17種稀土元素(sù)名稱的由來(lai)及用途淺說(shuo):
镧(La)
“镧”這個元(yuán)素是1839年被命(ming)名的,當時有(you)個叫“莫桑德(dé)”的瑞典人發(fā)現铈土中含(hán)有其它元素(su),他借用希臘(la)語中“隐藏”一(yi)詞把這種元(yuán)素取名爲“镧(lán)”。從此,镧便登(dēng)上了曆史舞(wu)台。
镧的應用(yòng)非常廣泛,如(rú)應用于壓電(dian)材料、電熱材(cái)料、熱電材料(liào)、磁阻材料、發(fa)光材料(蘭粉(fen))、貯氫材料、光(guāng)學玻璃、激光(guāng)材料、各種合(hé)金材料等。她(tā)也應用到制(zhì)備許多有機(ji)化工産品的(de)催化劑中,光(guāng)轉換農用薄(báo)膜也用到镧(lan),在國外,科學(xué)家把镧對作(zuo)物的作用賦(fù)與“超級鈣”的(de)美稱。
铈(Ce)
“铈”這(zhè)個元素是由(yóu)德國人克勞(láo)普羅斯,瑞典(dian)人烏斯伯齊(qí)力、希生格爾(er)于1803年發現并(bing)命名的,以紀(ji)念1801年發現的(de)小行星——谷神(shén)星。铈廣泛應(yīng)用于:
(1)铈作爲(wèi)玻璃添加劑(ji),能吸收紫外(wai)線與紅外線(xiàn),現已被大量(liàng)應用于汽車(chē)玻璃。不僅能(néng)防紫外線,還(hai)可降低車内(nei)溫度,從而節(jiē)約空調用電(dian)。從1997年起,日本(běn)汽車玻璃全(quán)加入氧化铈(shì),1996年用于汽車(chē)玻璃的氧化(hua)铈至少有2000噸(dun),美國約一千(qiān)多噸。
(2)目前正(zhèng)将铈應用到(dào)汽車尾氣淨(jing)化催化劑中(zhōng),可有效防止(zhǐ)大量汽車廢(fèi)氣排到空氣(qì)中。美國在這(zhe)方面的消費(fèi)量占稀土總(zǒng)消費量的三(sān)分之一強。
(3)硫(liu)化铈可以取(qu)代鉛、镉等對(duì)環境和人類(lei)有害的金屬(shu)應用到顔料(liào)中,可對塑料(liao)着色,也可用(yòng)于塗料、油墨(mò)和紙張等行(hang)業。目前領先(xian)的是法國羅(luó)納普朗克公(gong)司。
(4)Ce:LiSAF激光系統(tǒng)是美國研制(zhi)出來的固體(ti)激光器,通過(guo)監測色氨酸(suān)濃度可用于(yu)探查生物武(wǔ)器,還可用于(yú)醫學。铈應用(yong)領域非常廣(guǎng)泛,幾乎所有(yǒu)的稀土應用(yong)領域中都含(hán)有铈。如抛光(guang)粉、儲氫材料(liao)、熱電材料、铈(shì)鎢電極、陶瓷(cí)電容器、壓電(diàn)陶瓷、铈碳化(huà)矽磨料、燃料(liào)電池原料、汽(qi)油催化劑、某(mou)些永磁材料(liao)、各種合金鋼(gang)及有色金屬(shu)等。
镨(Pr)
大約160年(nian)前,瑞典人莫(mo)桑德從镧中(zhōng)發現了一種(zhong)新的元素,但(dàn)它不是單一(yī)元素,莫桑德(de)發現這種元(yuán)素的性質與(yu)镧非常相似(si),便将其定名(ming)爲“镨钕”。“镨钕(nü)”希臘語爲“雙(shuang)生子”之意。大(da)約又過了40多(duō)年,也就是發(fa)明汽燈紗罩(zhào)的1885年,奧地利(li)人韋爾斯巴(bā)赫成功地從(cóng)“镨钕”中分離(lí)出了兩個元(yuán)素,一個取名(ming)爲“钕”,另一個(gè)則命名爲“镨(pu)”。這種“雙生子(zǐ)”被分隔開了(le),镨元素也有(you)了自己施展(zhǎn)才華的廣闊(kuo)天地。
镨是用(yong)量較大的稀(xī)土元素,其主(zhu)要用于玻璃(lí)、陶瓷和磁性(xing)材料中。
(1)镨被(bei)廣泛應用于(yu)建築陶瓷和(he)日用陶瓷中(zhong),其與陶瓷釉(yòu)混合制成色(sè)釉,也可單獨(dú)作釉下顔料(liào),制成的顔料(liào)呈淡黃色,色(sè)調純正、淡雅(ya)。
(2)用于制造永(yong)磁體。選用廉(lian)價的镨钕金(jin)屬代替純钕(nǚ)金屬制造永(yǒng)磁材料,其抗(kang)氧性能和機(jī)械性能明顯(xiǎn)提高,可加工(gōng)成各種形狀(zhuàng)的磁體。廣泛(fàn)應用于各類(lèi)電子器件和(he)馬達上。
(3)用于(yu)石油催化裂(liè)化。以镨钕富(fu)集物的形式(shì)加入Y型沸石(shí)分子篩中制(zhi)備石油裂化(huà)催化劑,可提(ti)高催化劑的(de)活性、選擇性(xing)和穩定性。我(wǒ)國70年代開始(shǐ)投入工業使(shi)用,用量不斷(duan)增大。
(4)镨還可(ke)用于磨料抛(pao)光。另外,镨在(zai)光纖領域的(de)用途也越來(lái)越廣。
钕(Nd)
伴随(sui)着镨元素的(de)誕生,钕元素(sù)也應運而生(shēng),钕元素的到(dao)來活躍了稀(xi)土領域,在稀(xi)土領域中扮(bàn)演着重要角(jiǎo)色,并且左右(yòu)着稀土市場(chǎng)。
钕元素憑借(jiè)其在稀土領(ling)域中的獨特(te)地位,多年來(lái)成爲市場關(guan)注的熱點。金(jīn)屬钕的最大(da)用戶是钕鐵(tiě)硼永磁材料(liao)。钕鐵硼永磁(cí)體的問世,爲(wei)稀土高科技(ji)領域注入了(le)新的生機與(yǔ)活力。钕鐵硼(péng)磁體磁能積(jī)高,被稱作當(dang)代“永磁之王(wáng)”,以其優異的(de)性能廣泛用(yòng)于電子、機械(xie)等行業。阿爾(ěr)法磁譜儀的(de)研制成功,标(biao)志着我國钕(nǚ)鐵硼磁體的(de)各項磁性能(neng)已跨入世界(jiè)一流水平。钕(nü)還應用于有(you)色金屬材料(liào)。在鎂或鋁合(he)金中添加1.5~2.5%钕(nǚ),可提高合金(jīn)的高溫性能(néng)、氣密性和耐(nai)腐蝕性,廣泛(fàn)用作航空航(háng)天材料。另外(wài),摻钕的钇鋁(lü)石榴石産生(shēng)短波激光束(shu),在工業上廣(guang)泛用于厚度(du)在10mm以下薄型(xing)材料的焊接(jie)和切削。在醫(yi)療上,摻钕钇(yǐ)鋁石榴石激(jī)光器代替手(shou)術刀用于摘(zhāi)除手術或消(xiao)毒創傷口。钕(nü)也用于玻璃(li)和陶瓷材料(liao)的着色以及(jí)橡膠制品的(de)添加劑。随着(zhe)科學技術的(de)發展,稀土科(kē)技領域的拓(tuo)展和延伸,钕(nü)元素将會有(yǒu)更廣闊的利(li)用空間。
钷(Pm)
1947年(nian),馬林斯基(J.A.Marinsky)、格(gé)倫丹甯(L.E.Glendenin)和科(kē)裏爾(C.E.Coryell)從原子(zǐ)能反應堆用(yong)過的鈾燃料(liao)中成功地分(fen)離出61号元素(su),用希臘神話(huà)中的神名普(pǔ)羅米修斯(Prometheus)命(mìng)名爲钷(Promethium)。
钷爲(wèi)核反應堆生(sheng)産的人造放(fàng)射性元素。钷(pǒ)的主要用途(tu)有:
(1)可作熱源(yuán)。爲真空探測(ce)和人造衛星(xīng)提供輔助能(neng)量。
(2)Pm147放出能量(liàng)低的β射線,用(yong)于制造钷電(diàn)池。作爲導彈(dan)制導儀器及(ji)鍾表的電源(yuan)。此種電池體(tǐ)積小,能連續(xu)使用數年之(zhi)久。
此外,钷還(hai)用于便攜式(shì)X-射線儀、制備(bei)熒光粉、度量(liàng)厚度以及航(háng)标燈中。
钐(Sm)
1879年(nian),波依斯包德(dé)萊從铌钇礦(kuàng)得到的“镨钕(nǚ)”中發現了新(xin)的稀土元素(su),并根據這種(zhong)礦石的名稱(chēng)命名爲钐。
钐(shan)呈淺黃色,是(shì)做钐钴系永(yǒng)磁體的原料(liao),钐钴磁體是(shì)最早得到工(gong)業應用的稀(xī)土磁體。這種(zhong)永磁體有SmCo5系(xi)和Sm2Co17系兩類。70年(nián)代前期發明(ming)了SmCo5系,後期發(fa)明了Sm2Co17系。現在(zài)是以後者的(de)需求爲主。钐(shān)钴磁體所用(yong)的氧化钐的(de)純度不需太(tài)高,從成本方(fāng)面考慮,主要(yao)使用95%左右的(de)産品。此外,氧(yǎng)化钐還用于(yu)陶瓷電容器(qi)和催化劑方(fang)面。另外,钐還(hai)具有核性質(zhi),可用作原子(zi)能反應堆的(de)結構材料,屏(ping)敝材料和控(kòng)制材料,使核(he)裂變産生巨(jù)大的能量得(dé)以安全利用(yòng)。
铕(Eu)
1901年,德馬凱(kǎi)(Eugene-Antole Demarcay)從“钐”中發現(xiàn)了新元素,取(qu)名爲铕(Europium)。這大(da)概是根據歐(ou)洲(Europe)一詞命名(ming)的。氧化铕大(dà)部分用于熒(yíng)光粉。Eu3+用于紅(hong)色熒光粉的(de)激活劑,Eu2+用于(yú)藍色熒光粉(fěn)。現在Y2O2S:Eu3+是發光(guang)效率、塗敷穩(wen)定性、回收成(chéng)本等最好的(de)熒光粉。再加(jiā)上對提高發(fa)光效率和對(dui)比度等技術(shu)的改進,故正(zhèng)在被廣泛應(ying)用。近年氧化(hua)铕還用于新(xin)型X射線醫療(liáo)診斷系統的(de)受激發射熒(yíng)光粉。氧化铕(yǒu)還可用于制(zhi)造有色鏡片(piàn)和光學濾光(guāng)片,用于磁泡(pao)貯存器件,在(zài)原子反應堆(dui)的控制材料(liào)、屏敝材料和(hé)結構材料中(zhōng)也能一展身(shēn)手。
钆(Gd)
1880年,瑞士(shi)的馬裏格納(nà)克(G.de Marignac)将“钐”分離(lí)成兩個元素(su),其中一個由(you)索裏特證實(shi)是钐元素,另(lìng)一個元素得(dé)到波依斯包(bāo)德萊的研究(jiu)确認,1886年,馬裏(li)格納克爲了(le)紀念钇元素(su)的發現者 研(yan)究稀土的先(xiān)驅荷蘭化學(xué)家加多林(Gado Linium),将(jiang)這個新元素(sù)命名爲钆。
钆(gá)在現代技革(gé)新中将起重(zhong)要作用。它的(de)主要用途有(yǒu):(1)其水溶性順(shùn)磁絡合物在(zai)醫療上可提(ti)高人體的核(hé)磁共振(NMR)成像(xiang)信号。(2)其硫氧(yǎng)化物可用作(zuo)特殊亮度的(de)示波管和x射(shè)線熒光屏的(de)基質栅網。(3)在(zài)钆镓石榴石(shí)中的钆對于(yu)磁泡記憶存(cun)儲器是理想(xiang)的單基片。(4)在(zai)無Camot循環限制(zhi)時,可用作固(gù)态磁緻冷介(jiè)質。(5)用作控制(zhi)核電站的連(lián)鎖反應級别(bie)的抑制劑,以(yǐ)保證核反應(yīng)的安全。(6)用作(zuo)钐钴磁體的(de)添加劑,以保(bao)證性能不随(suí)溫度而變化(hua)。另外,氧化钆(ga)與镧一起使(shǐ)用,有助于玻(bo)璃化區域的(de)變化和提高(gāo)玻璃的熱穩(wen)定性。氧化钆(ga)還可用于制(zhi)造電容器、x射(she)線增感屏。
在(zai)世界上目前(qian)正在努力開(kāi)發钆及其合(hé)金在磁緻冷(leng)方面的應用(yòng),現已取得突(tu)破性進展,室(shi)溫下采用超(chāo)導磁體、金屬(shu)钆或其合金(jin)爲緻冷介質(zhì)的磁冰箱已(yǐ)經問世。
铽(Tb)
1843年(nián)瑞典的莫桑(sāng)德(Karl G.Mosander)通過對钇(yǐ)土的研究,發(fa)現铽元素(Terbium)。铽(te)的應用大多(duō)涉及高技術(shù)領域,是技術(shù)密集、知識密(mi)集型的尖端(duān)項目,又是具(jù)有顯著經濟(jì)效益的項目(mu),有着誘人的(de)發展前景。主(zhǔ)要應用領域(yu)有:(1)熒光粉用(yòng)于三基色熒(yíng)光粉中的綠(lǜ)粉的激活劑(ji),如铽激活的(de)磷酸鹽基質(zhi)、铽激活的矽(xi)酸鹽基質、铽(te)激活的铈鎂(měi)鋁酸鹽基質(zhì),在激發狀态(tài)下均發出綠(lǜ)色光。(2)磁光貯(zhu)存材料,近年(nian)來铽系磁光(guang)材料已達到(dao)大量生産的(de)規模,用Tb-Fe非晶(jīng)态薄膜研制(zhi)的磁光光盤(pan),作計算機存(cun)儲元件,存儲(chǔ)能力提高10~15倍(bei)。(3)磁光玻璃,含(hán)铽的法拉第(dì)旋光玻璃是(shi)制造在激光(guang)技術中廣泛(fan)應用的旋轉(zhuǎn)器、隔離器和(hé)環形器的關(guan)鍵材料。特别(bie)是铽镝鐵磁(cí)緻伸縮合金(jin)(TerFenol)的開發研制(zhi),更是開辟了(le)铽的新用途(tu),Terfenol是70年代才發(fa)現的新型材(cái)料,該合金中(zhōng)有一半成份(fen)爲铽和镝,有(yǒu)時加入钬,其(qí)餘爲鐵,該合(hé)金由美國依(yī)阿華州阿姆(mu)斯實驗室首(shou)先研制,當Terfenol置(zhì)于一個磁場(chǎng)中時,其尺寸(cun)的變化比一(yī)般磁性材料(liao)變化大,這種(zhǒng)變化可以使(shi)一些精密機(ji)械運動得以(yǐ)實現。铽镝鐵(tie)開始主要用(yong)于聲納,目前(qian)已廣泛應用(yòng)于多種領域(yù),從燃料噴射(shè)系統、液體閥(fa)門控制、微定(ding)位到機械緻(zhi)動器、太空望(wang)遠鏡的調節(jiē)機構和飛機(ji)機翼調節器(qi)等領域。
镝(Dy)
1886年(nian),法國人波依(yī)斯包德萊成(cheng)功地将钬分(fen)離成兩個元(yuán)素,一個仍稱(chēng)爲钬,而另一(yi)個根據從钬(huǒ)中“難以得到(dào)”的意思取名(míng)爲镝(dysprosium)。镝目前(qian)在許多高技(ji)術領域起着(zhe)越來越重要(yào)的作用,镝的(de)最主要用途(tu)是(1)作爲钕鐵(tie)硼系永磁體(ti)的添加劑使(shǐ)用,在這種磁(ci)體中添加2~3%左(zuǒ)右的镝,可提(ti)高其矯頑力(li),過去镝的需(xu)求量不大,但(dan)随着钕鐵硼(péng)磁體需求的(de)增加,它成爲(wei)必要的添加(jia)元素,品位必(bì)須在95~99.9%左右,需(xu)求也在迅速(su)增加。(2)镝用作(zuo)熒光粉激活(huo)劑,三價镝是(shì)一種有前途(tu)的單發光中(zhōng)心三基色發(fa)光材料的激(ji)活離子,它主(zhǔ)要由兩個發(fā)射帶組成,一(yī)爲黃光發射(she),另一爲藍光(guang)發射,摻镝的(de)發光材料可(kě)作爲三基色(se)熒光粉。(3)镝是(shi)制備大磁緻(zhi)伸縮合金铽(te)镝鐵(Terfenol)合金的(de)必要的金屬(shu)原料,能使一(yī)些機械運動(dòng)的精密活動(dong)得以實現。(4)镝(dí)金屬可用做(zuo)磁光存貯材(cai)料,具有較高(gao)的記錄速度(dù)和讀數敏感(gan)度。(5)用于镝燈(deng)的制備,在镝(di)燈中采用的(de)工作物質是(shi)碘化镝,這種(zhǒng)燈具有亮度(dù)大、顔色好、色(sè)溫高、體積小(xiǎo)、電弧穩定等(deng)優點,已用于(yu)電影、印刷等(děng)照明光源。(6)由(yóu)于镝元素具(ju)有中子俘獲(huò)截面積大的(de)特性,在原子(zǐ)能工業中用(yong)來測定中子(zi)能譜或做中(zhong)子吸收劑。(7)Dy3Al5O12還(hai)可用作磁緻(zhì)冷用磁性工(gong)作物質。随着(zhe)科學技術的(de)發展,镝的應(ying)用領域将會(hui)不斷的拓展(zhan)和延伸。
钬(Ho)
十(shí)九世紀後半(bàn)葉,由于光譜(pu)分析法的發(fa)現和元素周(zhou)期表的發表(biao),再加上稀土(tu)元素電化學(xué)分離工藝的(de)進展,更加促(cù)進了新的稀(xī)土元素的發(fa)現。1879年,瑞典人(ren)克利夫發現(xiàn)了钬元素并(bing)以瑞典首都(dōu)斯德哥爾摩(mo)地名命名爲(wei)钬(holmium)。
钬的應用(yòng)領域目前還(hai)有待于進一(yī)步開發,用量(liàng)不是很大,最(zuì)近,包鋼稀土(tǔ)研究院采用(yòng)高溫高真空(kong)蒸餾提純技(ji)術,研制出非(fei)稀土雜質含(han)量很低的高(gao)純金屬钬Ho/ΣRE>99.9%。目(mù)前钬的主要(yao)用途有:用作(zuo)金屬鹵素燈(dēng)添加劑,金屬(shǔ)鹵素燈是一(yi)種氣體放電(diàn)燈,它是在高(gāo)壓汞燈基礎(chǔ)上發展起來(lái)的,其特點是(shi)在燈泡裏充(chong)有各種不同(tong)的稀土鹵化(hua)物。目前主要(yào)使用的是稀(xī)土碘化物,在(zài)氣體放電時(shi)發出不同的(de)譜線光色。在(zai)钬燈中采用(yòng)的工作物質(zhì)是碘化钬,在(zai)電弧區可以(yi)獲得較高的(de)金屬原子濃(nóng)度,從而大大(da)提高了輻射(shè)效能。(2)钬可以(yi)用作钇鐵或(huò)钇鋁石榴石(shí)的添加劑;(3)摻(chan)钬的钇鋁石(shi)榴石(Ho:YAG)可發射(shè)2μm激光,人體組(zǔ)織對2μm激光吸(xī)收率高,幾乎(hu)比Hd:YAG高3個數量(liàng)級。所以用Ho:YAG激(jī)光器進行醫(yi)療手術時,不(bú)但可以提高(gao)手術效率和(he)精度,而且可(kě)使熱損傷區(qū)域減至更小(xiao)。钬晶體産生(sheng)的自由光束(shu)可消除脂肪(fang)而不會産生(shēng)過大的熱量(liàng),從而減少對(duì)健康組織産(chǎn)生的熱損傷(shang),據報道美國(guó)用钬激光治(zhi)療青光眼,可(ke)以減少患者(zhě)手術的痛苦(kǔ)。我國2μm激光晶(jīng)體的水平已(yi)達到國際水(shuǐ)平,應大力開(kāi)發生産這種(zhong)激光晶體。(4)在(zai)磁緻伸縮合(hé)金Terfenol-D中,也可以(yǐ)加入少量的(de)钬,從而降低(dī)合金飽和磁(ci)化所需的外(wai)場。(5)另外用摻(chan)钬的光纖可(ke)以制作光纖(xian)激光器、光纖(xian)放大器、光纖(xiān)傳感器等等(deng)光通訊器件(jiàn)在光纖通信(xin)迅猛的今天(tian)将發揮更重(zhong)要的作用。
铒(ěr)(Er)
1843年,瑞典的莫(mo)桑德發現了(le)铒元素(Erbium)。铒的(de)光學性質非(fēi)常突出,一直(zhí)是人們關注(zhu)的問題:(1)Er3+在1550nm處(chù)的光發射具(jù)有特殊意義(yi),因爲該波長(zhǎng)正好位于光(guāng)纖通訊的光(guang)學纖維的最(zui)低損失,铒離(li)子(Er3+)受到波長(zhǎng)980nm、1480nm的光激發後(hòu),從基态4I15/2躍遷(qiān)至高能态4I13/2,當(dang)處于高能态(tài)的Er3+再躍遷回(hui)至基态時發(fā)射出1550nm波長的(de)光,石英光纖(xian)可傳送各種(zhong)不同波長的(de)光,但不同的(de)光光衰率不(bu)同,1550nm頻帶的光(guāng)在石英光纖(xian)中傳輸時光(guāng)衰減率最低(dī)(0.15分貝/公裏),幾(ji)乎爲下限極(jí)限衰減率。因(yīn)此,光纖通信(xin)在1550nm處作信号(hào)光時,光損失(shī)最小。這樣,如(rú)果把适當濃(nóng)度的铒摻入(rù)合适的基質(zhì)中,可依據激(ji)光原理作用(yong),放大器能夠(gou)補償通訊系(xi)統中的損耗(hào),因此在需要(yao)放大波長1550nm光(guāng)信号的電訊(xùn)網絡中,摻铒(er)光纖放大器(qì)是必不可少(shao)的光學器件(jian),目前摻铒的(de)二氧化矽纖(xiān)維放大器已(yǐ)實現商業化(hua)。據報道,爲避(bì)免無用的吸(xi)收,光纖中铒(ěr)的摻雜量幾(ji)十至幾百ppm。光(guāng)纖通信的迅(xùn)猛發展,将開(kāi)辟铒的應用(yong)新領域。(2)另外(wai)摻铒的激光(guang)晶體及其輸(shu)出的1730nm激光和(he)1550nm激光對人的(de)眼睛安全,大(da)氣傳輸性能(neng)較好,對戰場(chang)的硝煙穿透(tòu)能力較強,保(bao)密性好,不易(yi)被敵人探測(cè),照射軍事目(mu)标的對比度(du)較大,已制成(chéng)軍事上用的(de)對人眼安全(quán)的便攜式激(jī)光測距儀。(3)Er3+加(jiā)入到玻璃中(zhong)可制成稀土(tu)玻璃激光材(cái)料,是目前輸(shū)出脈沖能量(liang)最大,輸出功(gōng)率最高的固(gù)體激光材料(liao)。(4)Er3+還可做稀土(tǔ)上轉換激光(guāng)材料的激活(huó)離子。(5)另外铒(er)也可應用于(yu)眼鏡片玻璃(lí)、結晶玻璃的(de)脫色和着色(se)等。
铥(Tm)
铥元素(su)是1879年瑞典的(de)克利夫發現(xiàn)的,并以斯堪(kan)迪那維亞(Scandinavia)的(de)舊名Thule命名爲(wèi)铥(Thulium)。
铥的主要(yao)用途有以下(xià)幾個方面:(1)铥(diu)用作醫用輕(qīng)便X光機射線(xiàn)源,铥在核反(fan)應堆内輻照(zhào)後産生一種(zhǒng)能發射X射線(xian)的同位素,可(kě)用來制造便(bian)攜式血液輻(fu)照儀上,這種(zhǒng)輻射儀能使(shi)铥-169受到高中(zhong)子束的作用(yòng)轉變爲铥-170,放(fàng)射出X射線照(zhào)射血液并使(shǐ)白血細胞下(xià)降,而正是這(zhe)些白細胞引(yǐn)起器官移植(zhí)排異反應的(de),從而減少器(qì)官的早期排(pai)異反應。(2)铥元(yuán)素還可以應(ying)用于臨床診(zhěn)斷和治療腫(zhong)瘤,因爲它對(dui)腫瘤組織具(jù)有較高親合(hé)性,重稀土比(bi)輕稀土親合(he)性更大,尤其(qi)以铥元素的(de)親合力最大(dà)。(3)铥在X射線增(zeng)感屏用熒光(guang)粉中做激活(huó)劑LaOBr:Br(藍色),達到(dao)增強光學靈(ling)敏度,因而降(jiàng)低了X射線對(dui)人的照射和(he)危害,與以前(qian)鎢酸鈣增感(gan)屏相比可降(jiàng)低X射線劑量(liang)50%,這在醫學應(yīng)用具有重要(yào)現實的意義(yì)。(4)铥還可在新(xin)型照明光源(yuan) 金屬鹵素燈(deng)做添加劑。(5)Tm3+加(jiā)入到玻璃中(zhong)可制成稀土(tu)玻璃激光材(cai)料,這是目前(qian)輸出脈沖量(liang)最大,輸出功(gong)率最高的固(gu)體激光材料(liao)。Tm3+也可做稀土(tu)上轉換激光(guāng)材料的激活(huo)離子。
镱(Yb)
1878年,查(cha)爾斯(Jean Charles)和馬利(li)格納克(G.de Marignac)在“铒(er)”中發現了新(xīn)的稀土元素(su),這個元素由(you)伊特必(Ytterby)命名(míng)爲镱(Ytterbium)。
镱的主(zhu)要用途有(1)作(zuò)熱屏蔽塗層(céng)材料。镱能明(míng)顯地改善電(dian)沉積鋅層的(de)耐蝕性,而且(qiě)含镱鍍層比(bi)不含镱鍍層(ceng)晶粒細小,均(jun)勻緻密。(2)作磁(cí)緻伸縮材料(liao)。這種材料具(jù)有超磁緻伸(shen)縮性即在磁(ci)場中膨脹的(de)特性。該合金(jīn)主要由镱/鐵(tie)氧體合金及(jí)镝/鐵氧體合(he)金構成,并加(jia)入一定比例(li)的錳,以便産(chan)生超磁緻伸(shēn)縮性。(3)用于測(cè)定壓力的镱(yì)元件,試驗證(zheng)明,镱元件在(zài)标定的壓力(li)範圍内靈敏(min)度高,同時爲(wèi)镱在壓力測(ce)定應用方面(mian)開辟了一個(ge)新途徑。(4)磨牙(ya)空洞的樹脂(zhī)基填料,以替(tì)換過去普遍(bian)使用銀汞合(hé)金。(5)日本學者(zhě)成功地完成(chéng)了摻镱钆镓(jia)石榴石埋置(zhì)線路波導激(jī)光器的制備(bèi)工作,這一工(gōng)作的完成對(dui)激光技術的(de)進一步發展(zhan)很有意義。另(lìng)外,镱還用于(yu)熒光粉激活(huo)劑、無線電陶(táo)瓷、電子計算(suan)機記憶元件(jian)(磁泡)添加劑(ji)、和玻璃纖維(wei)助熔劑以及(jí)光學玻璃添(tiān)加劑等。
镥(Lu)
1907年(nian),韋爾斯巴赫(he)和尤貝恩(G.Urbain)各(ge)自進行研究(jiū),用不同的分(fen)離方法從“镱(yì)”中又發現了(le)一個新元素(su),韋爾斯巴赫(he)把這個元素(sù)取名爲Cp(Cassiopeium),尤貝(bèi)恩根據巴黎(lí)的舊名lutece将其(qi)命名爲Lu(Lutetium)。後來(lái)發現Cp和Lu是同(tong)一元素,便統(tong)一稱爲镥。
镥(lu)的主要用途(tu)有(1)制造某些(xie)特殊合金。例(li)如镥鋁合金(jin)可用于中子(zǐ)活化分析。(2)穩(wen)定的镥核素(su)在石油裂化(hua)、烷基化、氫化(hua)和聚合反應(ying)中起催化作(zuo)用。(3)钇鐵或钇(yǐ)鋁石榴石的(de)添加元素,改(gai)善某些性能(néng)。(4)磁泡貯存器(qì)的原料。(5)一種(zhong)複合功能晶(jing)體摻镥四硼(peng)酸鋁钇钕,屬(shǔ)于鹽溶液冷(leng)卻生長晶體(ti)的技術領域(yù),實驗證明,摻(chān)镥NYAB晶體在光(guang)學均勻性和(hé)激光性能方(fang)面均優于NYAB晶(jīng)體。(6)經國外有(you)關部門研究(jiū)發現,镥在電(dian)緻變色顯示(shì)和低維分子(zǐ)半導體中具(jù)有潛在的用(yong)途。此外,镥還(hai)用于能源電(diàn)池技術以及(jí)熒光粉的激(jī)活劑等。
钇(Y)
1788年(nian),一位以研究(jiū)化學和礦物(wu)學、收集礦石(shí)的業餘愛好(hǎo)者瑞典軍官(guān)卡爾·阿雷尼(ní)烏斯(Karl Arrhenius)在斯德(dé)哥爾摩灣外(wai)的伊特必村(cūn)(Ytterby),發現了外觀(guān)象瀝青和煤(méi)一樣的黑色(sè)礦物,按當地(di)的地名命名(ming)爲伊特必礦(kuàng)(Ytterbite)。1794年芬蘭化學(xué)家約翰·加多(duō)林分析了這(zhe)種伊特必礦(kuàng)樣品。發現其(qi)中除铍、矽、鐵(tie)的氧化物外(wai),還含有約38%的(de)未知元素的(de)氧化物棗“新(xīn)土”。1797年,瑞典化(huà)學家埃克貝(bei)格(Anders Gustaf Ekeberg)确認了這(zhe)種“新土”,命名(ming)爲钇土(Yttria,钇的(de)氧化物之意(yi))。
钇是一種用(yong)途廣泛的金(jin)屬,主要用途(tu)有:
(1)鋼鐵及有(yǒu)色合金的添(tian)加劑。FeCr合金通(tōng)常含0.5-4%钇,钇能(néng)夠增強這些(xie)不鏽鋼的抗(kang)氧化性和延(yan)展性;MB26合金中(zhōng)添加适量的(de)富钇混合稀(xī)土後,合金的(de)綜合性能得(de)到明顯的改(gai)善,可以替代(dai)部分中強鋁(lü)合金用于飛(fēi)機的受力構(gòu)件上;在Al-Zr合金(jīn)中加入少量(liang)富钇稀土,可(kě)提高合金導(dǎo)電率;該合金(jin)已爲國内大(dà)多數電線廠(chǎng)采用;在銅合(he)金中加入钇(yǐ),提高了導電(dian)性和機械強(qiáng)度。
(2)含钇6%和鋁(lü)2%的氮化矽陶(tao)瓷材料,可用(yòng)來研制發動(dòng)機部件。
(3)用功(gōng)率400瓦的钕钇(yi)鋁石榴石激(ji)光束來對大(da)型構件進行(hang)鑽孔、切削和(hé)焊接等機械(xiè)加工。
(4)由Y-Al石榴(liú)石單晶片構(gou)成的電子顯(xian)微鏡熒光屏(ping),熒光亮度高(gao),對散射光的(de)吸收低,抗高(gāo)溫和抗機械(xiè)磨損性能好(hǎo)。
(5)含钇達90%的高(gao)钇結構合金(jin),可以應用于(yu)航空和其它(ta)要求低密度(dù)和高熔點的(de)場合。(6)目前倍(bèi)受人們關注(zhù)的摻钇SrZrO3高溫(wen)質子傳導材(cai)料,對燃料電(diàn)池、電解池和(hé)要求氫溶解(jie)度高的氣敏(min)元件的生産(chan)具有重要的(de)意義。此外,钇(yǐ)還用于耐高(gāo)溫噴塗材料(liào)、原子能反應(yīng)堆燃料的稀(xi)釋劑、永磁材(cai)料添加劑以(yi)及電子工業(ye)中作吸氣劑(ji)等。
钪(Sc)
1879年,瑞典(diǎn)的化學教授(shou)尼爾森(L.F.Nilson, 1840~1899)和克(kè)萊夫(P.T.Cleve, 1840~1905)差不多(duo)同時在稀有(you)的礦物矽铍(pí)钇礦和黑稀(xī)金礦中找到(dao)了一種新元(yuan)素。他們給這(zhe)一元素定名(míng)爲“Scandium”(钪),钪就是(shi)門捷列夫當(dāng)初所預言的(de)“類硼”元素。他(tā)們的發現再(zài)次證明了元(yuán)素周期律的(de)正确性和門(mén)捷列夫的遠(yuan)見卓識。
钪比(bi)起钇和镧系(xi)元素來,由于(yú)離子半徑特(te)别小,氫氧化(huà)物的堿性也(yě)特别弱,因此(ci),钪和稀土元(yuan)素混在一起(qǐ)時,用氨(或極(jí)稀的堿)處理(li),钪将首先析(xī)出,故應用“分(fèn)級沉澱”法可(ke)比較容易地(dì)把它從稀土(tǔ)元素中分離(li)出來。另一種(zhǒng)方法是利用(yong)硝酸鹽的分(fen)極分解進行(hang)分離,由于硝(xiāo)酸钪最容易(yi)分解,從而達(da)到分離的目(mu)的。
用電解的(de)方法可制得(de)金屬钪,在煉(lian)钪時将ScCl3、KCl、LiCl共熔(róng),以熔融的鋅(xin)爲陰極電解(jiě)之,使钪在鋅(xīn)極上析出,然(rán)後将鋅蒸去(qù)可得金屬钪(kàng)。另外,在加工(gōng)礦石生産鈾(you)、钍和镧系元(yuan)素時易回收(shōu)钪。鎢、錫礦中(zhōng)綜合回收伴(bàn)生的钪也是(shi)钪的重要來(lái)源之一。
钪在(zài)化合物中主(zhǔ)要呈3價态,在(zài)空氣中容易(yi)氧化成Sc2O3而失(shī)去金屬光澤(ze)變成暗灰色(se)。
钪能與熱水(shuǐ)作用放出氫(qing),也易溶于酸(suan),是一種強還(hai)原劑。
钪的氧(yǎng)化物及氫氧(yang)化物隻顯堿(jiǎn)性,但其鹽灰(hui)幾乎不能水(shuǐ)解。钪的氯化(huà)物爲白色結(jié)晶,易溶于水(shuǐ)并能在空氣(qì)中潮解。
在冶(ye)金工業中,钪(kang)常用于制造(zao)合金(合金的(de)添加劑),以改(gǎi)善合金的強(qiáng)度、硬度和耐(nài)熱和性能。如(rú),在鐵水中加(jia)入少量的钪(kàng),可顯著改善(shan)鑄鐵的性能(néng),少量的钪加(jia)入鋁中,可改(gai)善其強度和(hé)耐熱性。
在電(diàn)子工業中,钪(kàng)可用作各種(zhong)半導體器件(jiàn),如钪的亞硫(liú)酸鹽在半導(dao)體中的應用(yòng)已引起了國(guó)内外的注意(yi),含钪的鐵氧(yǎng)體在計算機(jī)磁芯中也頗(pō)有前途。
在化(huà)學工業上,用(yòng)钪化合物作(zuò)酒精脫氫及(jí)脫水劑,生産(chǎn)乙烯和用廢(fèi)鹽酸生産氯(lǜ)時的高效催(cui)化劑。
在玻璃(lí)工業中,可以(yi)制造含钪的(de)特種玻璃。
在(zài)電光源工業(ye)中,含钪和鈉(nà)制成的钪鈉(nà)燈,具有效率(lü)高和光色正(zheng)的優點。
自然(rán)界中钪均以(yǐ)45Sc形式存在,另(lìng)外,钪還有9種(zhǒng)放射性同位(wèi)素,即40~44Sc和46~49Sc。其中(zhong),46Sc作爲示蹤劑(jì),已在化工、冶(yě)金及海洋學(xué)等方面使用(yong)。在醫學上,國(guo)外還有人研(yán)究用46Sc來醫治(zhì)癌症。钪的性(xìng)質及用途。
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