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釹
(化學元素)
鎖定
釹發現歷史
釹發現人
馮·韋爾塞巴赫
釹發現年代
1885年
釹發現過程
1839年瑞典人莫桑得爾(C.G.Mosander)發現了鑭和鐠釹混合物(didymium)。
這之後,各國化學家特別注意從已發現的稀土元素去分離新的元素。
1885年奧地利人韋爾塞巴赫(A.V.Welsbach)從莫桑得爾認為是“新元素”的鐠釹混合物中發現了鐠和釹。其中一種被命名為neodidymium,後來被簡化為neodymium,元素符號Nd,就是釹元素。
釹、鐠、釓、釤都是從當時被認為是一種稀土元素didymium中分離出來的。由於它們的發現,didymium不再被保留。而正是它們的發現打開了發現稀土元素的第三道大門,是發現稀土元素的第三階段。但這僅是完成了第三階段的一半工作。確切的將應該是打開了鈰的大門或完成了鈰的分離,另一半就將是打開釔的大門或是完成釔的分離。
釹理化性質
釹物理性質
單質密度 | 7.007g/cm3 |
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單質熔點 | 1024℃ |
單質沸點 | 3074℃ |
體積彈性模量 | 31.8Gpa |
原子化焓 | 322kJ/mol |
熱容 | 27.45J/(mol·K) |
導電性 | 0.0157×106/(cm·Ω) |
導熱係數 | 16.5W/(m·K) |
熔化熱 | 7.140kJ/mol |
汽化熱 | 273.0kJ/mol |
原子體積 | 20.6cm3/mol |
元素在宇宙中的含量 | 0.01ppm |
元素在太陽中的含量 | 0.003ppm |
地殼中含量 | 38ppm |
原子量 | 144.242 |
晶體結構 | 晶胞為六方晶胞 |
電負性 | 1.14(鮑林標度) |
外圍電子排布 | 4f46s2 |
核外電子排布 | 2,8,18,22,8,2 |
電子層 | K-L-M-N-O-P |
質子數 | 60 |
電子數 | 60 |
原子核虧損質量 | 0.95808u |
晶胞參數 | a=365.8pm;b=365.8pm;c=1179.9pm;α=90°;β=90°;γ=120° |
聲音在其中的傳播速率 | 2330m/s |
電離能(kJ/mol) | M - M+ 529.6 |
M+ - M2+ 1035 | |
M2+ - M3+ 2130 | |
M3+ - M4+ 3899 |
因為釹離子的吸收譜線比較特殊,在不同光源下有不同顏色,熒光燈下從(左到右的是硫酸釹,硝酸釹和氯化釹)
熒光燈下從(左到右的是硫酸釹,硝酸釹和氯化釹) | 節能燈下(順序同上) | 正常日光下(順序同上) |
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釹化學性質
- 釹與空氣的反應
- 釹與水的反應
- 釹與鹵素單質的反應
釹化合物
氧化釹,Nd2O3,分子量336.40,為淡紫色固體粉末,易受潮、吸收空氣中二氧化碳,不溶於水,能溶於無機酸。相對密度7.24。熔點約1900℃,在空氣中加熱能部分生成釹的高價氧化物
[1]
。用於製取永磁材料、玻璃、陶瓷的着色劑和激光材料。在鎂或鋁合金中添加1.5%~2.5%納米氧化釹,可提高合金的高温性能、氣密性和耐腐蝕性,廣泛用作航空航天材料。另外,摻納米氧化釹的納米氧化釔鋁石榴石產生短波激光束,在工業上廣泛用於厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在醫療上,摻納米氧化釹的納米氧化釔鋁石榴石激光器代替手術刀用於摘除手術或消毒創傷口。納米氧化釹也用於玻璃和陶瓷材料的着色以及橡膠製品和添加劑。
釹製備方法
把釹同其他元素分離,並得到純淨的金屬釹比較困難。這在很大程度上取決於它在自然界中的存在形式。在自然界中有多種稀土礦,其中以磷釔礦、獨居石和氟碳鈰礦最為重要;前兩種礦物都是正磷酸鹽礦LnPO₄(Ln表示除非常稀少的鉕以外所有鑭系元素組成的集合),而氟碳鈰礦則是由氟化物和碳酸鹽形成的複鹽礦LnCO₃F。原子序數為偶數的鑭系元素比較常見。上述礦物中最常見的鑭系元素主要依次為鈰、鑭、釹和鐠,獨居石中還含有釷(錒系元素)和釔。釷及其衰變產物有放射性,這使得它變得更加難以處理。
[5]
釹主要用途
釹元素憑藉其在稀土領域中的獨特地位,多年來成為市場關注的熱點。金屬釹的最大用户是釹鐵硼永磁材料。釹鐵硼永磁體的問世,為稀土高科技領域注入了新的生機與活力。釹鐵硼磁體磁能積高,被稱作當代“永磁之王”,以其優異的性能廣泛用於電子、機械等行業。阿爾法磁譜儀的研製成功,標誌着我國釹鐵硼磁體的各項磁性能已跨入世界一流水平。釹還應用於有色金屬材料。在鎂或鋁合金中添加1.5-2.5%釹,可提高合金的高温性能、氣密性和耐腐蝕性,廣泛用作航空航天材料。另外,摻釹的釔鋁石榴石產生短波激光束,在工業上廣泛用於厚度在10mm以下薄型材料的焊接和切削。在醫療上,摻釹釔鋁石榴石激光器代替手術刀用於摘除手術或消毒創傷口。釹也用於玻璃和陶瓷材料的着色以及橡膠製品的添加劑。隨着科學技術的發展,稀土科技領域的拓展和延伸,釹元素將會有更廣闊的利用空間。
釹安全信息
釹保護措施
- 參考資料
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- 1. 王箴. 化工詞典[M]. 化學工業出版社, 2000.
- 2. 曉哲. 稀土元素釹及其應用[J]. 稀土信息, 2005(4):31-32.
- 3. 釹 .化源網[引用日期2022-11-08]
- 4. 受權發佈丨稀土管理條例 .新華網.2024-07-02
- 5. 佘煊彥、袁婉清.化學元素知識精編.北京:化學工業出版社,2022.07:138-140.