镧(金属元素)详细资料大全

钆（Gadolinium）是一种金属元素，原子序数64，原子量157.25，呈银白色，有延展性，熔点1313°C，沸点3266°C，密度7.9004克/厘米。元素名来源于研究镧系元素有卓越贡献的芬兰科学家加多林。1880年瑞士的马里尼亚克分离出钆，1886年法国化学家布瓦博德朗制出纯净的钆，并命名。钆在地壳中的含量为0.000636%，主要存在于独居石和氟碳铈矿中。钆在医疗、工业、核能等领域广泛套用。

基本介绍中文名 ：钆 英文名 ：Gadolinium 别称 ：钆棒 钆锭 分子量 ：157.25 CAS登录号 ：7440-54-2 EINECS登录号 ：231-162-2 熔点 ：1311.0 ℃ 沸点 ：3233.0 ℃ 密度 ： 7901kg/m3  外观 ：银白色稀土金属 领域 ：稀土材料 元素符号 ：Gd 发现简史,矿藏分布,物理性质,化学性质,套用,套用领域,具体用途,制备方法, 发现简史 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 Boi *** audran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 Boi *** audran也在1886年实现了，后者称它为gadolinium（钆）。 自莫桑德尔先后发现镧、铒和铽以后，各国化学家特别注意从已发现的稀土元素去分离新的元素。在发现钐后的第2年，1880年瑞士科学家马里纳克发现了两个新元素并分别命名为gamma alpha和gamma beta。后来证实gamma beta和钐是同一元素。1886年布瓦博德朗制得纯净的gamma alpha，并确定它是一种新元素。命名为gadolinium，元素符号Gd。这是为了纪念芬兰矿物学家加多林（J．Gadonlin）。 钆、钐、镨、钕都是从当时被认为是一种稀土元素的didymium中分离出来的。由于它们的发现，didymium不再被保留。而正是它们的发现打开了发现稀土元素的第三道大门，是发现稀土元素的第三阶段。但这仅是完成了第三阶段的一半工作。确切的讲应该是打开了铈的大门或完成了铈的分离，另一半就将是打开钇的大门或是完成钇的分离。 矿藏分布 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。 物理性质 钆为银白色金属，有延展性，熔点1313°C，沸点3266°C，密度7.9004克/厘米&sup3。钆在室温下有磁性。钆在干燥空气中比较稳定，在湿空气中失去光泽；钆有最高的热中子俘获面，可用作反应堆控制材料和防护材料；用钆盐经磁化制冷可获得接近绝对零度的超低温。1880年，瑞士的马里格纳克将“钐”分离成两个元素，其中一个由索里特证实是钐元素，另一个元素得到波依斯包德莱的研究确认，1886年，马里格纳克为了纪念钇元素的发现者，研究稀土的先驱荷兰化学家加多林（Gado Linium），将这个新元素命名为钆。钆在现代技术革新中将起重要作用。 金属钆 CAS号：7440-54-2 元素名称：钆 元素在太阳中的含量:(ppm)：0.002 元素在海水中的含量:(ppm)：太平洋表面 0.0000006 地壳中含量：（ppm）：7.7 元素原子量：157.25 氧化态： Main Gd+2, Gd+3 Other晶体结构：晶胞为六方晶胞。 金属钆 晶胞参数： a = 363.6 pm b = 363.6 pm c = 578.26 pm α = 90° β = 90° γ = 120° 维氏硬度：570MPa 声音在其中的传播速率：（m/S） 2680电离能 (kJ /mol) 钆铁合金 M - M+ 592.5 M+ - M2+ 1167 M2+ - M3+ 1990 M3+ - M4+ 4250 相对原子质量：157.25 常见化合价： +3 电负性： 1.2 外围电子层排布：4f7 5d1 6s2 核外电子排布： 2,8,18,25,9,2 核电荷数：64 晶体类型：密排六方 同位素及放射线： Gd-148[75y] Gd-150[1800000y] Gd-152(放 α[1.1E11y]) Gd-154 Gd-155 Gd-156 Gd-157 *Gd-158 Gd-159[18.6h] Gd-160 Gd-162[8.4m] 元素周期表的位置：64 电子层分布情况: 2-8-18-25-9-2 电子层：K-L-M-N-O-P 电子亲合和能： 0 KJ·mol-1 第一电离能： 594 KJ·mol-1 第二电离能： 1170 KJ·mol-1 第三电离能： 0 KJ·mol-1 单质密度： 7.895 g/cm3 单质熔点： 1311.0 ℃ 单质沸点： 3233.0 ℃ 原子半径： 2.54 埃 离子半径： 0.938(+3) 埃 共价半径： 1.61 埃 体积弹性模量：Gpa：37.9 原子化焓：kJ /mol @25℃：352 热容：J /（mol· K）：37.03 导电性：10^6/(cm ·Ω )：0.00736 导热系数：W/（m·K）：10.6 熔化热:(千焦/摩尔)：10.050 汽化热:(千焦/摩尔) ：359.40 元素在宇宙中的含量:(ppm)：0.002 原子体积:(立方厘米/摩尔) ：19.9 化学性质 能与水缓慢反应；溶于酸形成相应的盐。 元素用途：常用作原子反应堆中吸收中子的材料。也用于微波技术、彩色电视机的萤光粉。 在潮湿的空气中变晦暗。溶于酸，不溶于水。氧化物为白色粉状。盐类无色。有良好的超导电性能、高磁矩及室温居里点等特殊性能。钆有以下同位素：152Gd、154Gd~158Gd、160Gd。 套用 套用领域 钆的重要性质是7个轨道上每个轨道有一个电子，是稀土元素中最大数的不成对电子。依存这个不成对电子的磁力矩最大，可以期待这个特性能够被有效利用。 医疗领域： 在医疗套用方面，钆-二乙烯二胺五醋酸(DTPA)的络合物，正好可以像X射线造影剂钡那样，作为MRI（磁共振成像诊断）的画面浓淡的调节剂来使用。也就是利用钆周围的水受到钆原子核磁场力矩的影响，显示出和没有受到影响的水性质不同这一点，使用对照画面，有利于病情的诊断。 工业领域 ：已经为人所熟知的被称为磁冷冻的工业技术，就是将受到磁场作用变为磁铁时发热，撤掉磁场磁性消失时吸热的性质用于冷却的利用。可以制造小型高效的制冷器。 在磁泡记忆装置中，使用钆-钾-石榴石作为媒体物质。磁泡记忆就是在物质的垂直方向上加上磁场，使其变成了圆筒状的磁场，把磁场加强，不久就产生这个磁场消失的现象。利用磁泡记忆装置可以存储信息，一般被用于信息收藏。 钆的其他用途是与铽和镝一样用于光纤、光碟。光磁记录是用光来代替磁读取磁化处和未被磁化处，具有高密度，可改写记录的特征。 核能领域 ：在原子能工业中，利用铕和钆的同位素的中子吸收截面大的特性，作轻水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收剂。 利用钆是所有元素中对热中子强烈反应的特点，除用于原子反应堆的控制外，还可以将不可见中子用钆吸收并使之发光，作为在X线胶卷上感光的萤光化剂使用。 具体用途 它的主要用途有： （1）其水溶性顺磁络合物在医疗上可提高人体的核磁共振（NMR）成像信号。 （2）其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射线萤光屏的基质栅网。 （3）在钆镓石榴石中的钆对于磁泡记忆存储器是理想的单基片。 （4）在无Camot循环限制时，可用作固态磁致冷介质。 （5）用作控制核电站的连锁反应级别的抑制剂，以保证核反应的安全。 （6）用作钐钴磁体的添加剂，以保证性能不随温度而变化。 另外，氧化钆与镧一起使用，有助于玻璃化区域的变化和提高玻璃的热稳定性。氧化钆还可用于制造电容器、x射线增感屏。 在世界上目前正在努力开发钆及其合金在磁致冷方面的套用，现已取得突破性进展，室温下采用超导磁体、金属钆或其合金为致冷介质的磁冰柜已经问世。 制备方法 钆，源自矽铍钆矿石。可由氟化钆GdF3·2H2O用钙还原而制得。

Carbon========7440-44-0

Silicon=======7440-21-3

Aluminum======7429-90-5

Chromium======7440-47-3

Copper========7440-50-8

Nickel========7440-02-0

Calcium=======7440-70-2

Iron==========7439-89-6

Rare metals===这是一类物质，没有单一的CAS号

镨钕，金属Pr-Nd，系银灰色金属锭。稀土总量为99%以上。该金属中钕含量75%左右、镨含量25%左右，故名。金属镨钕在空气中易氧化。属低毒物质，其毒性相当于铁。稀土类在动物体内几乎全部水解，形成氢氧化物的胶体和沉淀，因而不易被吸收。在干燥环境中妥善保管能长期存放。

镨钕氧化物，分子式(PrNd)xOy，性状外观为灰色或棕褐色粉末，易吸水吸气，须存放在干燥处，不能露天放置。供深加工和玻璃、陶瓷、磁性材料等用。氧化镨钕灰色粉末，是金属镨钕(即镨钕合金)的原料，氧化镨钕高温融化加工后形成金属镨钕。

镨钕合金是生产高性能钕铁硼永磁材料的主要原料。其在钕铁硼永磁材料成本中占比约为27%。镨钕氧化物供深加工和玻璃、陶瓷、磁性材料等用。镝铁合金主要用于钕铁硼永磁材料，制造超磁致伸缩合金，光磁记录材料，核燃料稀释剂等。

镨钕氧化物, 镨, 镨, 镨 Nd 氧化物, 镨, (PrNd)xOy

Didymium（希腊语为双胞胎）是镨和钕的混合物。

瑞典化学家 Karl Mosander (1797-1858) 于 1843 年在 Jones Jacob Berzelius 提供的 celia（硅藻土）样品中发现了镨。 Mosander 认为镨是一种元素。那时，稀土很难分离。 Didymium 元素的原子序数为 95，符号为 Di。众所周知，铷会导致二氧化铈盐呈粉红色。

1879 年，Lecoq de Boisbaudran（法国）从含有钐的样品中分离出钐。

1885 年，Carl Auer von Welsbach（奥地利）通过光谱分离了剩下的两种元素。 Welsbach 将这两个元素命名为 praseodidim 和 neodidim。名称中的“di”部分被删除，这些元素被称为镨和钕。

Didymium 这个名字仍然存在，因为这种矿物已经被用于玻璃吹风机的护目镜中。镨的化学成分不固定，混合物中可能含有除镨和钕以外的稀土。在美国，镨是从矿物独居石中去除铈后剩下的物质。它含有 46% 的镧、34% 的钕和 11% 的钆，以及少量的钐和钆。虽然钕和镨的比例不同，但镨中的钕含量通常是镨的三倍左右。这就是为什么元素 60 是一种叫做钕的元素。

稀土金属行业继续使用“didymium”这个名称。在美国销售的“镨”盐是从独居石中提取的天然产物中去除铈后剩下的盐，含有镧和莫桑德的“镨”。典型的成分是 46% 的镧、34% 的钕和 11% 的镨，其余的主要是钐和钆。大约1.2-1.3吨NdPrO可以生产1吨NdPr金属。

钕及其稀土氧化物用于玻璃着色。与深色焊接眼镜不同，DI 玻璃选择性地阻挡 589nm 左右的黄光，以保持视力，同时降低玻璃吹风机白内障等损坏的风险。

Didymium 是一种光学带滤光片，也用于照片滤光片。通过去除光谱中的橙色部分，有助于增强秋季风景摄影。

使用NdPr Oxide作为永磁体。

读音：[pǔ nǚ]

镨是一种金属元素，属稀土金属。元素名来源于希腊文，原意是"绿色"。晶体结构为晶胞为六方晶胞。镨在空气中抗腐蚀能力比镧、铈、钕和铕都要强，但暴露在空气中会产生一层易碎的绿色氧化物，纯镨必须在矿物油或密封塑料中保存。镨的用途之一是用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。镨像其他稀土元素一样，具有慢性低毒，不是生物必须元素。

钕一种金属元素，色微黄，稀土金属。为银白色金属，熔点1024°C，密度7.004克/厘米&sup3。钕是最活泼的稀土金属之一，在空气中能迅速变暗，生成氧化物；在冷水中缓慢反应，在热水中反应迅速。掺钕的钇铝石榴石和钕玻璃可代替红宝石做激光材料，钕和镨玻璃可做护目镜。钕(Nd)：伴随着镨元素的诞生，钕元素也应运而生，钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场。

镨钕氧化物，分子式(PrNd)xOy，性状外观为灰色或棕褐色粉末，易吸水吸气，须存放在干燥处，不能露天放置。供深加工和玻璃、陶瓷、磁性材料等用。氧化镨钕灰色粉末，是金属镨钕(即镨钕合金)的原料，氧化镨钕高温融化加工后形成金属镨钕。

镨钕合金是生产高性能钕铁硼永磁材料的主要原料。其在钕铁硼永磁材料成本中占比约为27%。镨钕氧化物供深加工和玻璃、陶瓷、磁性材料等用。镝铁合金主要用于钕铁硼永磁材料，制造超磁致伸缩合金，光磁记录材料，核燃料稀释剂等。

金属镨(Pr)和金属钕(Nd)都是稀土金属；前者可用于合金，其化合物可用于发光材料等；后者最常用于磁性材料和其它合金材料，如目前性能最好的永磁材料钕铁硼合金就必须用到金属钕，其化合物也用于发光（激光）材料。

稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth）。简称稀土（RE或R）。1）轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。

2）重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。

铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。

稀土金属(rare earth metals)又称稀土元素，是元素周期表ⅢB族中钪、钇、镧系17种元素的总称，常用R或RE表示。它们的名称和化学符号是钪(Sc)、钇(Y)、镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)。它们的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)到71(Lu)。

17种稀土元素名称的由来及用途

镧(La) � �"镧"这个元素是1839年被命名的，当时有个叫"莫桑德"的瑞典人发现铈土中含有其它元素，他借用希腊语中"隐藏"一词把这种元素取名为"镧"。 镧的应用非常广泛，如应用于压电材料、电热材料、热电材料、磁阻材料、发光材料（兰粉）、贮氢材料、光学玻璃、激光材料、各种合金材料等。她也应用到制备许多有机化工产品的催化剂中，光转换农用薄膜也用到镧，在国外，科学家把镧对作物的作用赋与"超级钙"的美称。

铈（Ce） "铈"这个元素是由德国人克劳普罗斯，瑞典人乌斯伯齐力、希生格尔于1803年发现并命名的，以纪念1801年发现的小行星--谷神星。

铈的广泛应用:

（1）铈作为玻璃添加剂，能吸收紫外线与红外线，现已被大量应用于汽车玻璃。不仅

能防紫外线，还可降低车内温度，从而节约空调用电。从1997年起，日本汽车玻

璃全加入氧化铈，1996年用于汽车玻璃的氧化铈至少有2000吨，美国约1000多吨.

（2）目前正将铈应用到汽车尾气净化催化剂中，可有效防止大量汽车废气排到空气中

美国在这方面的消费量占稀土总消费量的三分之一强。

（3）硫化铈可以取代铅、镉等对环境和人类有害的金属应用到颜料中，可对塑料着色

，也可用于涂料、油墨和纸张等行业。目前领先的是法国罗纳普朗克公司。

（4）Ce:LiSAF激光系统是美国研制出来的固体激光器，通过监测色氨酸浓度可用

于探查生物武器，还可用于医学。铈应用领域非常广泛，几乎所有的稀土应用领

域中都含有铈。如抛光粉、储氢材料、热电材料、铈钨电极、陶瓷电容器、压电

陶瓷、铈碳化硅磨料、燃料电池原料、汽油催化剂、某些永磁材料、各种合金钢

及有色金属等。

镨(Pr) �� 大约160年前，瑞典人莫桑德从镧中发现了一种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德发现这种元素的性质与镧非常相似，便将其定名为"镨钕"。"镨钕"希腊语为"双生子"之意。大约又过了40多年，也就是发明汽灯纱罩的1885年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从"镨钕"中分离出了两个元素，一个取名为"钕"，另一个则命名为"镨"。这种"双生子"被分隔开了，镨元素也有了自己施展才华的广阔天地。镨是用量较大的稀土元素，其用于玻璃、陶瓷和磁性材料中。

镨的广泛应用:

（1）镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作

釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。

（2）用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料，其抗氧性能

和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马

达上。

（3）用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催

化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用，

用量不断增大。

(4)镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。

钕(Nd) � �伴随着镨元素的诞生，钕元素也应运而生，钕元素的到来活跃了稀土领域，在稀土领域中扮演着重要角色，并且左右着稀土市场。 �

钕元素凭借其在稀土领域中的独特地位，多年来成为市场关注的热点。金属钕的最大用户是钕铁硼永磁材料。钕铁硼永磁体的问世，为稀土高科技领域注入了新的生机与活力。钕铁硼磁体磁能积高，被称作当代"永磁之王"，以其优异的性能广泛用于电子、机械等行业。阿尔法磁谱仪的研制成功，标志着我国钕铁硼磁体的各项磁性能已跨入世界一流水平。钕还应用于有色金属材料。在镁或铝合金中添加1.5～2.5%钕，可提高合金的高温性能、气密性和耐腐蚀性，广泛用作航空航天材料。另外，掺钕的钇铝石榴石产生短波激光束，在工业上广泛用于厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在医疗上，掺钕钇铝石榴石激光器代替手术刀用于摘除手术或消毒创伤口。钕也用于玻璃和陶瓷材料的着色以及橡胶制品的添加剂。随着科学技术的发展，稀土科技领域的拓展和延伸，钕元素将会有更广阔的利用空间。

钷(Pm) ��1947年，马林斯基（J.A.Marinsky）、格伦丹宁（L.E.Glendenin）和科里尔（C.E.Coryell）从原子能反应堆用过的铀燃料中成功地分离出61号元素，用希腊神话中的神名普罗米修斯（Prometheus）命名为钷（Promethium）。钷为核反应堆生产的人造放射性元素。

钷的主要用途有:

（1）可作热源。为真空探测和人造卫星提供辅助能量。

（2）Pm147放出能量低的β射线，用于制造钷电池。作为导弹制导仪器及钟表的电

源。此种电池体积小，能连续使用数年之久。此外，钷还用于便携式X-射线仪、

制备荧光粉、度量厚度以及航标灯中。

钐（Sm） ��1879年，波依斯包德莱从铌钇矿得到的"镨钕"中发现了新的稀土元素，并根据这种矿石的名称命名为钐。 ��钐呈浅黄色，是做钐钴系永磁体的原料，钐钴磁体是最早得到工业应用的稀土磁体。这种永磁体有SmCo5系和Sm2Co17系两类。70年代前期发明了SmCo5系，后期发明了Sm2Co17系。现在是以后者的需求为主。钐钴磁体所用的氧化钐的纯度不需太高，从成本方面考虑，主要使用95%左右的产品。此外，氧化钐还用于陶瓷电容器和催化剂方面。另外，钐还具有核性质，可用作原子能反应堆的结构材料，屏敝材料和控制材料，使核裂变产生巨大的能量得以安全利用。

铕（Eu） ��1901年，德马凯（Eugene-Antole Demarcay）从"钐"中发现了新元素，取名为铕（Europium）。这大概是根据欧洲（Europe）一词命名的。氧化铕大部分用于荧光粉。Eu3+用于红色荧光粉的激活剂，Eu2+用于蓝色荧光粉。现在Y2O2S:Eu3+是发光效率、涂敷稳定性、回收成本等最好的荧光粉。再加上对提高发光效率和对比度等技术的改进，故正在被广泛应用。近年氧化铕还用于新型X射线医疗诊断系统的受激发射荧光粉。氧化铕还可用于制造有色镜片和光学滤光片，用于磁泡贮存器件，在原子反应堆的控制材料、屏敝材料和结构材料中也能一展身手。

钆(Gd) � �1880年，瑞士的马里格纳克（G.de Marignac）将"钐"分离成两个元素，其中一个由索里特证实是钐元素，另一个元素得到波依斯包德莱的研究确认，1886年，马里格纳克为了纪念钇元素的发现者 研究稀土的先驱荷兰化学家加多林（Gado Linium），将这个新元素命名为钆。 ��钆在现代技革新中将起重要作用。

它的主要用途有：

（1）其水溶性顺磁络合物在医疗上可提高人体的核磁共振（NMR）成像信号。

（2）其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射线荧光屏的基质栅网。

（3）在钆镓石榴石中的钆对于磁泡记忆存储器是理想的单基片。

（4）在无Camot循环限制时，可用作固态磁致冷介质。

（5）用作控制核电站的连锁反应级别的抑制剂，以保证核反应的安全。

（6）用作钐钴磁体的添加剂，以保证性能不随温度而变化。

另外，氧化钆与镧一起使用，有助于玻璃化区域的变化和提高玻璃的热稳定性。氧化钆还可用于制造电容器、x射线增感屏。 在世界上目前正在努力开发钆及其合金在磁致冷方面的应用，现已取得突破性进展，室温下采用超导磁体、金属钆或其合金为致冷介质的磁冰箱已经问世。

铽(Tb) ��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。

主要应用领域有：

（1）荧光粉用于三基色荧光粉中的绿粉的激活剂，如铽激活的磷酸盐基质、铽激活

的硅酸盐基质、铽激活的铈镁铝酸盐基质，在激发状态下均发出绿色光。

（2）磁光贮存材料，近年来铽系磁光材料已达到大量生产的规模，用Tb-Fe非晶态

薄膜研制的磁光光盘，作计算机存储元件，存储能力提高10～15倍。

(3）磁光玻璃，含铽的法拉第旋光玻璃是制造在激光技术中广泛应用的旋转器、隔离

器和环形器的关键材料。特别是铽镝铁磁致伸缩合金（TerFenol）的开发研制，

更是开辟了铽的新用途，Terfenol是70年代才发现的新型材料，该合金中有一半

成份为铽和镝，有时加入钬，其余为铁，该合金由美国依阿华州阿姆斯实验室首

先研制，当Terfenol置于一个磁场中时，其尺寸的变化比一般磁性材料变化大这

种变化可以使一些精密机械运动得以实现。铽镝铁开始主要用于声纳，目前已广

泛应用于多种领域，从燃料喷射系统、液体阀门控制、微定位到机械致动器、机

构和飞机太空望远镜的调节 机翼调节器等领域。

镝（Dy） �� 1886年，法国人波依斯包德莱成功地将钬分离成两个元素，一个仍称为钬，而另一个根据从钬中"难以得到"的意思取名为镝（dysprosium）。镝目前在许多高技术领域起着越来越重要的作用.

镝的最主要用途是:

（1）作为钕铁硼系永磁体的添加剂使用，在这种磁体中添加2~3%左右的镝，可提

高其矫顽力，过去镝的需求量不大，但随着钕铁硼磁体需求的增加，它成为

必要的添加元素，品位必须在95～99.9%左右，需求也在迅速增加。

（2）镝用作荧光粉激活剂，三价镝是一种有前途的单发光中心三基色发光材料的

激活离子，它主要由两个发射带组成，一为黄光发射，另一为蓝光发射，掺

镝的发光材料可作为三基色荧光粉。

（3）镝是制备大磁致伸缩合金铽镝铁（Terfenol）合金的必要的金属原料，能使

一些机械运动的精密活动得以实现。

(4）镝金属可用做磁光存贮材料，具有较高的记录速度和读数敏感度。

（5）用于镝灯的制备，在镝灯中采用的工作物质是碘化镝，这种灯具有亮度大、

颜色好、色温高、体积小、电弧稳定等优点，已用于电影、印刷等照明光源。

（6）由于镝元素具有中子俘获截面积大的特性，在原子能工业中用来测定中子能

谱或做中子吸收剂。

（7）Dy3Al5O12还可用作磁致冷用磁性工作物质。随着科学技术的发展，镝的应

用领域将会不断的拓展和延伸。

钬(Ho) � �十九世纪后半叶，由于光谱分析法的发现和元素周期表的发表，再加上稀土元素电化学分离工艺的进展，更加促进了新的稀土元素的发现。1879年，瑞典人克利夫发现了钬元素并以瑞典首都斯德哥尔摩地名命名为钬（holmium）。 �

�钬的应用领域目前还有待于进一步开发，用量不是很大，最近，包钢稀土研究院采用高温高真空蒸馏提纯技术，研制出非稀土杂质含量很低的高纯金属钬Ho/∑RE>99.9%。

目前钬的主要用途有：

(1)用作金属卤素灯添加剂，金属卤素灯是一种气体放电灯，它是在高压汞灯基础上

发展起来的，其特点是在灯泡里充有各种不同的稀土卤化物。目前主要使用的

是稀土碘化物，在气体放电时发出不同的谱线光色。在钬灯中采用的工作物质

是碘化钬，在电弧区可以获得较高的金属原子浓度，从而大大提高了辐射效能。

(2)钬可以用作钇铁或钇铝石榴石的添加剂；

(3)掺钬的钇铝石榴石（Ho:YAG）可发射2μm激光，人体组织对2μm激光吸收率高，

几乎比Hd:YAG高3个数量级。所以用Ho:YAG激光器进行医疗手术时，不但可以

提高手术效率和精度，而且可使热损伤区域减至更小。钬晶体产生的自由光

束可消除脂肪而不会产生过大的热量，从而减少对健康组织产生的热损伤，据

报道美国用钬激光治疗青光眼，可以减少患者手术的痛苦。我国2μm激光晶体

的水平已达到国际水平，应大力开发生产这种激光晶体。

(4)在磁致伸缩合金Terfenol-D中，也可以加入少量的钬，从而降低合金饱和磁化

所需的外场。

(5)另外用掺钬的光纤可以制作光纤激光器、光纤放大器、光纤传感器等等光通讯器

件在光纤通信迅猛的今天将发挥更重要的作用。

铒（Er） ��1843年，瑞典的莫桑德发现了铒元素（Erbium）。铒的光学性质非常突出，一直是人们关注的问题：

（1）Er3+在1550nm处的光发射具有特殊意义，因为该波长正好位于光纤通讯的光学

纤维的最低损失，铒离子（Er3+）受到波长980nm、1480nm的光激发后，从基态

4I15/2跃迁至高能态4I13/2，当处于高能态的Er3+再跃迁回至基态时发射出

1550nm波长的光，石英光纤可传送各种不同波长的光，但不同的光光衰率不同，

1550nm频带的光在石英光纤中传输时光衰减率最低（0.15分贝/公里），几乎为

下限极限衰减率。因此，光纤通信在1550nm处作信号光时，光损失最小。这样，

如果把适当浓度的铒掺入合适的基质中，可依据激光原理作用，放大器能够补

偿通讯系统中的损耗，因此在需要放大波长1550nm光信号的电讯网络中，掺铒

光纤放大器是必不可少的光学器件，目前掺铒的二氧化硅纤维放大器已实现商业

化。据报道，为避免无用的吸收，光纤中铒的掺杂量几十至几百ppm。光纤通信的

迅猛发展，将开辟铒的应用新领域。

（2）另外掺铒的激光晶体及其输出的1730nm激光和1550nm激光对人的眼睛安全，大

气传输性能较好，对战场的硝烟穿透能力较强，保密性好，不易被敌人探测，照

射军事目标的对比度较大，已制成军事上用的对人眼安全的便携式激光测距仪。

（3）Er3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，是目前输出脉冲能量最大，输出

功率最高的固体激光材料。

（4）Er3+还可做稀土上转换激光材料的激活离子。

(5）另外铒也可应用于眼镜片玻璃、结晶玻璃的脱色和着色等。

铥（Tm） ��铥元素是1879年瑞典的克利夫发现的，并以斯堪迪那维亚（Scandinavia）的旧名Thule命名为铥（Thulium）。 �

�铥的主要用途有以下几个方面：

（1）铥用作医用轻便X光机射线源，铥在核反应堆内辐照后产生一种能发射X射线的同位素，可用来制造便携式血液辐照仪上，这种辐射仪能使铥-169受到高中子束的作用转变为铥-170，放射出X射线照射血液并使白血细胞下降，而正是这些白细胞引起器官移植排异反应的，从而减少器官的早期排异反应。

（2）铥元素还可以应用于临床诊断和治疗肿瘤，因为它对肿瘤组织具有较高亲合性，重稀土比轻稀土亲合性更大，尤其以铥元素的亲合力最大。

（3）铥在X射线增感屏用荧光粉中做激活剂LaOBr:Br（蓝色），达到增强光学灵敏度，因而降低了X射线对人的照射和危害，与以前钨酸钙增感屏相比可降低X射线剂量50%，这在医学应用具有重要现实的意义。

（4）铥还可在新型照明光源 金属卤素灯做添加剂。

（5）Tm3+加入到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，这是目前输出脉冲量最大，输出功率最高的固体激光材料。Tm3+也可做稀土上转换激光材料的激活离子。

镱（Yb） ��1878年，查尔斯（Jean Charles）和马利格纳克（G.de Marignac）在"铒"中发现了新的稀土元素，这个元素由伊特必（Ytterby）命名为镱（Ytterbium）。 �

�镱的主要用途有（1）作热屏蔽涂层材料。镱能明显地改善电沉积锌层的耐蚀性，而且含镱镀层比不含镱镀层晶粒细小，均匀致密。（2）作磁致伸缩材料。这种材料具有超磁致伸缩性即在磁场中膨胀的特性。该合金主要由镱/铁氧体合金及镝/铁氧体合金构成，并加入一定比例的锰，以便产生超磁致伸缩性。（3）用于测定压力的镱元件，试验证明，镱元件在标定的压力范围内灵敏度高，同时为镱在压力测定应用方面开辟了一个新途径。（4）磨牙空洞的树脂基填料，以替换过去普遍使用银汞合金。（5）日本学者成功地完成了掺镱钆镓石榴石埋置线路波导激光器的制备工作，这一工作的完成对激光技术的进一步发展很有意义。另外，镱还用于荧光粉激活剂、无线电陶瓷、电子计算机记忆元件（磁泡）添加剂、和玻璃纤维助熔剂以及光学玻璃添加剂等。

镥（Lu） ��1907年，韦尔斯巴赫和尤贝恩（G.Urbain）各自进行研究，用不同的分离方法从"镱"中又发现了一个新元素，韦尔斯巴赫把这个元素取名为Cp(Cassiopeium)，尤贝恩根据巴黎的旧名lutece将其命名为Lu(Lutetium)。后来发现Cp和Lu是同一元素，便统一称为镥。 �

�镥的主要用途有（1）制造某些特殊合金。例如镥铝合金可用于中子活化分析。（2）稳定的镥核素在石油裂化、烷基化、氢化和聚合反应中起催化作用。（3）钇铁或钇铝石榴石的添加元素，改善某些性能。（4）磁泡贮存器的原料。（5）一种复合功能晶体掺镥四硼酸铝钇钕，属于盐溶液冷却生长晶体的技术领域，实验证明，掺镥NYAB晶体在光学均匀性和激光性能方面均优于NYAB晶体。（6）经国外有关部门研究发现，镥在电致变色显示和低维分子半导体中具有潜在的用途。此外，镥还用于能源电池技术以及荧光粉的激活剂等。

钇(Y) �� 1788年，一位以研究化学和矿物学、收集矿石的业余爱好者瑞典军官卡尔·阿雷尼乌斯（Karl Arrhenius）在斯德哥尔摩湾外的伊特必村（Ytterby），发现了外观象沥青和煤一样的黑色矿物，按当地的地名命名为伊特必矿（Ytterbite）。1794年芬兰化学家约翰·加多林分析了这种伊特必矿样品。发现其中除铍、硅、铁的氧化物外，还含有38%的未知元素的氧化物枣"新土"。1797年，瑞典化学家埃克贝格（Anders Gustaf Ekeberg）确认了这种"新土"，命名为钇土（Yttria,钇的氧化物之意）。 ��

钇是一种用途广泛的金属，主要用途有:（1）钢铁及有色合金的添加剂。FeCr合金通常含0.5-4%钇，钇能够增强这些不锈钢的抗氧化性和延展性；MB26合金中添加适量的富钇混合稀土后，合金的综合性能得到明显的改善，可以替代部分中强铝合金用于飞机的受力构件上；在Al-Zr合金中加入少量富钇稀土，可提高合金导电率；该合金已为国内大多数电线厂采用；在铜合金中加入钇，提高了导电性和机械强度。

（2）含钇6%和铝2%的氮化硅陶瓷材料，可用来研制发动机部件。（3）用功率400瓦的钕钇铝石榴石激光束来对大型构件进行钻孔、切削和焊接等机械加工。（4）由Y-Al石榴石单晶片构成的电子显微镜荧光屏，荧光亮度高，对散射光的吸收低，抗高温和抗机械磨损性能好。（5）含钇达90%的高钇结构合金，可以应用于航空和其它要求低密度和高熔点的场合。

（6）目前倍受人们关注的掺钇SrZrO3高温质子传导材料，对燃料电池、电解池和要求氢溶解度高的气敏元件的生产具有重要的意义。此外，钇还用于耐高温喷涂材料、原子能反应堆燃料的稀释剂、永磁材料添加剂以及电子工业中作吸气剂等。

钪(Sc) � �1879年，瑞典的化学教授尼尔森（L.F.Nilson, 1840~1899）和克莱夫（P.T.Cleve, 1840~1905）差不多同时在稀有的矿物硅铍钇矿和黑稀金矿中找到了一种新元素。他们给这一元素定名为"Scandium"（钪），钪就是门捷列夫当初所预言的"类硼"元素。他们的发现再次证明了元素周期律的正确性和门捷列夫的远见卓识。 ��钪比起钇和镧系元素来，由于离子半径特别小，氢氧化物的碱性也特别弱，因此，钪和稀土元素混在一起时，用氨（或极稀的碱）处理，钪将首先析出，故应用"分级沉淀"法可比较容易地把它从稀土元素中分离出来。另一种方法是利用硝酸盐的分极分解进行分离，由于硝酸钪最容易分解，从而达到分离的目的。 �

�用电解的方法可制得金属钪，在炼钪时将ScCl3、KCl、LiCl共熔，以熔融的锌为阴极电解之，使钪在锌极上析出，然后将锌蒸去可得金属钪。另外，在加工矿石生产铀、钍和镧系元素时易回收钪。钨、锡矿中综合回收伴生的钪也是钪的重要来源之一。 钪在化合物中主要呈3价态，在空气中容易氧化成Sc2O3而失去金属光泽变成暗灰色。 ��

钪能与热水作用放出氢，也易溶于酸，是一种强还原剂。 � �钪的氧化物及氢氧化物只显碱性，但其盐灰几乎不能水解。钪的氯化物为白色结晶，易溶于水并能在空气中潮解。 ��在冶金工业中，钪常用于制造合金（合金的添加剂），以改善合金的强度、硬度和耐热和性能。如，在铁水中加入少量的钪，可显著改善铸铁的性能，少量的钪加入铝中，可改善其强度和耐热性。 ��在电子工业中，钪可用作各种半导体器件，如钪的亚硫酸盐在半导体中的应用已引起了国内外的注意，含钪的铁氧体在计算机磁芯中也颇有前途。 ��在化学工业上，用钪化合物作酒精脱氢及脱水剂，生产乙烯和用废盐酸生产氯时的高效催化剂。 � �在玻璃工业中，可以制造含钪的特种玻璃。 ��在电光源工业中，含钪和钠制成的钪钠灯，具有效率高和光色正的优点。 ��

自然界中钪均以45Sc形式存在，另外，钪还有9种放射性同位素，即40～44Sc和46～49Sc。其中，46Sc作为示踪剂，已在化工、冶金及海洋学等方面使用。在医学上，国外还有人研究用46Sc来医治癌症 稀土资源。

稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土或铈组稀土；把钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥钇称为重稀土或钇组稀土。也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组，即轻稀土组为镧、铈、镨、钕、钷；中稀土组为钐、铕、钆、铽、镝；重稀土组为钬、铒、铥、镱、镥、钇。

这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林(J.Gadolin)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁(L.E.Glendenin)和科列尔(C.D.Coryell)用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。

银白色软金属，有光泽，易氧化，在空气中缓慢地被腐蚀，溶于稀酸和液氨。能与水缓慢作用，二价盐为绿色，可溶于水，并与水反应，缓慢地释放出氢气；三价盐无色。氧化物呈白色。有延展性的银白色金属，富于光泽。

金属镱为银灰色，有延展性，质地较软，室温下镱能被空气和水缓慢氧化。与钐和铕相类似样，镱属于变价稀土，除通常呈正三价外，也可以呈正二价状态。由于这种变价特性，制备金属镱不宜用电解法，而采用还原蒸馏法进行制备和提纯。通常以金属镧为还原剂，利用镱金属高蒸汽压和镧金属低蒸气压的差别进行还原蒸馏。也可以采用铥镱镥富集物为原料，以金属镧为还原剂，在>1100℃和<0.133Pa的高温真空条件下，通过还原-蒸馏的方法直接提取金属镱。象钐和铕一样，镱也可采用湿法还原进行分离和提纯。通常采用铥镱镥富集物为原料，溶解后将镱还原成二价状态，造成显著的性质差异后将其与其它三价稀土进行分离。制取高纯氧化镱通常采用萃取色层法或离子交换法。

镱在自然界中地同位素有：168Yb、170Yb~175Yb。

◎ ytterbium

元素名称：元素周期表 镱

元素原子量：173.0

元素类型：金属

CAS号：7440-64-4

体积弹性模量：GPa

30.5

原子化焓：kJ /mol @25℃

180

热容：J /（mol· K）

26.74

导电性：10^6/(cm ·Ω )

0.0351

导热系数：W/（m·K）

38.5

熔化热：(千焦/摩尔)

7.660

汽化热：(千焦/摩尔)

128.90

原子体积：(立方厘米/摩尔)

24.79

元素在宇宙中的含量：(ppm)

0.002

元素在太阳中的含量：(ppm)

0.001

元素在海水中的含量：(ppm)

大西洋表面 0.0000005

地壳中含量：（ppm）

3.3

原子序数：70

元素符号：Yb

元素中文名称：镱

元素英文名称：Ytterbium

相对原子质量：173.0

核内质子数：70

核外电子数：70

核电荷数：70

质子质量：1.1711E-25

质子相对质量：70.49

所属周期：6

所属族数：IIIB

摩尔质量：173

氢化物：-

氧化物：YbO,Yb2O3

最高价氧化物：

密度：6.98

熔点：824.0

沸点：1466.0

外围电子层排布：4f14 6s2

氧化态：

Main Yb+2,Yb+3

Other

电子层：K-L-M-N-O-P

晶体结构：晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子。

晶胞参数：

a = 548.47 pm

b = 548.47 pm

c = 548.47 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 90°

维氏硬度：206MPa

声音在其中的传播速率：（m/S） 1590

电离能 (kJ /mol)

M - M+ 603.4

M+ - M2+ 1176

M2+ - M3+ 2415

M3+ - M4+ 4220

颜色和状态：金属

原子半径：2.4

常见化合价+2,+3

元素符号：Yb 英文名：Ytterbium 中文名：镱

相对原子质量：173 常见化合价：+2,+3 电负性：1.3

外围电子排布：4f14 6s2 核外电子排布：2,8,18,32,8,2

同位素及放射线：Yb-168 Yb-169[32.03d] Yb-170 Yb-171 Yb-172 Yb-173 *Yb-174 Yb-175[4.19d] Yb-176

电子亲合和能：0 KJ·mol-1

第一电离能：306 KJ·mol-1 第二电离能：1175 KJ·mol-1 第三电离能：0 KJ·mol-1

单质密度：6.98 g/cm3 单质熔点：824.0 ℃ 单质沸点：1466.0 ℃

原子半径：2.4 埃 离子半径：0.99(+3) 埃 共价半径：1.74 埃