都说稀土是个宝 但是你知道它到底有什么用嘛？
都说中东有石油，中国有稀土。石油的用途我们耳熟能详，但是稀土呢？
组成与分组
稀土元素包括镧系元素和钇、钪，共17种元素。稀土元素是18世纪沿用下来的名称，因为当时认为这些元素稀有，它们的氧化物既难溶又难熔，因而得名。稀土元素性质相似，并在矿物中共生，难以分离。
根据稀土元素矿物特点、硫酸复盐溶解度、萃取分离分组如下图。
稀土元素的组成与分组
总体性质
大部分稀土金属呈紧密六方晶格或面心立方晶格结构，只有钐为菱形结构，铕为体心立方结构体心立方结构。其硅酸盐主要是岛状，没有层状、架状和链状构造，部分稀土矿物（特别是复杂的氧化物及硅酸盐）呈现非晶质状态。
化学性质有燃点低；比其他金属元素都活泼；氧化物稳定，熔点高。
镧（La）
镧是镧系金属的第一个元素。“镧”元素是1839年被命名的，当时瑞典人“莫桑德”发现了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”。
镧是稀土中最丰产的元素之一，应用在许多不在乎是哪种稀土元素的用途中，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。它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。比较常见的应用就是打火机的“火石”，以及用于电影的火花效果。
图 氧化镧在营火中发出明亮的光辉
铈（Ce）
铈是一种银灰色的活泼金属，粉末在空气中易自燃，易溶于酸。铈的名称来源于小行星谷神星的英文名。铈在地壳中的含量约0.0046%，是稀土元素中丰度最高的。
金属铈主要做还原剂。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。
图 氧化铈粉是常用的研磨剂，用来研磨和抛光玻璃
镨（Pr）
镨元素名来源于希腊文，原意是"绿色"。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。镨像其他稀土元素一样，具有慢性低毒，不是生物必须元素。
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。
图 在人造立方氧化锆橄榄石中，镨制造了所需的颜色
钕（Nd）
由于钕磁体的缘故，钕在稀土元素中最著名。钕磁体是目前为止能得到的最强的永磁体。钕为银白色金属，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。
图 无需用线连接珠子，钕磁体链能够把珠子连成手镯
钷（Pm）
钷是继锝之后，人工制得的第二个化学元素，是一种人造的放射性元素。钷可作热源，为真空探测和人造卫星提供辅助能量；也可用于制造钷电池，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。
图 使用钷发光涂料的指南针刻度盘上
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。相比于最强的钕铁硼磁体，它可以在更高的温度下使用。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。
图 一个有钐钴磁体的电吉他拾音器
铕（Eu）
铕是一种金属元素，银白色，用作彩色电视机的荧光粉，在铕(Eu)激光材料及原子能工业中有重要的应用。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、屏蔽材料和结构材料中也能一展身手。因它的原子比任何其他元素都能吸收更多的中子，所以常用于原子反应堆中作吸收中子的材料。此外，可用作彩色电视机的荧光粉，这些荧光粉发出闪亮的红色，用来制造电视荧光屏；激光材料等。
图 铕磷光剂为阴极射线管彩色电视机提供了鲜艳的红色
钆（Gd）
钆为银白色金属，有延展性，在室温下有磁性。金属钆具有正好是室温的局里点。金属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。在医疗应用方面，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。在工业领域方面，可以制造小型高效的制冷器。
图 一小瓶钆磁共振成像造影剂
铽（Tb）
铽本身具有一种不同寻常的特性，在磁场中会改变自己的形状。氟化钙、钨酸钙、钼酸锶中掺杂铽可用于制造固态器件。氧化铽可用作彩色电视机显像管绿色荧光粉的激活剂，并与二氧化锆一起用作燃料电池的晶体稳定剂。硼酸钠铽可用作激光材料。
图 铽镝铁磁致伸缩合金棒制成的固体表面声频驱动器
镝（Dy）
镝为银白色金属，质软可用刀切开。在接近绝对零度是有超导性。镝在空气中相当稳定，高温下易被空气和水氧化，生成三氧化二镝。镝主要用于制造新型照明光源镝灯；镝可作反应堆的控制材料；镝化合物在炼油工业中可作催化剂。
图 纯镝制成的硬币
钬（Ho）
钬为银白色金属，质较软，有延展性。钬在干燥空气中稳定，高温时很快氧化；氧化钬是已知顺磁性最强的物质，可用于制作掺杂钬的钇铝石榴石固体激光器。化合物可做新型铁磁材料的添加剂；碘化钬用于制造金属卤素灯—钬灯。
图 核磁共振成像仪用钬磁极片来聚集它们的磁场
铒（Er）
铒为银白色金属；在低温下是反铁磁性的，在接近绝对零度时为强铁磁性，并为超导体。铒在室温下缓慢被空气和水氧化，氧化铒为玫瑰红色。铒可用作反应堆控制材料；铒也可作某些荧光材料的激活剂。它的氧化物Er2O3为玫瑰红色，用来制造陶器得釉彩。铒在核工业中也有一些应用，还能作为其他金属的合金成分。例如钒中掺入铒能够增强其延展性。
图 铒杂质使金属棒产生粉红色
铥（Tm）
铥为银白色金属，有延展性，质较软可用刀切开。铥在空气中比较稳定；氧化铥为淡绿色晶体。铥的用途不多，主要是做金属卤素灯的添加剂，铥主要用来发射范围宽广的绿色发射线。银白色金属，质软，熔点时具有高的蒸气压。溶于酸，能与水起缓慢化学作用。盐类（二价盐）氧化物都呈淡绿色。
图 铥块
镱（Yb）
镱为银白色软金属，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。用于制造特种合金。用于冶金和化学实验，镱合金已在牙科医学中得到应用。近几年来，镱在光纤通讯和激光技术两大领域崭露头角并得到迅速发展。其主要用途是作为激光器的掺杂剂。
图 高纯度溴化镱，用于照明工业
镥（Lu）
镥为银白色金属，是稀土元素中最硬和最致密的金属。镥在空气中比较稳定;氧化镥为无色晶体，溶于酸生成相应的无色盐。自然界储量极少，价格较贵，由氟化镥LuF3•2H2O用钙还原而制得，用于原子能工业。镥主要用于研究工作，其它用途很少。
图 以最高纯度标准生产的溴化镥被用于高强度放电光源
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。钪金属可用于航空航天，氧化钪可用于制造高亮度电灯。用碘化钪制造的电灯光线非常类似天然日光。
图 金属卤化物灯中的钪产生让人特别愉快的灯光
钇（Y）
钇是一种银色的具有金属光泽的稀土金属，与热水能起反应，易溶于稀酸，它在空气中相当稳定，化学上它的特性与镧相似。钇的碎屑在空气中在摄氏400度以上可以自燃，它的粉末在空气中很不稳定。
钇是一种用途广泛的金属，可用作钢铁及有色合金的添加剂。含钇6%和铝2%的氮化硅陶瓷材料，可用来研制发动机部件。钇铝石榴石Y3Al5O12用作激光材料，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。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，抗高和抗机械磨损性能好。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。此外，钇还用于耐高喷涂材料、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。
图 金属钇铸块
好了，全部的稀土元素就介绍完毕了。
图片主要参考：http://www.periodictable.com/
材料牛实习编辑周欢欢整理。
文章评论(0)