[科普中国]-中稀土

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：

轻稀土（P204弱酸度萃取）—镧、铈、镨、钕和钷； 中稀土（P204低酸度萃取）—钐、铕、钆、铽和镝； 重稀土（P204中酸度萃取）—钬、铕、铒、铥、镱、镥、钇和钪。

钐概述钐是镧系元素（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。1

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。2

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。3

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。4

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。5

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学