稀土元素的基本性质

时间：2024-08-17

稀土元素的主要物理化学性质

　　稀土元素是典型的金属元素。它们的金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属元素，而比其他金属元素活泼。在17个稀土元素当中，按金属的活泼次序排列，由钪，钇、镧递增，由镧到镥递减，即镧元素最活泼。稀土元素能形成化学稳定的氧化物、卤化物、硫化物。稀土元素可以和氮、氢、碳、磷发生反应，易溶于盐酸、硫酸和硝酸中。

　　稀土易和氧、硫、铅等元素化合生成熔点高的化合物，因此在钢水中加入稀土，可以起到净化钢的效果。由于稀土元素的金属原子半径比铁的原子半径大，很容易填补在其晶粒及缺陷中，并生成能阻碍晶粒继续生长的膜，从而使晶粒细化而提高钢的性能。

　　稀土元素具有未充满的4f电子层结构，并由此而产生多种多样的电子能级。其中镧系元素4f亚层的轨道电子，由于被外层的5s和5p层电子有效地屏蔽，不能参与成键，因此导致它们具有两个非常突出的特点，即化学性质非常相似及物理性质差别明显，给应用开发创造了多方面的机遇，因此，稀土可以作为优良的荧光，激光和电光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。

　　稀土离子与羟基、偶氮基或磺酸基等形成结合物，使稀土广泛用于印染行业。而某些稀土元素具有中子俘获截面积大的特性，如钐、铕、钆、镝和铒，可用作原子能反应堆的控制材料和减速剂。而铈、钇的中子俘获截面积小，则可作为反应堆燃料的稀释剂。

　　稀土具有类似微量元素的性质，可以促进农作物的种子萌发，促进根系生长，促进植物的光合作用。

稀土金属的某些物理特性

原子序数	元素	原子量	离子半径(埃)	密度 (克/厘3)	熔度 (℃)	沸点 (℃）	氧化物熔点(℃)	氧化物沸点(℃)	氯化物熔点(℃)	氯化物沸点(℃)
57	La镧	138.92	1.22	6.162	920	3464	2315	4200	858	1000
58	Ce铈	140.13	1.18	6.768	795	3443	2400	3500	817	1727
59	Pr镨	140.92	1.16	6.769	935	3130	2200		786	1710
60	Nd钕	144.27	1.15	7.007	1024	3074	2272		758	1600
61	Pm钷	147.00	1.14	－	－	－	－
62	Sm钐	150.35	1.13	7.52	1072	1900	2325		682
63	Eu铕	152.00	1.13	5.264	822	1529	2050		632
64	Gd钆	157.26	1.11	7.868	1312	3000	2340		609	1580
65	Tb铽	158.93	1.09	8.23	1356	3123	2200		558
66	Dy镝	162.51	1.07	8.540	1407	2562	2340		647	1530
67	Ho钬	164.94	1.05	8.799	1461	2600	2360		720	1500
68	Er铒	167.27	1.04	9.066	1529	2868	2355
69	Tm铥	168.94	1.04	9.318	1545	1950	2400
70	Yb镱	173.04	1.00	6.90	824	1196	2346
71	Lu镥	174.99	0.99	9.841	1652	3402	2490
21	Sc钪	44.97	0.83	2.985	1541	2836	2300
39	Y钇	88.92	1.06	4.472	1526	2930	2415

原子序数	元素	电子排布		氧化态	氧化物颜色	热导率[瓦/(米.开)](25°C)	比电阻欧姆· 厘米×106	R3+离子磁矩 (波尔磁子)	总磁矩（波尔磁子）	热中子俘获截面(靶恩)10=28米2
原子序数	元素	电子排布	M3+	氧化态	氧化物颜色	热导率[瓦/(米.开)](25°C)	比电阻欧姆· 厘米×106	R3+离子磁矩 (波尔磁子)	总磁矩（波尔磁子）	热中子俘获截面(靶恩)10=28米2
57	La镧	5d¹6S²	[Xe]	+3	白色	13.8	56.8	0.00	0.49	8.9
58	Ce铈	4f¹5d¹6S²	4f¹	+3,+4	米色	10.9	75.3	2.56	2.51	0.7
59	Pr镨	4f³6S²	4f²	+3,+4	黑色	11.7	68.0	3.62	3.56	11.2
60	Nd钕	4f⁴6S²	4f³	+3	淡蓝	13.0	64.3	3.68	3.3	46
61	Pm钷	4f⁵6S²	4f⁴	+3			－	2.83		－
62	Sm钐	4f⁶6S²	4f⁵	+2,+3	淡黄		88.0	1.55～1.65	1.74	5500
63	Eu铕	4f⁷6S²	4f⁶	+2,+3	微红白色		81.3	3.40～3.50	7.12	4600
64	Gd钆	4f⁷5d¹6S²	4f⁷	+3	白色	8.8	140.5	7.94	7.95	46000
65	Tb铽	4f⁹6S²	4f⁸	+3,+4	褐色	13.0	136	9.7	9.7	44
66	Dy镝	4f¹⁰6S²	4f⁹	+3	白色	10.0	56.0	10.6	10.64	1150
67	Ho钬	4f¹¹6S²	4f¹⁰	+3	淡黄色		87.0	10.6	10.89	64
68	Er铒	4f¹²6S²	4f¹¹	+3	粉色	9.6	107.0	9.6	9.5	166
69	Tm铥	4f¹³5S²	4f¹²	+3	淡绿		79.0	7.6	7.62	118
70	Yb镱	4f¹⁴6S²	4f¹³	+2,+3	白色		27.0	4.5	0.41	36
71	Lu镥	4f¹⁴5d¹6S²	4f¹⁴	+3	白色		79.0	0.00	0.21	108
21	Sc钪	3d4S²	[Ar]	+3	白色		52	－		13
39	Y钇	4d5S²	[Ar]	+3	白色	14.7	64.9	－	0.67	1.27