稀土冶金學总结.docVIP

1稀有金属元素：由17种金属元素构成 镧系15种（铈组【轻Re】：La57 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd64 钇组【重Re 】Tb65 Dy Ho Er Yb Lu Tm71 Sc21钪 Y39钇 2最外层电子结构3S23P63D14S2 (n-1)S2（n-1）P6(n-1)d（0,1）nS2 3.4f电子亚层（区分Re的基础）镧系15种有 另两个无 4.+4 Ce Pr Tb +2Sm Eu Yb 5镧系收缩 原子半径，离子半径随着原子序数增加，整体上减小的现象。原因：4f电子亚层电子云分布较为分散，对核电荷数屏蔽作用不完全，随原子序数增大，且向内收缩，使离子，原子半径出现收缩现象。特点：a离子半径比原子半径收缩更加明显r离子=21.1Pm，r原子=14.7Pm b离子半径单调递减，原子半径整体趋于收缩c谷峰效应：镧系原子半径在Ce出现谷，在Eu和Yb出现峰d钆段效应：镧系离子半径在+3时，Gd处出现微小不连续，但整体仍单调递减。 6Re元素的物理性质啊a单质元素的颜色：绝大多数为灰色，Pr Nd略带黄色b晶体结构：面心立方，体心立方，密排六方（Y）c熔点700-1600沸点1400-3500 d热中子捕获能力很强e可塑性20-30布氏硬度f导电性很差g磁性Re为顺磁性Gd Dy Ho为铁磁性h光学性能：可以激发或吸收紫外200nm 可见400-760nm 红外1000 6化学性质：a金属活泼性钪增钇增镧减镥b燃点300以下c化学反应：非金属O（Re2O3 ReO2 CeO2 Pr6O11 4PrO2 PrO3 Tb4O7 2TbO2 Tb2O3) S(Re2S3 Re2S4 ReS) N C(ReC2可固溶在金属中 ReN) H(ReHx储H材料)等 绝大多数金属（绝大多数金属生成金属间化合物或金属合金，与Ga形成不互溶体系，与W,Mo不发生反应） 卤素（ReX3，CeX4，SmX2，EuX2，分解成Re和X2，ReX+H2O= ReOx+Hx）溶于酸但不与碱反应 7氧化物a制备：Re元素直接氧化 灼烧Re（OH）3或其盐类800-900 b性质 不溶于水，溶于无机酸，生成相应价态的盐。溶于酸的难易程度与灼烧时间和温度有关，时间长，温度高，越难溶。热稳定性，耐火材料ReO3+H2O(g)-Re(OH)3+ReO(OH) Re2O3+CO2+H2O-Re (OH)CO3 应用：光导纤维La2O3 抛光粉CeO2 Dy2O3制备NdFeB的添加剂，也可作催化剂 Eu2O3荧光粉 荧光屏 8氢氧化物a制备NH3.H2O/Me（OH）x+Re—Re（OH）3胶状沉淀b性质 碱性随离子半径减小而减弱 水吸收CO2，生成Re（OH）CO3，La（OH）3吸收能力最大c应用：制备Re2O3 9硫酸盐和硫酸复盐a制备H2SO4+Re2O3/Re（OH）3/Re2（CO）3—室温Re2（SO4）3.nH2O晶体b性质水中溶解度随温度升高而降低，随酸度升高而下降 结晶La，Ce=9 Sc=6 其他n=8 分解过程 硫酸复盐 A性质 溶解度随温度升高而降低，随酸度升高而下降,随离子半径增大而增加 溶解度不同分三大类 10硝酸和硝酸复盐a制备B 性质 除了Tb外，钇组均不能生产复盐 复盐的溶解度小于硝酸盐 11稀土碳酸盐a制备 12稀土草酸盐a制备 B性质 低酸度下溶解度小，难溶于水难溶于酸 分解过程 分解温度随原子序数增加而降低 13稀土磷酸盐a制备 B性质 水中溶解度很小，溶解度会随磷酸的浓度增加而升高 稳定性高不易制备稀土的氧化物 14稀土卤化物 a制备方法 水溶液法 B性质 吸湿性很强，可水解生成卤化物ReOX 金属热还原法和熔盐电解法制备Re的原料 水解性F—I增加 15选矿（浮选 重选 磁选） 精矿分解 Re元素分离 Re金属制备 16稀土资源矿物分布特点a随原子序数增加，Re丰度呈下降趋势b原子序数为偶数的高于相邻奇数的含量c钇组元素低于铈组元素的含量 赋存状态a作为矿物的基本组成元素，以离子，化合物的形式赋存在晶格中b作为杂质元素，以类质同现象置换的形式分散于矿物中c呈离子状态吸附在某些矿物表面。 4Re主要矿物 独居石矿（磷铈镧矿 La Ce Y Th(PO4) 性质aRe2O350-68%b独居石可溶于H3PO4 HClO4 H2SO4 c晶体呈板状，半透明-透明状态，玻璃光泽d花岗岩或花岗伟岩 氟碳铈矿 （Ce La（CO3）F）性质a溶于无机酸b晶体呈柱状或板状具有玻璃光泽c提取铈组元素重要的原料 磷钇矿 Y(PO4) Y2O361.41% P2O338.6% 性质a呈粒状或块状b花岗岩及花岗伟岩中 风化壳淋积型矿物（我国特有）又称离子吸附型矿物 性质a易于强电解质交换而转入溶液b不需要选矿，破