稀土化合物的制备.doc

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1、稀土化合物的制备1.1稀土的基本知识稀土就是化学元素周期表中镧系元素——镧(La)、(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)共17种元素，称为稀土元素。周期系ⅢB族中原子序数为21、39和57～71的17种化学元素的统称。其中原子序数为57～71的15种化学元素又统称为镧系元素。稀土矿在自然界中主要矿物有独居石、铈硅石、铈铝石、黑稀金矿和磷酸钇矿。因其天然丰度小，又以氧化物或含氧酸盐矿物共生形式存在，故得名。　已经发现的

2、稀土矿物有250种以上，最重要的有氟碳铈镧矿[（Ce，La）FCO3]、独居石[CePO4，Th3（PO4）4]、磷钇石（YPO4）、黑稀金矿[(Y，Ce，Ca)(Nb，Ta，Ti)2O6]、硅铍钇矿（Y2FeBe2Si2O10）、褐帘石[（Ca，Ce）2(Al，Fe)3Si3O12]、铈硅石[（Ce，Y，Pr）2Si2O7·H2O]。在包头白云鄂博稀土矿中以地名命名的包头矿，是1960年在内蒙古包头发现的一种硅酸盐矿物。包头矿是一种复合矿，它含有铁、稀土和氟、钾、钠等元素。包头矿是共生矿，每年白云鄂博伴随铁矿开采出数十万吨稀土。　　分子式：Ba(Nb，Ti)2SiO7　

3、　含铌矿物。浅棕黑色，有玻璃光泽。正方晶系，晶形为正方柱状，密度4.5～6.5g/cm3，莫氏硬度5.9，有弱磁性。产于与碱性岩及正长岩侵入体有关的石英脉中。与黄铁矿、方铅矿等硫化物共生。矿物含五氧化二铌10.8%～11.5%，几乎不含钽。为提铌矿物原料。1.2稀土的物理性质稀土金属断口大多数呈银白色，其中钕和镨略带黄色，在一般条件下，它们的便面呈现褐色至黑色，视金属表面上所存在的氧化物膜或氮化物膜而定。常温下，稀土金属都具有紧密排列的晶格结构：密排六方。面心立方以及α-SM型的菱形体晶格，只有铕为体心立方结构。大多数稀土金属具有同素异构转变，低温时为密排六方晶格，高温下

4、变成体心立方晶格后融化。在一级近似的下，镧系元素的密度依次单调增加，熔点按一定规律增高，只有铕和镱明显偏离这一关系。稀土金属最明显的差异是原子核的性质，轻稀土镧和铈对热中子的吸收最少，钐、铕、钆等中，重稀土的热中子俘获界面远高于现反应堆作热中子俘获材料用的镉和硼。稀土金属的导电性能较差，常温下的电阻率比铜高40~70倍。高纯度稀土金属具有可塑性，其中铈、钐、镱还具有良好的延展性，其力学性能在很大程度上取决于杂质含量，特别是氧、硫、氮、碳德国。钇族金属（镱除外）的弹性模量高于铈族金属。稀土金属的硬度一般是随原子序数的增加而增大，其布氏硬度在２０~７０之间、除了钆、镝、钬具有

5、铁磁性外，其他稀土元素均具有顺磁性。１．３稀土金属的化学性质稀土金属的化学活性很强，能与大多数元素作用，其金属活泼性仅次于碱土金属。稀土金属的活泼性按钪，钇，镧的顺序递增，由镧至镥递减，镧为最活泼的稀土金属。稀土金属在室温下就能与空气中的氧作用，继续氧化的程度视所生产的氧化物的结构和性质而有所不同，镧铈镨钕氧化得很快，能在很长时间内保持金属光泽。铈氧化后生产ce2o3，很容易继续氧化成疏松的ceo2，会使铈无阻碍地继续发生氧化，这是引起铈和富铈合金自燃的原因。当温度高于180-200c时，所有稀土金属都会在空气中迅速氧化甚至自燃，其中铈镨铽分别生成ceo2pr6o11（4

6、pr2.pr2o3）和tb4o7（2tbo2.tb2o3），其余稀土金属生成RE2O3型氧化物。稀土金属在室温下即可吸收氢，在250-300c时其相互作用加剧，并形成REH2.8型（对于lacepr）或reh2型氢化物，氢化物在真空加热至高于1000C时分解，并在潮湿空气中不稳定。含硫的气氛中加热稀土金属会生成RE2S3RE3S4和RES等硫化物，稀土硫化物具有很高的熔点（1900-2500c）和耐火性。稀土金属在750-1000c铈和氮反应，生成以ren型为主的氮化物，稀土金属与碳，碳氢化合物。Coco2在加热时相互作用，形成rec2型碳化物，。稀土碳化物在潮湿的空气中

7、发生水解，生成以乙炔为主的谈情化合物和部分甲烷。所有的卤族元素在温度高于200c时均与稀土金属发生强烈反应，生成REX3型卤化物。除氟话务意外，所有的REX3型卤化物都由很强的吸水性，并很容易水解生成REOX型的氧卤化物，只有钐铕镱生成低价卤化物REX2.稀土金属能和多数金属元素生成金属间化合物或合金。由于稀土元素的原子体积较大，因此与其他金属元素一般不能形成固溶体。稀土元素与碱金属以及钙等均不互溶的体系。稀土金属可分解水，冷则慢，加热则快，易溶于稀盐酸。硫酸和硝酸中；微溶于氢氟酸和磷酸，这是由于生成了难溶盐的保护膜。稀土金属