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浅 谈 稀 土 徐建平 目录 概述 分类 分离提纯 特殊性质 研究实例 概述 稀土(rare earth)元素是指元素周期表中IIIB族钪（Sc）、钇（Y）和原子序数为57 到71 的15种镧系元素，共17 种元素。稀土有“工业维生素”的美称，是极其重要的战略资源。 稀土是历史遗留的名称。当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土，例如把氧化铝叫陶土。稀土一般是以氧化物状态分离出来，又很稀少，因而得名稀土。稀土的丰度与常见金属锌、锡、钴相近。 从1794年发现第一个稀土元素钇，到1972年发现自然界的稀土元素钷，历经178年，人们才把17种稀土元素全部在自然界中找到。稀土金属的光泽介于银和铁之间。稀土金属的化学活性很强。 稀土元素（钷除外）在地壳中的丰度相当高，其中铈在地壳元素丰度排名第25，占0.0068%（与铜接近），整个稀土元素 地壳中丰都比金大三万倍。 稀土元素 稀土分类 根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组： 轻稀土包括：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。 重稀土包括：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。 按矿物特点分类： 铈组（轻稀土）—镧、铈、镨、钕、钷、钐和铕； 钇组（重稀土）—钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钪。 按萃取分离分类： 轻稀土—镧、铈、镨、钕； 中稀土—钐、铕、钆、铽和镝； 重稀土—钬、铕、铒、铥、镱、镥、钇。 分离提纯 分离提取单一稀土元素，不仅要将这十几个化学性质极其相近的稀土元素分离出来，而且还必须将稀土元素和伴生的杂质分离开来。主要有化学法、离子交换法和溶剂萃取法等。 化学法 有分步结晶法、分级沉淀法和选择氧化还原法。前两种分离方法已被离子交换和有机溶剂萃取法所代替。铈的氧化和钐、铕、镱的还原分离法仍被广泛采用。 离子交换法 利用稀土络合物稳定常数之间的微小差异，使稀土离子在树脂床上进行交换反应，产生不间断的解吸-吸附过程，从而在树脂床的不同部位展开不同富集程度的稀土带，达到互相分离的目的。 溶剂萃取法 具有规模大和连续化等特点，是稀土元素进行分组或分离的重要方法。稀土盐类在一定的萃取体系和设备中，经有机相与水相多次接触和再分配，达到多元素分组和单个元素分离。 特殊性质 稀土元素具有特殊的光、电、磁性能。应用稀土可生产荧光材料、稀土金属氢化物电池材料、电光源材料、永磁材料、储氢材料、催化材料、精密陶瓷材料、激光材料、超导材料、磁致伸缩材料、磁致冷材料、磁光存储材料、光导纤维材料等。 稀土元素可以提高植物的叶绿素含量，增强光合作用，促进根系发育，增加根系对养分吸收。稀土还能促进种子萌发，提高种子发芽率，促进幼苗生长。 New Layered Rare-Earth Hydroxides with Anion-Exchange Properties Chem. Eur. J. 2008, 14, 9255–9260 General Synthesis and Structural Evolution of a Layered Family of Ln 8 (OH) 20 Cl 4 ·nH 2 O (Ln ) Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, and Y) J. AM. CHEM. SOC. 2008 ,9 .130, 48 Ln2(OH)4SO4 3nH2O (Ln = Pr to Tb; n ～2): A New Family of Layered Rare-Earth Hydroxides Rigidly Pillared by Sulfate Ions Chem. Mater.,2010,22,21 Yb 3 O(OH) 6 Cl·2H 2 O: An Anion-Exchangeable Hydroxide with a Cationic Inorganic Framework Structure J. AM. CHEM. SOC. 2010, 132, 13618–13620 Structural Study of a Series of Layered Rare-Earth Hydroxide Sulfates Inorg. Chem. 2011, 50, 6667–6672 New Family of Lanthanide-Based