稀土功能材料（共计752页，共计3部分）_部分1.pptx

Rare Earth Functional Materials稀土功能材料课程说明专业必修课/search/en/compulsorycompulsory /search/en/coursecourse 教材：刘光华 “稀土材料学” ，化学工业出版社学时：48学分：3周次：3-15结课要求：闭卷考试examination中 东 有 石 油中 国 有 稀 土美国国防部公布的35种高技术元素，其中包括了除了Pm以外的16种稀土元素。日本科技厅选出26种高技术元素，16中稀土元素被包括在内，占61.5%。世界各国都在大力开展稀土应用技术研究，几乎每隔3-5年就有一次稀土应用的新突破，从而大大推动了稀土理论和稀土材料的发展。第一章 稀土资源及其材料应用Chapter 1 rare earth resource and it’s application 1.1 稀土元素概述1.2 稀土矿物资源1.3稀土工业概况1.4稀土材料应用现状和展望1.1 稀土元素概述 Introduction of rare earth elements1.1.1稀土元素 稀土的英文是Rare Earths，18世纪得名，“稀”原指稀贵，“土”是指其氧化物难溶于水的“土”性。其实稀土元素在地壳中的含量并不稀少，性质也不象土，而是一组活泼金属，“稀土”之称只是一种历史的习惯。根据国际纯粹与应用化学联合会IUPAC 推荐，把57至71的15个元素称为镧系元素，用Ln表示，它们再加上钪、钇 称为稀土元素，用RE表示 。 57La58Ce59Pr60Nd 61Pm 62Sm 63Eu64Gd 65Tb 66Dy 67Ho68Er69Tm70Yb71Lu 镧 铈 镨 钕 钷 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 轻稀土组 重稀土组 Light rare earth heavy rare earth1.1.2 稀土元素的分类 Classification 铕以前的镧系元素叫做轻稀土元素或称铈组元素；铕以后的镧系元素加上钪、钇叫做重稀土元素或称钇组元素。镧系收缩 L/search/en/lanthanide+contractionanthanide contraction 定义 definition：镧系元素的离子半径随原子序数的增大而变小，这是由于作用于每个4f电子有效核电荷数是随原子序数的增大而增大，引起4f壳层的半径随原子序数的增大而收缩称为镧系收缩。1.1.3 稀土元素基组态电子结构：Electronic structure of rare earth-based configuration (1)电子结构： Sc:[Ar]3d14s2 Sc3+:[Ar]3d04s0 Y:[Kr] 4d15s2Y3+: [Kr] 4d05s0 La:[Xe] 5d16s2La3+:[Xe] 5d06s0 Ce:[Xe]4f1 5d16s2Ce3+: [Xe]4f1 Ce4+: [Xe]4f0 Pr:[Xe]4f3 6s2Pr3+: [Xe]4f2 Pr4+: [Xe]4f1 Nd:[Xe]4f4 6s2Nd3+: [Xe]4f3 Pm:[Xe]4f5 6s2Pm3+: [Xe]4f4 Sm:[Xe]4f6 6s2 Sm3+: [Xe]4f5 Sm2+: [Xe]4f6 Eu:[Xe]4f7 6s2Eu3+: [Xe]4f6 Eu2+: [Xe]4f7 Gd:[Xe]4f7 5d16s2Gd3+: [Xe]4f7 Tb:[Xe]4f96s2Tb3+: [Xe]4f8 Tb4+: [Xe]4f7 Dy:[Xe]4f106s2Dy3+: [Xe]4f9 Dy4+: [Xe]4f8 Ho:[Xe]4f116s2Ho3+: [Xe]4f10 Er:[Xe]4f126s2Er3+: [Xe]4f11Tm:[Xe]4f136s2Tm3+: [Xe]4f12 Tm2+: [Xe]4f13Yb:[Xe]4f146s2Yb3+: [Xe]4f13 Yb2+: [Xe]4f14Lu:[Xe]4f14 5d16s2Lu 3+: [Xe]4f14 1.1.4 稀土元素的物理化学性质物理性质： 晶体结构（密排六方或面心立方） 熔点（重稀土＞轻稀土） 沸点（重稀土＜轻稀土） 塑性（Yb，Sm最佳） 硬度 导电性 顺磁性（La，Lu外）化学性质：1、与氧作用 CeO2，Pr6O11，Tb4O72、与氢作用 （贮氢材料） 稀土元素特征的材料学应用内层未充满4f电子轨道 磁性材料是利用未成对的4f电子的自旋排列 发光是利用4f轨道间的能级跃迁 玻璃陶瓷利用其4f电子对光的吸收性质易与过渡金属元素形成金属间化合物 钐钴合金，钕铁硼合