镥

镥 - 概述

镥為銀白色金屬，是稀土元素中最硬和最致密的金屬;熔點1663°C，沸點3395°C，密度9.8404。镥在空氣中比較穩定;氧化镥為無色晶體，溶于酸生成相應的無色鹽。镥主要用于研究工作，其它用途很少。質軟。溶于稀酸，能與水緩慢作用。鹽類無色，氧化物白色。天然存在的同位素有：175Lu和半衰期為2.1×1010年的β發射體176Lu。自然界儲量極少，價格較貴，由氟化镥LuF3•2H2O用鈣還原而制得，用于原子能工業。

镥 - 綜合性質

元素名稱：镥

元素原子量：175.0

體積彈性模量：Gpa：47.6

原子化焓：kJ /mol @25℃：98

熱容：J /(mol• K)：6.86

導電性：10^6/(cm •Ω )：0.0185

導熱系數：W/(m•K)：6.4

熔化熱:(千焦/摩爾)：18.60

汽化熱:(千焦/摩爾)：355.90

原子體積:(立方厘米/摩爾)：17.78

元素在宇宙中的含量:(ppm)：0.00001

元素在太陽中的含量:(ppm)：0.001

元素在海水中的含量:(ppm)：大西洋表面 0.00000014

氧化態：Main Lu+3

Other

地殼中含量：(ppm)：0.51

晶體結構：晶胞為六方晶胞。

晶胞參數：

a = 350.31 pm

b = 350.31 pm

c = 555.09 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

維氏硬度：1160MPa

電離能 (kJ /mol)

M - M+ 523.5

M+ - M2+ 1340

M2+ - M3+ 2022

M3+ - M4+ 4360

相對原子質量：174.96

常見化合價： +3

電負性： 1

外圍電子排布：4f14 5d1 6s2

核外電子排布： 2,8,18,32,9,2

同位素及放射線：Lu-172[6.7d] Lu-173[1.37y] Lu-174[3.3y]s *Lu-175 Lu-176(放 β[3.6E10y]) Lu-177[6.68d]

電子親合和能：0 KJ•mol-1

第一電離能：523.5 KJ•mol-1

第二電離能： 1340 KJ•mol-1

第三電離能： 0 KJ•mol-1

單質密度： 9.85 g/cm3

單質熔點： 1656.0 ℃

單質沸點： 3315.0 ℃

原子半徑： 2.25 埃

離子半徑： 0.98(+3) 埃

共價半徑： 1.56 埃

镥 - 發現

發現人：烏爾班(G.Urbain) 發現年代：1906年

發現過程：1906年由烏爾班(G.Urbain)發現的。

稀土元素的發現從18世紀末到20世紀初，經歷了100多年，發現了數十個，但只肯定了其中的十幾個。镥是20世紀初發現并肯定的稀土元素。這是1907年法國化學家烏爾班從鐿中分離出來的。镥的拉丁名稱來自法國巴黎的古名，是烏爾班的出生地。镥和另一個稀土元素銪的發現就完成了自然界中存在的所有稀土元素的發現。它們倆的發現可以認為是打開了稀土元素發現的第四座大門，完成了稀土元素發現的第四階段。

镥 - 研究過程

镥是稀土金屬之一。稀土是歷史遺留的名稱，從18世紀末葉開始被陸續發現。當時人們慣于把不溶于水的固體氧化物稱作土，例如把氧化鋁叫做陶土，氧化鎂叫苦土。稀土是以氧化物狀態分離出來，很稀少，因而得名稀土，稀土元素的原子序數是21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。它們的化學性質很相似，這是由于核外電子結構特點所決定的。它們一般均生成三價化合物。鈧的化

學性質與其它稀土差別明顯，一般稀土礦物中不含鈧。钷是從鈾反應堆裂變產物中獲得，放射性元素147Pm半衰期2.7年。過去認為钷在自然界中不存在，直到1965年，荷蘭的一個磷酸鹽工廠在處理磷灰石中，才發現了钷的痕量成分。

因此中國1968年將钷劃入64種有色金屬之外。 1787年瑞典人阿累尼斯(C.A.Arrhenius)在斯德哥爾摩(Stockholm)附近的伊特比(Ytterby)小鎮上尋得了一塊不尋常的黑色礦石，1794年芬蘭化學家加多林(J.Gadolin)研究了這種礦石，從其中分離出一種新物質，三年后(1797年)，瑞典人愛克伯格(A.G.Ekeberg)證實了這一發現，并以發現地名給新的物質命名為Ytteia(釔土)。后來為了紀念加多林，稱這種礦石為Gadolinite(加多林礦，即硅鈹釔礦)。 1803年德國化學家克拉普羅茲(M.H.Klaproth)和瑞典化學家柏齊力阿斯(J.J.Berzelius)及希生格爾(W.Hisinger)同時分別從另一礦石(鈰硅礦)中發現了另一種新的物質---鈰土(Ceria)。1839年瑞典人莫桑得爾(C.G.Mosander)發現了鑭和鐠釹混合物(didymium)。

1885年奧地利人威斯巴克(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。1879年法國人布瓦普德朗(L.D.Boisbauder)發現了釤。1901年法國人德馬爾賽(E.A.Demarcay)發現了銪。1880年瑞士馬利納克(J.C.G.De Marignac)發現了釓。1843年莫桑得爾發現了鋱和鉺。1886年布瓦普德朗發現了鏑。1879年瑞典人克利夫(P.T.Cleve)發現了鈥和銩。1974年美國人馬瑞斯克(J.A.Marisky)等從鈾裂產物中得到钷。1879年瑞典人尼爾松(L.F.Nilson)發現了鈧。從1794年加多林分離出釔土至1947年制得钷，歷時150多年。

镥 - 性質

镥的稀土金屬是光澤介于銀和鐵之間。雜質含量對它們的性質影響很大，因而載于文獻中物理性質常有明顯差異。鑭在6°K時是超導體。大多數稀土金屬呈現順磁性，釓在0℃時比鐵具有更強的鐵磁性。鋱、鏑、鈥、鉺等在低溫下也呈現鐵磁性。鑭、鈰的低熔點和釤、銪、鐿的高蒸氣壓表

現出稀土金屬的物理性質有極大差異。釤、銪、釓的熱中子吸收截面比廣泛用于核反應堆控制材料的鎘、硼還大。稀土金屬具有可塑性，以釤和意為最好。除鐿外，釔組稀土較鈰組稀土具有更高的硬度。

稀土金屬的化學活性很強。當和氧作用時，生成穩定性很高的R2O3型氧化物(R表示稀土金屬)。鈰、鐠、鋱還生成CeO2、Pr6O11、TbO2型氧化物。它們的標準生成熱和標準自由焓負值比鈣、鋁、鎂氧化物的值還大。稀土氧化物的熔點在2000℃以上，銪的原子半徑最大，性質最活潑，在室溫下暴露于空氣中立即失去光澤，很快氧化成粉末。鑭、鈰是、鐠、釹也易于氧化，在表面生成氧化物薄膜。金屬釔、釓、镥的抗腐蝕性強，能較長時間地保持其金屬光澤。稀土金屬能以不同速率與水反應。銪與冷水劇烈反應釋放出氫。鈰組稀土金屬在室溫下與水反應緩慢，溫度增高則反應加快。釔組稀土金屬則較為穩定。稀土金屬在高溫下與鹵素反應生成+2、+3、+4價的鹵化物。無水鹵化物吸水性很強，很容易水解生成ROX(X表示鹵素)型鹵氧化合物。稀土金屬還能和硼、碳、硫、氫、氮反應生成相應的化合物。

镥 - 資源

目前世界上已知的稀土礦物及含有稀土元素的礦物有250多種，稀土元素含量較高的礦物有60多種，有工業價值的不到10種。中國稀土資源極其豐富，其特點可概括為：儲量大、品種全、有價值的元素含量高、分布廣。中國稀土的工業儲量(按氧化物計)是國外稀土工業儲量的2.2倍。國外稀土資源集中在美國、印度、巴西、澳大利亞和蘇聯等國，工業儲量(按氧化物計)為701.11萬噸。

镥 - 用途

稀土金屬及其合金在煉鋼中起脫氧脫硫作用，能使兩者的含量降低到0.001%以下，并改變夾雜物的形態，細化晶粒，從而改善鋼的加工性能，提高強度、韌性、耐腐蝕性和抗氧化性等。稀土金屬及其合金用于制造球墨鑄鐵、高強灰鑄鐵和蠕墨鑄鐵，能改變鑄鐵中石墨的形態，改善鑄造工藝，提高鑄鐵的機械性能。在青銅和黃銅冶煉中添加少量的稀土金屬能提高合金的強度、延伸率、耐熱性和導電性

。在鑄造鋁硅合金中添加1%-1.5%的稀土金屬，可以提高高溫強度。在鋁合金導線中添加稀土金屬，能提高抗張強度和耐腐蝕性。Fe-Cr-Al電熱合金中添加0.3%的稀土金屬，能提高抗氧化能力，增加電阻率和高溫強度。在鈦及其合金中添加稀土金屬能細化晶粒，降低蠕變率，改善高溫抗腐蝕性能。用鈰族混合稀土氯化物和富鑭稀土氯化物制備的微球分子篩，用于石油催化裂化過程。稀土金屬和過渡金屬復合氧化物催化劑用于氧化凈化，能使一氧化碳和碳氫化物轉化為二氧化碳和水。鐠釹環烷—烷基鋁—氯化烷基鋁三元體系催化劑用于合成橡膠。

稀土拋光粉用于各種玻璃器件的拋光。單一的高純稀土氧化物用于合成各種熒光體，如彩色電視紅色熒光粉、投影電視白色熒光粉等熒光材料。稀土金屬碘化物用于制造金屬鹵素燈，代替碳精棒電弧燈作照明光源。用稀土金屬制備的稀土—鈷硬磁合金，具有高剩磁、高矯頑力的優點。釔鐵石榴石鐵氧體是用高純Y2O3和氧化鐵制成單晶或多晶的鐵磁材料。它們用于微波器件。高純Gd2O3用于制備釔鎵石榴石，它的單晶用作磁泡的基片。金屬鑭和鎳制成的LaNi5貯氫材料，吸氫和放氫速度快，每摩爾LaNi5可貯存6.5—6.7摩爾氫。在原子能工業中，利用銪和釓的同位素的中子吸收截面大的特性，作輕水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收劑。稀土元素作為微量化肥，對農作物有增產效果。打火石是稀土發火合金的傳統用途，目前仍是鈰組稀土金屬的重要用途。