑德尔对最初发现的钇进行了分析研究,并于1842年发表报告,明确最初发现的钇土不是单一的元素氧化物,而是三种元素的氧化物。他把其中的一种仍称为
钇土,其中一种命名为terbia(铽土)。
元素符号定为Tb。它的命名来源和钇一样,出自最初发现钇矿石的产地,瑞典斯德哥尔摩附近的Ytterby村庄。
分布
少量存在于磷铈钍砂和
硅铍钇矿中。铽与其他
稀土元素共存于
独居石砂中,其中铽的含量一般为0.03%。其他来源还有
磷钇矿和
黑稀金矿,两者都是氧化物的混合物,含有高达1%的铽。
与其他稀土元素共存于独居石砂中,其中铽的含量为0.03%。其他来源还有磷钇矿和黑稀金矿,两者都是氧化物混合物,含有高达1%的铽。
镝
概述
1842年莫桑德尔从钇土中分离出铒土和铽土后,不少化学家利用光谱分析鉴定,确定它们不是纯净的一种元素的氧化物,这就鼓励了化学家们继续去分离它们。在钬被分离出来7年后,1886年布瓦博德朗又把它一分为二,保留了钬,另一个称为dysprosium,
元素符号Dy。这一词来自希腊文dysprositos,是“难以取得”的意思。随着镝以及其他一些
稀土元素的发现,完成了发现稀土元素第三阶段的另一半。
分布
镝在地壳中的丰度为6ppm,在重稀土中仪低于钇,算是比较富存的
重稀土元素,为其应用提供了良好的资源基础。镝除r拥有稀土元素共有的化学活性,町以作为
混合稀土金属和化合物使用外,还具有优异的光、电、磁和核性质,可用于制造多种功能材料,住许多高技术领域中起着越来越重要的独特作用。