稀土元素性质的决定因素和体现-上海交通大学

稀土元素性质的决定因素和体现

吴秀萍

上海交通大学 F0511002班 5051109030

摘要：稀土元素的性质十分相似，这与它们原子和离子特有的电子结构和半径大小有关，稀土元素在各方

面的应用充分体现了它们的性质。

关键词：电子组态 磁性 光谱特性

引言： 稀土元素的发现至今已经经历了一个漫长的时期，人们对稀土元素独特的化学性质和物理性质的认识，也经历了一个逐渐深入的过程，因此能合理充分地应用稀土元素。 1 稀土元素的定义

稀土元素是指周期表中第57（ 镧 ）到71（镥）号原子序的镧系元素，以及第三副族中的钪和钇共17个元素，它们在自然界中共同存在，性质非常相似。由于这些元素发现的比较晚，又难以分离出高纯的状态，最初得到的是元素的氧化物，它们的外观似土，所以称它们为稀土元素。［1］

2 稀土元素性质的决定因素

稀土元素的性质非常相似，但彼此之间又有一些差别，这都是由它们的原子和离子的电子结构，以及半径大小所决定的。

2.1 稀土元素原子和离子的电子结构特征

电子结构特征是由电子组态来描述的。电子组态是由主量子数n 和角量子数l 所规定的一种原子或离子中电子排布方式。 电子组态用符号 nl 表示。根据能量最低原理，镧系元素原子的基态电子组态由两种类型：［Xe ］4f 6s 和［Xe ］4f

5d 6s 。 当原子受热或电磁辐射的激发，分别失去它们的5d 6s 或4f 6s 三个外

层电子之后，都变成正三价的离子。当4f 轨道处于全空、半充满和全充满时，离子是较稳定的，所以镧、钆、镥的正三价离子是最稳定的。原子序比镧大1或2的铈、镨，比钆大1的铽原子，也倾向于多电离出1或2个4f 电子，变成稳定的正4价的离子。原子序比钆、镥小1或2的钐、铕、镱，也倾向于少电离出1或2个电子，变成具有半充满或全充满的4f 轨道，形成稳定的正2价的离子。

2.2 稀土元素的原子半径和离子半径

镧系元素随着原子序的增加，核电荷相应增加，电子依次填入4f 内层，而外层保持不变。因为4f 电子的径向分布不可能完全屏蔽核电荷对外层电子的引力，核电荷的增加对外层电子的引力也增大，因而造成镧系元素原子和正三价离子半径也随之减小，这就是“镧系收缩”现象。

3 稀土元素的应用

1 2 2 1 2 n-1 n 2 1

近年来，稀土元素在工业，农业各产业领域以及在科学技术个方面的应用，由少到多，由局限到广泛，由粗放到精细一步步地发展起来。

3.1 稀土元素在激光和发光材料中的应用

激光和发光材料是由作为基质的化合物和掺杂在其中的激活剂离子组成的，其中基质和激活剂主要是稀土元素离子和化合物［2］。由此可见，在激光和发光工作物质中，稀土元素是很重要的组成元素。

3.1.1 性质体现：光谱特性

稀土元素在激光和发光材料中的应用主要是利用了其光谱的特性。这一特性主要是由稀土元素的特有的电子组态结构决定的。这类电子组态结构的特点：（1）4f壳层是深藏在5s5p 轨道的里面，电子外壳层对4f电子起着屏蔽作用，使它较少受到外场的影响。化合物中

3+

Ln离子4f电子能级内的跃迁和发射，都呈锐线状，而且和它们的原子光谱相似；（2）除了4f电子能级内的跃迁辐射之外，因为4f能级和5d及6s能级距离相近，正三价的镧系离子也可以产生4f-5d和4f-6s能级间的跃迁辐射；（3）由于4f电子受到5s5p轨道的屏蔽，受外场影响小，所以呈球状，化学性质与碱土金属相似。［1］

由于镧系离子具有未充满的4f壳层以及4f电子的自旋轨道偶合作用，加上4f、5d、6s电子能量比较相近，产生数目很多的能级。

镧系离子的吸收光谱或激发光谱，来源于f组态内的电子跃迁，即f-f跃迁；组态间的能级跃迁，即4f-5d、4f-6s、4f-6p等跃迁；还有电荷迁移跃迁，即配体离子的电子向三价离子的跃迁。从高能级向低能级的跃迁就产生相应的发射光谱。［1］

正是由于它们所表现出来的丰富的分离能级和长寿命的激发态，能级之间的跃迁通道可能多达20万个，因此稀土离子可以产生多种的跃迁发射和吸收，可以组成各种光谱的发光材料和激光材料。那些4f能级全空、半空和全满的离子，本身虽然在可见光区没有相应的跃迁吸收和发射，但它们吸收和传递辐射能的能力很强，因此是组成发光材料基质化合物的材料。

3.2 稀土元素在磁性材料中的应用

稀土金属与某些3d过渡金属生成的金属间化合物，具有优异的永磁特性，最大磁能积是传统的永磁材料的5-10倍。稀土永磁材料可以分为三类：（1）稀土钴永磁材料；（2）稀土铁永磁材料：（3）稀土铁氮系和稀土铁碳系。稀土永磁材料的研制和开发具有重大的学术意义和经济价值。［2］

3.2.1 性质体现：磁性

这些应用都体现了稀土元素的磁性的性质。物质的磁性是物质对外界磁场的反应，从微观角度来看是由于物质中带电粒子的运动所形成的元磁矩，即原子磁矩和分子磁矩，当这些元磁矩取向有序时，物质便产生磁性。由于核的磁效应比电子的磁效应小三个数量级，所以电子时物质磁性的主要负载者。电子的磁矩分别起源于电子的轨道运动和自旋运动。

稀土元素三价离子除了La、Lu、Sc、Y 都具有不成对的电子，因此都具有顺磁性，而且他们的磁矩比d过渡元素离子的磁矩大。他们的磁矩决定于基态总角动量的大小。由于不成对的4f电子受到5s5p壳层的屏蔽，化合物中稀土三价离子的磁矩受配位环境的影响较小，与离子的理论磁矩相近。非三价离子的磁矩与等电子的三价离子的磁矩也相近。稀土金属的4f电子处于内层，其外层三个价电子为传导电子，因此大多数稀土金属的有效磁矩和失去三个电子的三价稀土离子的磁矩几乎相同。［3］

结论：稀土元素这一大家族因其特有的性质，在各领域都作出了卓著的贡献。

参考文献：［1］《稀土元素化学》

［2］《稀土元素的应用》

［3］《稀土化学》

地球化学稀土元素配分分析()

《地球化学》实习测验 REE图表处理及参数计算 一、实习目的 1、掌握稀土元素组成模式图的制作方法。 2、掌握表征稀土元素组成的基本参数。 3、培养独立查阅文献及处理数据的能力。 二、基本原理 1、稀土元素组成模式图 1、原子序数为横坐标 2、标准化数据为纵坐标 3、对数刻度 2、表征稀土元素组成的基本参数 3、稀土总量 4、轻重稀土比值 5、轻稀土分异指数 6、重稀土分异指数 7、铕、铈异常 三、实习测验内容 1、绘制各类侵入岩的稀土元素组成模式图； 2、计算各类侵入岩稀土元素组成的基本参数； 3、对已绘制的图表和计算出的数据进行解释。 4、在以上实习内容掌握之后，自行查阅文献一篇，并进行以上3项操作。

四、实习测验步骤 1、根据查阅文献数据，找到自己想要的数据 表1 蒙库铁矿床岩石、矿石、矿物稀土元素成分分析（ppm） 2、选出自己要的数据建立表格 表2 稀土元素组成模式图（ppm） 3、对数据进行球粒陨石标准化 表3球粒陨石标准化后稀土元素组成模式图(ppm) 图1 蒙库铁矿床稀土元素配分图 5、计算稀土元素基本参数 表4 表征稀土元素组成的基本参数 6、数据及图表的解析 （1）绿帘石：∑REE=266.49ppm，表明稀土元素含量较高；LR/HR=4.98，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=2.26，(Gd/Lu)N=1.47，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。Eu异常值=1.23，为强正异常；Ce异常值=0.95，表明Ce基本无异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。 （2）磁铁矿矿石：∑REE=10.75ppm，表明稀土元素含量较低；LR/HR=3.15，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=1.47， (Gd/Lu)N=0.88，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。 Eu异常值=1.8，为强正异常；Ce异常值=0.84，位弱Ce异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。

稀土元素化学

稀土在高分子材料中的应用 王鹏 （天水师范学院生命科学与化学学院化学二班20102030231） 【摘要】: 由于稀土元素基本相同的外层电子排布和独特的内层4f 电子结构, 赋予了稀土元素及其化合物独特的电、光、磁、热等性能, 以及界面效应、屏蔽作用和化学活泼性等多种特殊的功能, 使其在高分子材料的合成、改性等方面有广泛的应用。作者综述了稀土化合物在高分子催化、聚合物填充、改性等方面的应用。 【关键词】: 稀土化合物; 催化剂; 聚合物; 聚氯乙烯 Abstract: Basically the same as the outer layer of rare earth electronic arrangement and the unique inner4f electronic structure o f rare earth element s g iv e the unique electrical, optical, magnetic, thermal and other properties; and the interface effect, shielding effect , chemical activity and a variety o f special features to rare earth compounds, which has ex tensive applications in polymer synthesis, modification and so on. This paper review s the applications o f rare earth compounds in the polymer catalysis, polymer filling polymer modifying and so on. Key words: Rare earth compound; Catalyst ; Polymer; PVC 稀土元素指元素周期表中ó B 的钪( 21 Sc) 和钇( 39Y) 及原子序数从57La∽71Lu的15个镧系元素, 由于其基本相同的外层电子排布和独特的内层4f 电子层结构,具有丰富的能级跃迁,大的原子磁矩,很强的自旋轨道耦合等特性,与其它元素形成稀土配合物时, 配位数可在3∽12 间变化, 使稀土化合物晶体结构多样化。这些特性赋予了稀土元素及其化合物独特的电、光、磁、热等性能【1】,以及界面效应、屏蔽作用和化学活泼性等多种特殊的功能。在一些体系中加入少量的稀土化合物往往会出现意想不到的效果, 产生明显不同于原体系的独特性能, 因而有工业味精之称【2】。 稀土高分子泛指稀土金属掺杂或键合于高分子中的聚合物, 主要分为两大类型: 一是稀土化合物作为掺杂剂均匀地分散在单体或聚合物中, 制成以掺杂方式存在的掺杂型稀土高分子; 二是稀土化合物以单体形式参与聚合或缩合, 或稀土化合物配位在聚合物侧链上, 获得以键合方式存在的含稀土的聚合物, 称为键合型稀土高分子【3,4】。 1 稀土催化高分子材料 Zieglar-Nat ta催化剂的组成自1953年问世以来,已有成千种类型,但当时的催化剂组成中并未包括位于ó B 的稀土化合物, 最早见诸报道的是1956年Saldick【5】用铈盐引发丙烯腈聚合, 接着1958 年Venkatakr ishman 等【6】以水溶液中的铈离子引发得到聚甲基丙烯酸, 同年Mino 等【7】采用铈离子氧化还原体系制备聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的共聚物; 1960 年Finch【8】率先用稀土催化剂来合成聚乙烯, 以及Anderson、Merckling【9】和Stuart【10】关于此项技术专利,开辟了稀土催化合成聚烯烃的新纪元。20世纪60年代初,沈之荃、欧阳均等采用YCl3 与AlEt3 组成的催化体系制备高顺式含量的聚丁二烯【11】,开辟了稀土催化剂在高分子合成中的应用。70 年代初, 长春应用化学研究所开展了稀土催化体系合成双烯烃聚合物的研究工作, 发现了该体系的某些突出的优点, 取得了一些成果【12,13】。80 年代起, 浙江大学将Zieglar-Natta 型稀土催化剂应用于炔烃聚合, 环氧烷烃、环硫丙烷和丙交酯的开环聚合, 二氧化碳与环氧烷烃共聚合成聚碳酸酯, 环氧烷烃与马来酸酐共聚合成不饱和聚酯, A-烯烃和极性单体的齐聚、均聚和共聚等, 获得了一系列富有特定性能的新型高分子【14】。经过近半个世纪的探索, 人们对稀土催化剂的制备, 稀土催化稀烃的聚合反应动力学、反应机理有了深入的了解, 相继开发了一些聚合物,取得了丰硕的成果,如稀土催化的顺丁橡胶和异戊橡胶分别在锦州石化公司和吉林石化公司研究院实现了中试规模的长周期运转,各

稀土习题

1.试述稀土元素的原子序数、符号、名称、分类方法及其依据。 镧系元素：位于周期表的第六周期的57号位置上。57镧(La)，58铈(Ce)，59镨(Pr)，60钕(Nd)，61钷(Pm)，62钐(Sm)，63铕(Eu)，64钆(Gd)，65铽(Tb)，66镝(Dy)，67钬(Ho)，68铒(Er)，69铥(Tm)，70镱(Yb)，71镥(Lu) 。 非镧系稀土元素：21钪(Sc)，39钇(Y)。 分类方法及依据： 国际理论与应用化学联合会(IUPAC)为了避免名称上的混乱，在1968年推荐把镧以后的原子序数为58—71铈至镥等14个元素称为镧系元素，把钪、钇、镧和镧系元素一起称为稀土元素。 稀土分组 按化学性质： 轻稀土(铈组)La~Eu；重稀土(钇组)Gd~Lu, Y 按分离工艺： 轻稀土La~Pm, 中稀土Sm~Dy, 重稀土Ho~Lu, Y 2.稀土元素电子层结构有何特点？它与稀土元素间化学性质的相似性及相异点有何关系？何为镧系收缩？产生的原因是什么？ 根据能量最低原理，镧系元素自由原子的基态 电子组态有两种类型： [Xe]4fn6s2和[Xe]4fn-15d16s2 其中[Xe]＝1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p6。 La后其它的元素，电子填充4f轨道，两种情况4fn-15d16s2 ；4fn6s2 ШB族基态价电子层结构 21 Sc 3d14s2 1s22s22p63s23p63d14s2 39 Y 4d15s2 1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2 57 La 5d16s2 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p65d16s2 89 Ac 6d17s2 遵循洪特规则，即等价轨道全充满、半充满或全空的状态比较稳定。 三价镧系离子的基组态、基谱项和基支谱项在镧系中从镧至钆（或铕）和从钆至镥的周期性变化的这种离子内部结构的特征，正是镧系元素分为轻镧系元素（镧至钆）和重镧系元素（钆至镥）的内在原因，是镧系元素化合物性质在该系列中变化的某些规律性（如四分组效应等）的内在特性的反映。 镧系元素的原子半径和离子半径随原子序数的增加而逐渐减少的现象称为镧系收缩。 产生的原因：镧系元素中，原子核每增加一个质子，相应的有一个电子进入4f轨道，而4f电子对核的屏蔽不如内层电子，因而随原子序数的增加，有效核电荷增加，核对最外层电子的吸引增强，使原子半径和离子半径逐渐减少。 3.稀土元素有哪些重要化合物？试述其与冶炼有关的重要性质。 氧化物：不溶于水，但能和水化合生成氢氧化物，镧的碱性最强，轻稀土氢氧化物的碱性比碱土金属氢氧化物的碱性稍弱。碱性，La →Lu碱性递减 氧化物在空气中能吸收CO2生成碱式碳酸盐，La2O3的吸收能力最强，La →Lu递减易和其它金属氧化物生成复合氧化物 。氢氧化物：随着RE金属离子半径减小，碱度减弱，开始沉淀的pH值La →Lu降低。硫酸盐：RE2(SO4)3 容易吸水，溶于水时放热。 RE2(SO4)3?nH2O的溶解度随温度的升高而降低，因此易于重结晶。 溶解度Ce →Eu下降，Gd →Lu升高。

材料化学习题答案(完整版)

第二章 2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤，请说明： 1) 在用MgO 和32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时，应该采用哪些方法加快 固相反应进行？ 2) 在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时，人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉 淀法得到前体物，再于高温下反应制备所需产物，请说明原因。 3) “软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法，请 说明“软化学”合成的主要含义，及其在固体化学和材料化学中所起的作用 和意义。 答： 1. 详见P6 A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积； B.扩大产物相的成核速率 C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。 2. 详见P7最后一段P8 2.2节一二段 固相反应中反应物颗粒较大，为了使扩散反应能够进行，就得使得反应温度 很高，并且机械的方法混合原料很难混合均匀。共沉淀法便是使得反应原料在高 温反映前就已经达到原子水平的混合，可大大的加快反应速度； 由于制备很多材料时，它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系，为了克 服这个限制，发展了溶胶-凝胶法，这个方法可以使反应物在原子水平上达到均 匀的混合，并且使用范围广。 3. P22 “软化学”即就是研究在温和的反应条件下，缓慢的反应进程中，采取迂回 步骤以制备有关材料的化学领域。 2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢，怎样才能加快反应速 率？ 答：P6 以MgO 和32O Al 反应生成42O MgAl 为例，反应的第一步是生成42O MgAl 晶核， 其晶核的生长是比较困难的，+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步，因 为扩散速率很慢，所以反应速率很慢，加快反应速率的方法见2.1（1）。 第三章 （张芬华整理） 3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆 积中原子的配位情况。 答：简单立方堆积、 6 立方密堆积、 12

2017-2018高中化学竞赛辅导(试题、讲解及答案)--钛和稀土元素(word版附答案)

元素化学 32：钛和稀土元素 （时间：2.5 小时 满分：100 分） 第一题（18 分）回答一组理论性问题 1．在绝大多数化合物中镧系元素是以＋3 价态存在的，但有时在少数几种离子型化合物中 也 能发现 Ce 4＋和 Eu 2＋，试用价电子构型解释这些离子的变价行为？ 2．美国哥伦比亚大学的科学家根据对沉积物中稀土元素钕（Nd ）的分析发现，北大西洋 和 太平洋海水中的 143Nd 和 144Nd 比例差异很明显，由此得出周围大陆的岩石中 143Nd 和 144Nd 含 量不同的结论。该结论在地理学上有什么意义？ 3．为什么镧系元素的氧化物 Ln 2O 3 不具有同 Al 2O 3 一样的酸性？ 4．金属在水溶液中的还原性强弱，在一定程度上取决于金属的升华能、电离能和气态金 属 离子的水合能三者之和。例如 25℃时： Eu （铕） Yb （镱） Lu （镥） 升华能＋电离能（kJ/mol ） 4236.9 4372.7 4362.6 水合能（kJ/mol ） 3623.1 3848.3 3844.3 根据上表所列数据，判断 3 种金属还原性的强弱顺序。 5．三氧化铀是一种两性氧化物，它在溶液中可以以 UO 2＋ 和 U 2O 72－形式存在，按要求写 出 UO 3 与强酸、强碱反应的离子方程式： （1）UO 3 表现酸性： （2）UO 3 表现碱性： 6．化学中经常会使用到类比的方法，镧系元素铕（Eu ）的电子结构为[Xe]4f 76s 2，有＋2、 ＋3 的氧化态，当用 Zn 、M g 还原 Eu 3＋（aq ）离子，可以得到 Eu 2＋（aq ）离子 （1）Eu 2＋（aq ）离子是否有颜色？为什么？ （2）EuSO 4 与 EuCO 3 是否易溶于水？ （3）Eu 2＋（aq ）能否与 EDTA 形成配离子，与 Eu 3＋相比有何不同？

稀土元素的化验测试方法探究

稀土元素的化验测试方法探究 发表时间：2018-05-22T16:04:01.773Z 来源：《基层建设》2018年第6期作者：蔡靓 [导读] 摘要：在化工业领域，稀土元素具有非常独特的光学、电磁性质，用途非常广泛。本文总结了自然界和实验过程常用的几种应对稀土元素化验测试。 中国煤炭地质总局一四七勘探队江苏省徐州市 221611 摘要：在化工业领域，稀土元素具有非常独特的光学、电磁性质，用途非常广泛。本文总结了自然界和实验过程常用的几种应对稀土元素化验测试。 关键字：稀土元素；化验；测试 1自然界稀土元素分馏分析方法 1.1岩矿中稀土元素分馏分析 为了更清楚示踪地球化学分馏作用和指示各类岩石的成因，常常在地质体REE含量分析数据基础上，通过计算得出一些参数和图示。目前在地球化学中常用的图示和REE组成参数有：REE组成模式图、表征REE组成的参数及异常指数。REE组成模式的图示方法有两类，均以选定一种参照物质，用其中REE含量对样品中相应REE含量进行标准化，即用样品中REE的含量除以参照物质中各REE含量；然后以原子序数和标准化数据分别为横纵坐标作图。A.增田和C.D.科里尔（MasudaCoryell）图解是最常用的一种表示REE组成模式的图解，该图解选择球粒陨石为参考物质。的优点是：能消除元素奇偶规律造成的REE丰度随原子序数增长的锯齿变化，能使样品中REE间的任何分离都清楚显示出来。另一种图示是以研究体系的一部分（可以是一种特殊岩石或矿物）作为参考物质，这种图示能清楚显示不同矿物间REE 分异程度。 表征REE组成的参数有：总稀土元素含量（∑REE）、轻重稀土比（LREE/HREE或者∑LREE/∑HREE）、（La/Yb）N、（La/Lu）N、（Ce/Yb）N、（La/Sm）N、（Gd/Lu）N（下标N为标准化）。其中（La/Yb）N、（La/Lu）N和（Ce/Yb）N均能反映LREE和HREE 的分异程度；（La/Sm）N和（Gd/Lu）N分别能对LREE和HREE内部分馏程度提供信息。吴成斌等利用∑REE和（La/Yb）N得出河南方城鱼池正长岩体总量较高，轻稀土元素强烈富集。异常指数主要有：δCe（Ce/Ce*）和δEu（Eu/Eu*），计算式见公式（1）和公式（2）。由于Ce3+在氧化条件下容易氧化为Ce4+而出现分异，Eu3+在还原条件下容易被还原为Eu2+而出现分异，故铈异常（δCe）和铀异常（δEu）能够很好的反应岩矿的沉积环境的氧化还原条件。 1.2地质变迁中稀土元素分馏分析 岩石的化学风化是元素地球化学循环中的重要过程，研究比较成熟。密度测量等容法和固定元素法是元素迁移评估常用的两种方法。没有在风化剖面外部发生沉积，且风化剖面没有发生膨胀和收缩，使用密度测量的等容法对评估元素迁移率是十分有用。但恒定体积的假定是难以明确证明，且处理具有不同程度硬度、相干性或孔隙度的岩石时，根据等体积方法的取样是非常麻烦的，即样品不相干可能干扰密度测量。固定元素法公式其主要应用于分析风化过程中REE的移动和重新分配，能测量相对于母岩中元素浓度的变化。因为所有元素在某种程度上都是可溶的，所以一些元素的不动行为的基本假设无效。然而，在地质背景下，风化剖面通常仅存在于短时间内，并且具有极低含水溶解度的组分将不会被显著移动。元素的比例不受其他成分的量（即去除）的变化的影响；因此，当应用于风化剖面的相关样品时，比率的变化特别有用。Nesbitt、Middelburg和Weijden等利用固定元素法选择Ti作为参比元素研究了花岗岩风化过程常微量元素分馏情况、Braun和Pagel等利用固定元素法选择钍（Th）作为参比元素研究了正长岩风化过程元素分馏情况。 1.3化学分析过程中稀土元素分馏分析 化学分析过程中的稀土元素分馏是普遍存在，但其原理复杂，目前研究甚少。REE理化性质存在差异：轻稀土元素离子比重稀土元素离子水解能力强，故LREE离子更容易随pH增高而形成沉淀；重稀土元素离子优于轻稀土元素离子与常见的阴离子（如：CO32-、HCO3-和F-等）形成配合物。根据实验目的建立合适的实验方法才能有效的减小稀土元素分馏对化学分析结果的干扰。陈琳莹等采用不同浓度醋酸、盐酸和硝酸在不同反应时间下检测碳酸盐矿物溶解情况及其稀土元素含量。对同一泥灰岩样品用2%和5%硝酸、5%盐酸和5%醋酸进行溶解，方解石均可完全溶解。少量溶解的粘土即会影响碳酸盐矿物中REE的测定，影响利用δCe示踪沉积环境氧化还原条件的准确性。由此得出，泥灰岩自生方解石的REE分析的理想条件为：0.5-1.0g样品，5%醋酸，反应1h。该条件对示踪沉积环境的δCe影响不大。 2感耦等离子体质谱技术实验 将实验用稀矿溶液采样后的细孔过滤和原子纤维光学离子膜分别等分为4份，用经标化的试管从其中任意一份试液中吸取4ML，加入3%亚硝酸，置于温度在45度左右的水分子溶液中。通过物理压迫技术，进行活性萃取，并用玻棒搅拌，将活性试剂进行分子粉碎。并再次使用物理压迫技术用1%硝酸稀活性液，将溶液稀释成含量小于78.6%高密度分子稀释液。取10ml高密度分子稀释溶液置于样品收集管中放置待测，测定前需要再进行一次震荡，并加入浓度为10.2%的亚硝酸盐进行提炼，最后在选定仪器工作条件下进行测定。取1份1/3空白微孔滤膜和样品滤膜分别加入，稀土矿标准实验工作液100μg/L，按上述分析步骤进行样品溶液的制备。稀元素空白回收率和样品回收率，除样本特殊情况外，均在95%～105%的范围内，满足分析的要求。将样品模均分成6等份，取其中份进行批次相同方法精密度测定。在测定的稀土矿金属元素中三次测定标准值之间的相对误差值均在0.25%到0.55%之间。由于微孔过滤波样品无法完全等分，同膜之间的样品量也不尽相同，所以真实结果应该优于测量结果。ICP-MS技术结果的干扰主要包括有序性干扰和无序性干扰两种。有序性干扰主要原因是质异序元素的有序重叠和测试过程中不规则分子体接头处形成的分子粒性干扰。无锡性干扰主要表现为，同质序元素无序重叠，其不规则分子随机匹配等分子序列。如Au酸化物对Eu的干扰就比较严重。因为在一般非序性基体中Au的含量比稀土元素要高。Au的酸化物和氢氧化物分别干扰Eu的两个非序性元素15Eu和13Eu。尤其当样品中Eu含量很低时，Au的酸化物干扰会更明显。在测量时选定的仪器条件下，当Au 浓度<4mg/L时，Au的干扰不重，可以进行计算。在样品中等插入以氢元素为吸附元素的氢氧水，混合稀土标准测试液，以对标准溶液的校正。 3结论 稀土元素的开发和利用对我国国民经济生产具有重要意义，因此利用感耦等离子体质谱技术（ICP—MS）准确测量稀土矿中的其他金属元素对稀土元素提纯具有重要意义。地表水体样品中稀土元素含量较少，稀土元素地球化学发展早期主要集中在对固体岩矿样品的研究上，对水体中REE的研究却起步较晚，数据较少，随着Gray等在等离子体质谱仪（ICP-MS）的基础上结合激光剥蚀的进样方法，开创了激

2017-2018高中化学竞赛辅导(试题、讲解及答案)--钛和稀土元素(word版附答案)

Eu （铕） 4236.9 3623.1 Yb （镱） 4372.7 3848.3 Lu （镥） 4362.6 3844.3 升华能＋电离能（kJ/mol ） 水合能（kJ/mol ） 2 元素化学 32：钛和稀土元素 （时间：2.5 小时 满分：100 分） 第一题（18 分）回答一组理论性问题 1．在绝大多数化合物中镧系元素是以＋3 价态存在的，但有时在少数几种离子型化合物中 也能发现 Ce 4＋和 Eu 2＋，试用价电子构型解释这些离子的变价行为？ 2．美国哥伦比亚大学的科学家根据对沉积物中稀土元素钕（Nd ）的分析发现，北大西洋 和 太平洋海水中的 143Nd 和 144Nd 比例差异很明显，由此得出周围大陆的岩石中 143Nd 和 144Nd 含 量不同的结论。该结论在地理学上有什么意义？ 4．金属在水溶液中的还原性强弱，在一定程度上取决于金属的升华能、电离能和气态金 属离子的水合能三者之和。例如 25℃时： 根据上表所列数据，判断 3 种金属还原性的强弱顺序。 5．三氧化铀是一种两性氧化物，它在溶液中可以以 UO 2＋ 出 UO 3 与强酸、强碱反应的离子方程式： 和 U 2O 7 2－形式存在，按要求写 6．化学中经常会使用到类比的方法，镧系元素铕（Eu ）的电子结构为[Xe]4f 76s 2 ，有＋2、 ＋3 的氧化态，当用 Zn 、Mg 还原 Eu 3＋（aq ）离子，可以得到 Eu 2＋（aq ）离子 （1）Eu 2＋（aq ）离子是否有颜色？为什么？ （3）Eu 2＋（aq ）能否与 EDTA 形成配离子，与 Eu 3＋ 相比有何不同？ 3．为什么镧系元素的氧化物 Ln 2O 3 不具有同 Al 2O 3 一样的酸性？ （1）UO 3 表现酸性： （2）UO 3 表现碱性： （2）EuSO 4 与 EuCO 3 是否易溶于水？

稀土的性质及用途

立志当早，存高远 稀土的性质及用途 稀土元素系典型的金属元素，其金属活泼性仅次于碱金属和碱土金属。稀土元素的电子层结构和核结构决定了稀土元素及其化合物的性质，而稀土的许多独特性质，又决定着它们的应用。有关稀土的结构与性质的关系示于下表。经历了60 多年的开发，因提取工艺复杂，产品价格昂贵，发展速度缓慢，消费量也不大。20 世纪50 年代以后，稀土分离技术得到了迅速的发展，近代的离子交换法、溶剂萃取法取代了经典的分级结晶、分步沉淀法，并在工业生产中获得各种较纯的单一稀土产品，从而为稀土的应用奠定了基础。近十年，稀土广泛用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、新材料领域。 在冶金工业方面：稀土金属或氧化物、硅化物加入钢中，能起到精练、脱硫、中和低熔点有害质的作用，并可以改善钢的加工性能；稀土铁合金、稀土硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁，由于这种球墨铸铁特别适用于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车、拖拉机，柴油机等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝、铜、锌、镍等有色合金中，可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能。 在石油化工方面：用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高、选择性好，抗重金属中毒能力强的优点，因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化裂化过程；在合成氨生产过程中，用少量的硝酸稀土为助催化剂，其处理气特比镍铝催化剂大1.5 倍；在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中，采用环烷酸稀土－三异丁基铝型催化剂，所获得的产品性能优良，具有设备挂胶少，运转稳定，后处理工序短等优点；复合稀土氧化物还可以用作内燃机尾气净化催化剂，环烷酸铈还可用作油漆催干剂等。 在玻璃陶瓷方面：稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿，可作为抛光粉广

初三化学 练习题及答案

初三化学物质构成的奥秘精选练习题及答案 一、选择题 1．淀粉溶液遇碘变蓝色。实验表明，无论是固体碘还是碘蒸气，均能使淀粉溶液变蓝色。这一现象说明( ) A．同种分子质量相等B．同种分子体积相等C．同种分子性质相同D．同种分子运动速度相同 2．保持氢气化学性质的粒子是( ) A．H B．H2 O C．H2D．2 H 3．下列关于NaNO2、Na2O2、SO2、O2等四种物质的组成的叙述中正确的是( ) A．都含有氧气B．都含有氧元素C．都含有氧分子D．都含有2个氧原子 4．下列说法正确的是（） A．净化后的空气是纯净物 B．氧气的质量占空气质量的21％ C．空气是几种单质和几种化合物组成的混合物 D．空气是几种元素组成的混合物 5.某药品说明书中标有:本品每克含碘150毫克、镁65毫克、锌1.5毫克、锰1毫克。这里的碘、镁、锌、锰是指 ( ) A．原子B．元素C．分子D．离子 6．以下生活、学习经验，不能说明分子间有空隙的是（） A．打气筒能将气体压缩 B．酒精和水混合后，总体积变小 C．物体有热胀冷缩的现象 D．海绵能吸水 7．元素在自然界里分布并不均匀，如智利富藏铜矿，澳大利亚多铁矿，山东的黄金储量居我国首位，但从整个的地壳含量的多少分析，最丰富的金属元素是( ) A．Si B．Fe C．O D．AL 8．物质A里只含有6×1023个分子，在这些分子里共含有12×1023个原子，那么A物质一定是 ( ) A．单质 B．纯净物 C．混合物 D．不能断定 9.原子R核外有26个电子，核内有30个中子，它的质子数为______，相对原子质量约为_________. 某些花岗岩石材中含有放射性元素氡。一种氡原子的质子数为86，中子数为136，这种氡原子核外电子数为( ) A.50 B.86 C.136 D.222 10.有两种不同的铀原子，一种原子核内有92 个质子和143 个中子，另一种原子核内有92个质子和146 个中子，则它们不相等的是 A.原子的质量 B.核电荷数 C.核内质子数 D.核外电子数 11.下列关于分子、原子、离子的说法，正确的是 A.原子是微小的实心球体，可以再分 B.单个SO2分子有刺激性气味 C.纯净的氢气在氧气中完全燃烧后，生成的物质是由同一种粒子构成的 D.离子是原子失去电子后生成的粒子 12．(10年北京中考)压瘪的乒乓球放入热水中重新鼓起，是因为球内的气体分子( ) A．体积增大B．质量增大C．间隔增大D．个数增多 13．生活中的下列现象，用分子的相关知识加以解释，其中不正确的是( ) A．室内插花，满室飘香，说明分子不断地运动B．热胀冷缩，说明分子大小随温度而改变 C．10 mL酒精和10 mL水混合后，体积小于20 mL，说明分子之间有间隔 D．湿衣服放在火炉旁，干得较快，说明分子运动速率随温度升高而增大 14．(09年莆田中考)中国科学院院士徐光宪研究稀土理论，荣获2008年度国家最高科技奖。下图是稀土元素钇在元素周期表中的相关信息，下列说法错误的是( ) A．钇元素的原子序数为39 B．钇元素属于非金属元素C．钇元素的元素符号为Y D．钇元素的相对原子质量为88.9l 15.意大利科学家最近合成子一种新型氧分子，其化学式为O4。对其说法正确的是 A.O4是一种化合物 B.O4是由O2组成的混合物 C.O4是一种单质 D.一个O4分子是由两个O2分子构成的 16.氯原子与氟原子在结构上的相同点是 A.核电荷数 B.电子层数 C.核内质子数 D.最外层电子数

地球化学稀土元素配分分析

地球化学稀土元素配分分 析 Final revision by standardization team on December 10, 2020.

《地球化学》实习测验 REE图表处理及参数计算 一、实习目的 1、掌握稀土元素组成模式图的制作方法。 2、掌握表征稀土元素组成的基本参数。 3、培养独立查阅文献及处理数据的能力。 二、基本原理 1、稀土元素组成模式图 1、原子序数为横坐标 2、标准化数据为纵坐标 3、对数刻度 2、表征稀土元素组成的基本参数 3、稀土总量 4、轻重稀土比值 5、轻稀土分异指数 6、重稀土分异指数 7、铕、铈异常 三、实习测验内容 1、绘制各类侵入岩的稀土元素组成模式图； 2、计算各类侵入岩稀土元素组成的基本参数； 3、对已绘制的图表和计算出的数据进行解释。 4、在以上实习内容掌握之后，自行查阅文献一篇，并进行以上3项操作。 四、实习测验步骤 1、根据查阅文献数据，找到自己想要的数据 表1 蒙库铁矿床岩石、矿石、矿物稀土元素成分分析（ppm） 2、选出自己要的数据建立表格 表2 稀土元素组成模式图（ppm） 3、对数据进行球粒陨石标准化 表3球粒陨石标准化后稀土元素组成模式图(ppm) 图1 蒙库铁矿床稀土元素配分图 5、计算稀土元素基本参数

表4 表征稀土元素组成的基本参数 6、数据及图表的解析 （1）绿帘石：∑REE=，表明稀土元素含量较高；LR/HR=，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=，(Gd/Lu)N=，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。Eu异常值=，为强正异常；Ce异常值=，表明Ce基本无异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。 （2）磁铁矿矿石：∑REE=，表明稀土元素含量较低；LR/HR=，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=， (Gd/Lu)N=，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。Eu异常值=，为强正异常；Ce异常值=，位弱Ce异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，图像具有左陡右缓特点，Eu正异常明显特征。 （3）块状黄铁矿：∑REE=225ppm，表明稀土元素含量较高；LR/HR=，表明轻重稀土元素间发生了较大的分异，轻稀土元素相对富集；(La/Sm)N=，(Gd/Lu)N=，显示轻重稀土元素内部都发生了分异作用，轻稀土元素分异更明显。Eu异常值=，为强正异常；Ce异常值=，为Ce弱异常；稀土元素配分模式为轻稀土富集，重稀土相对亏损的右倾型，Eu正异常明显特征。 五、结论 1、绿帘石、磁铁矿矿石、块状黄铁矿的配分模式具有相似性，均为右倾型，正Eu 异常，富集轻稀土元素。差别在于（1）稀土元素含量，绿帘石和块状黄铁矿具有较丰

硅酸钇镥晶体回收料中稀土总量、十五种稀土元素配分量的测定

XB/T XXX—201X 附录A （规范性） 硅酸钇镥晶体回收料中稀土总量的测定 A.1方法原理 试样经酸分解后，氨水沉淀稀土，以分离钙、镁等。以盐酸溶解稀土，在pH1.8～2的条件下用草酸沉淀稀土，以分离铁等。于950℃将草酸稀土灼烧成氧化物，称其质量。用ICP-OES法测定滤液中残留稀土量，补正结果。硅酸钇镥中稀土总量等于灼烧后氧化物重量与滤液中稀土含量之和。 A.2试剂 除非另有说明，在分析中仅使用确认为分析纯的试剂和蒸馏水或去离子水或相当纯度的水。 A.2.1高氯酸（ρ1.67g/mL）。 A.2.2过氧化氢（30%）。 A.2.3盐酸（1+1）。 A.2.4盐酸（2+98） A.2.5硝酸（1+1）。 A.2.6氨水（1+1）。 A.2.7草酸溶液（50g/L）。 A.2.8氯化铵-氨水洗液：100mL水中含2g氯化铵和2mL氨水。 A.2.9草酸洗液（2g/L）。 A.2.10盐酸洗液：100mL水中含2mL盐酸（A.2.3）。 A.2.11精密pH试纸（0.5～5.0）。 A.2.12甲酚红溶液（2g/L），50%乙醇溶液。 A.2.13氧化镥标准贮存溶液：准确称取0.1000g经950℃灼烧1h的氧化镥[w（Lu2O3/REO）≥99.99%;w(REO）≥99.5%]置于100mL烧杯中，加少量水湿润，加入5mL盐酸（A.2.3），低温加热至溶解完全，冷却至室温，移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀。此溶液1mL含1mg氧化镥。 A.2.14移取10.00mL氧化镥标准贮存溶液（A.2.13）于100mL容量瓶中，用盐酸（A.2.4）稀释至刻度，摇匀。此1mL溶液含氧化镥100μg。 A.3仪器设备 A.3.1分析天平感量0.1mg。 A.3.2高温炉温度>950℃。 A.4试样 A.4.1粉料直接称量。 A.4.2晶块料先于球磨机粉碎成粉末后称量。

第 章稀土元素 习题答案

第九章稀土元素 【习题答案】 9.1 什么叫内过渡元素？什么叫镧系元素？什么叫稀土元素？ 解：内过渡元素：指镧系和锕系元素，位于f区，也称为内过渡元素。 镧系元素：从57号元素镧到第71号元素镥，共15种元素，用Ln表示。 稀土元素：是15个镧系元素加上钪（Sc）和钇（Y），共计17个元素。 9.2 从稀土元素的发现史，你能得到何种启示？ 解：请阅读“9.1.1 稀土元素的发现”一节的内容，体会科学研究的精神。 9.3 稀土元素在地壳中的丰度如何？主要的稀土矿物有哪些？世界和我国的稀土矿藏分布 情况如何？ 解：稀土元素在地壳中的丰度如下表所示： 元素名称Sc Y La Ce Pr Nd Pm Sm 丰度/g·t－1 5 28.1 18.3 64.1 5.53 23.9 4.5×10－20 6.47 元素名称Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu 丰度/g·t－1 1.06 6.36 0.91 4.47 1.15 2.47 0.20 2.66 0.75 主要的稀土矿物有独居石、氟碳铈矿、磷酸钇矿等。 我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。已在18个省市发现蕴藏各类稀土矿，储量占世界已探明稀土矿藏的55％左右。南方 以重稀土为主，内蒙古以轻稀土为主。在内蒙古包头市北边白云鄂博，称为“世界稀土之都”， 储量占全国储量70％以上。国外稀土资源集中在美国、印度、巴西、澳大利亚和俄罗斯等国。 9.4 如何从稀土矿物中提取稀土元素？ 解：从稀土矿物中提取稀土元素主要包括三个阶段： （1）精矿的分解：利用化学试剂与精矿作用使稀土元素富集在溶液或沉淀中，与伴生元 素分离开来。方法可分为干法和湿法。 （2）化合物的分离与纯化：从混合稀土氧化物或混合稀土盐中分离出单一的稀土元素。 方法有分级结晶法、分级沉淀法、选择性氧化还原法、离子交换法、溶剂萃取法等。 （3）稀土金属的制备：通常采用熔融盐电解和热还原法。

稀土化学(专业课)

1.正三价是镧系元素的特征氧化态，每一个镧系元素都具有稳定的（）。 正确答案：B.三价氧化态 4.（）是属于三价镧系离子基态的量子数J随原子序Z来变化的。 正确答案：C.奇偶变化 5.镧系离子基态光谱项的轨道量子数L随着4F电子数N的变化是属于（）。 正确答案：B.周期变化 7.由于化学性质取决于外层的价电子，稀土的特征价态是（）。 正确答案：B.三态 多选题 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 1.在自然界中（）六种金属共生，分离相当困难。 正确答案：A.锆与铪 B.铌与钽 C.铂系 D.以上都是 2.镧系收缩与钇在镧系中的位置有（）。 正确答案：A.原子半径和三价离子半径随原子序的变化属转折变化，发生Gd转折 B.由于镧系收缩，使Th4+,U4+的离子半径类似于镧系离子而伴生于矿物中，使稀土矿物常带有放射性 C.由于三价镧系离子半径类似于Ca2+,Sr2+等二价碱土离子 D.以上都是 3.镧系元素周期系中原子序数为57-71的15种化学元素统称（）等都是稀土元素的成员。 正确答案：A.镧系 B.镱 C.饵 D.镨 4.当高自旋与低自旋的一个4f电子跃迁至5b轨道发生f-d跃迁时，可能出现哪几种情况（）。 正确答案：A.高自旋（HS）的f-d跃迁 D.低自旋（LS）的f-d跃迁 5.4F电子填充数目N与三价离子数（）及基态光谱项2S+1LJ随原子序的变化规律。 正确答案：A.L B.S C.J 6.镧系心中随原子序变化的几种类型（）。 正确答案：A.转折变化 B.四分族变化 C.周期变化 D.以上都是 判断题 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 6.三价镧系离子光谱的位移和劈裂受环境的影响比较大。 正确答案：错

初三化学物质构成的奥秘精选练习题及答案汇编

物质构成的奥秘测试题（一） 一、选择题（36分） 1．淀粉溶液遇碘变蓝色。实验表明，无论是固体碘还是碘蒸气，均能使淀粉溶液变蓝色。这一现象说明 ( ) A．同种分子质量相等 B．同种分子体积相等 C．同种分子性质相同 D．同种分子运动速度相同 2．保持氢气化学性质的粒子是 ( ) A．H B．H2 O C．H2 D．2 H 3．下列关于NaNO2、Na2O2、SO2、O2等四种物质的组成的叙述中正确的是 ( ) A．都含有氧气 B．都含有氧元素C．都含有氧分子 D．都含有2个氧原子 4.某药品说明书中标有:本品每克含碘150毫克、镁65毫克、锌1.5毫克、锰1毫克。这里的碘、镁、锌、锰是指 ( ) A．原子 B．元素 C．分子 D．离子 5．以下生活、学习经验，不能说明分子间有空隙的是（） A．打气筒能将气体压缩B．酒精和水混合后，总体积变小 C．物体有热胀冷缩的现象D．海绵能吸水 6.某些花岗岩石材中含有放射性元素氡。一种氡原子的质子数为86，中子数为136，这种氡原子核外电子数为( ) A.50 B.86 C.136 D.222 7.有两种不同的铀原子，一种原子核内有 92 个质子和 143 个中子，另一种原子核内有 92个质子和 146 个中子，则它们不相等的是( ) A.原子的质量 B.核电荷数 C.核内质子数 D.核外电子数 8.下列关于分子、原子、离子的说法，正确的是( ) A.原子是微小的实心球体，可以再分 B.单个SO2分子有刺激性气味 C.纯净的氢气在氧气中完全燃烧后，生成的物质是由同一种粒子构成的 D.离子是原子失去电子后生成的粒子9．压瘪的乒乓球放入热水中重新鼓起，是因为球内的气体分子 ( ) A．体积增大 B．质量增大 C．间隔增大 D．个数增多 10．生活中的下列现象，用分子的相关知识加以解释，其中不正确的是 ( ) A．室内插花，满室飘香，说明分子不断地运动 B．热胀冷缩，说明分子大小随温度而改变 C．10 mL酒精和10 mL水混合后，体积小于20 mL，说明分子之间有间隔 D．湿衣服放在火炉旁，干得较快，说明分子运动速率随温度升高而增大 11．中国科学院院士徐光宪研究稀土理论，荣获2008年度国家最高科技奖。下图是稀土元素钇在元素周期表中的相关信息，下列说法错误的是 ( ) A．钇元素的原子序数为39 B．钇元素属于非金属元素 C．钇元素的元素符号为Y D．钇元素的相对原子质量为88.9l 12.氯原子与氟原子在结构上的相同点是( ) A.核电荷数 B.电子层数 C.核内质子数 D.最外层电子数 13.我国著名化学家张青莲教授与另一位科学家合作，测定了铟（In）元素的相对原子质量新值。铟元素的核电荷数为 49，相对原子质量为 115。铟原子的核外电子数为( ) A.115 B.49 C.66 D.164 14.下列各组粒子中，核外电子数不相等的是( )

稀土元素的发现、种类和用途

稀土元素的发现、种类和用途稀土一词是历史遗留下来的名称。稀土元素是从18世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。这些稀土元素的发现，从1794年芬兰人加多林(J.Gadolin)分离出钇到1947年美国人马林斯基(J.A.Marinsky)等制得钷，历时150多年。其中大部分稀土元素是欧洲的一些矿物学家、化学家、冶金学家等发现制取的。钷是美国人马林斯基、格兰德宁(L.E.Glendenin)和科列尔(C.D.Coryell)用离子交换分离，在铀裂变产物的稀土元素中获得的。过去认为自然界中不存在钷，直到1965年，芬兰一家磷酸盐工厂在处理磷灰石时发现了痕量的钷。 1.稀土种类 镧系元素：镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)共15种元素。 与镧系的15个元素密切相关的：钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth）。简称稀土（RE或R）。 2.稀土分类 (1)轻稀土（又称铈组）：镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆 (2)重稀土（又称钇组）：铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇 铈组与钇组之别，是因为矿物经分离得到的稀土混合物中，常以铈或钇比例多的而得名。 也有的根据稀土元素物理化学性质的相似性和差异性，除钪之外(有的将钪划归稀散元素)，划分成三组： (1)除钪之外(有的将钪划归稀散元素) (2)轻稀土组：为镧、铈、镨、钕、钷； (3)中稀土组：钐、铕、钆、铽、镝； (4)重稀土组：钬、铒、铥、镱、镥、钇。

稀土元素分配型式及地球化学参数的计算

一、实习目的 由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径及化合价的相似性，导致它们在自然界中常常紧密共生在一起。因镧系收缩的缘故，使得稀土元素的离子半径从La→Lu逐渐减小，于是在岩浆过程中，这些元素在固相和液相间的分配呈现出明显的规律性变化。Ce和Eu在自然界具有变价（Ce4+、Eu2+）的特征，Ce 和Eu的相对富集与亏损程度往往反映了特殊的地质背景。 本次实习要求掌握稀土元素的计算和作图方法，理解稀土元素的富集程度、分馏程度的地质意义，掌握Eu的亏损与富集的地质背景。 二、实习内容 某地区的岩浆岩种类极为发育（表1—１和表1—２），请画出各岩类的稀土配分曲线图、结合稀土元素参数进行地质过程分析。两种方法所得到的稀土元素参数 表1—1 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6） 注：１－橄榄苏长岩，２－钾长花岗岩，３－H型花岗岩，４－A型花岗岩，５－石英闪长岩(M型花岗岩)。稀土元素由某单位等离子光谱方法分析。 表1—2 岩浆岩稀土元素成分表（×10-6） 注：表中数据由中子活化方法分析

一、基本原理 稀土元素通常指的是镧系元素的(La 、Ce 、Pr 、Nd 、Pm 、Sm 、Eu 、Gd 、Tb 、Dy 、Ho 、Er 、Tm 、Yb 、Lu ，其中Pm 在自然界无天然同位素)，由于稀土元素的原子结构、原子半径、离子半径（RE 3+变化于0.86?—1.14?）及化合价的相似性使得它们在自然界往往紧密共生。因镧系收缩造成稀土元素的离子半径从La →Lu 逐渐减小，Ce 和Eu 在自然界具有变价（Ce 4+、Eu 2+）的特征，以及介质（岩石、土壤、矿物等）的不同而引起稀土元素在自然界的分离。 为便于研究稀土元素在某介质中的分配型式，必须排除“偶数规则”的影响，最常用的方法是利用球粒陨石丰度值对稀土元素进行标准化。 这里向大家推荐W.V .Boynton(1984)提出的球粒陨石丰度值（×10-6）： La 0.31；Ce 0.808；Pr 0.122；Nd 0.6；Sm 0.195；Eu 0.0735；Gd 0.259；Tb 0.047；Dy 0.322；Ho 0.0718；Er 0.21；Tm 0.0324；Yb 0.209；Lu 0.0322。 1.计算球粒陨石标准化有关的稀土元素地球化学参数 N RE RE RE = 式中 RE ——某稀土元素的丰度； RE N ——某稀土元素轻球粒陨石标准化以后的丰度； RE 0——某稀土元素的球粒陨石丰度值。 )Pr (La 2 1Ce *Ce Ce Ce N N N N +==δN N N Pr La 2Ce += 式中：Ce δ——铈异常系数； Ce*——铈的理想值。 )Gd (Sm 2 1Eu *Eu Eu Eu N N N N +==δN N N Gd Sm 2Eu += Eu δ——铕异常系数；Eu*——铕的理想值。