镥

镥 - 概述

镥为银白色金属，是稀土元素中最硬和最致密的金属;熔点1663°C，沸点3395°C，密度9.8404。镥在空气中比较稳定;氧化镥为无色晶体，溶于酸生成相应的无色盐。镥主要用于研究工作，其它用途很少。质软。溶于稀酸，能与水缓慢作用。盐类无色，氧化物白色。天然存在的同位素有：175Lu和半衰期为2.1×1010年的β发射体176Lu。自然界储量极少，价格较贵，由氟化镥LuF3•2H2O用钙还原而制得，用于原子能工业。

镥 - 综合性质

元素名称：镥

元素原子量：175.0

体积弹性模量：Gpa：47.6

原子化焓：kJ /mol @25℃：98

热容：J /(mol• K)：6.86

导电性：10^6/(cm •Ω )：0.0185

导热系数：W/(m•K)：6.4

熔化热:(千焦/摩尔)：18.60

汽化热:(千焦/摩尔)：355.90

原子体积:(立方厘米/摩尔)：17.78

元素在宇宙中的含量:(ppm)：0.00001

元素在太阳中的含量:(ppm)：0.001

元素在海水中的含量:(ppm)：大西洋表面 0.00000014

氧化态：Main Lu+3

Other

地壳中含量：(ppm)：0.51

晶体结构：晶胞为六方晶胞。

晶胞参数：

a = 350.31 pm

b = 350.31 pm

c = 555.09 pm

α = 90°

β = 90°

γ = 120°

维氏硬度：1160MPa

电离能 (kJ /mol)

M - M+ 523.5

M+ - M2+ 1340

M2+ - M3+ 2022

M3+ - M4+ 4360

相对原子质量：174.96

常见化合价： +3

电负性： 1

外围电子排布：4f14 5d1 6s2

核外电子排布： 2,8,18,32,9,2

同位素及放射线：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]

电子亲合和能：0 KJ•mol-1

第一电离能：523.5 KJ•mol-1

第二电离能： 1340 KJ•mol-1

第三电离能： 0 KJ•mol-1

单质密度： 9.85 g/cm3

单质熔点： 1656.0 ℃

单质沸点： 3315.0 ℃

原子半径： 2.25 埃

离子半径： 0.98(+3) 埃

共价半径： 1.56 埃

镥 - 发现

发现人：乌尔班(G.Urbain) 发现年代：1906年

发现过程：1906年由乌尔班(G.Urbain)发现的。

稀土元素的发现从18世纪末到20世纪初，经历了100多年，发现了数十个，但只肯定了其中的十几个。镥是20世纪初发现并肯定的稀土元素。这是1907年法国化学家乌尔班从镱中分离出来的。镥的拉丁名称来自法国巴黎的古名，是乌尔班的出生地。镥和另一个稀土元素铕的发现就完成了自然界中存在的所有稀土元素的发现。它们俩的发现可以认为是打开了稀土元素发现的第四座大门，完成了稀土元素发现的第四阶段。

镥 - 研究过程

镥是稀土金属之一。稀土是历史遗留的名称，从18世纪末叶开始被陆续发现。当时人们惯于把不溶于水的固体氧化物称作土，例如把氧化铝叫做陶土，氧化镁叫苦土。稀土是以氧化物状态分离出来，很稀少，因而得名稀土，稀土元素的原子序数是21(Sc)、39(Y)、57(La)至71(Lu)。它们的化学性质很相似，这是由于核外电子结构特点所决定的。它们一般均生成三价化合物。钪的化

学性质与其它稀土差别明显，一般稀土矿物中不含钪。钷是从铀反应堆裂变产物中获得，放射性元素147Pm半衰期2.7年。过去认为钷在自然界中不存在，直到1965年，荷兰的一个磷酸盐工厂在处理磷灰石中，才发现了钷的痕量成分。

因此中国1968年将钷划入64种有色金属之外。 1787年瑞典人阿累尼斯(C.A.Arrhenius)在斯德哥尔摩(Stockholm)附近的伊特比(Ytterby)小镇上寻得了一块不寻常的黑色矿石，1794年芬兰化学家加多林(J.Gadolin)研究了这种矿石，从其中分离出一种新物质，三年后(1797年)，瑞典人爱克伯格(A.G.Ekeberg)证实了这一发现，并以发现地名给新的物质命名为Ytteia(钇土)。后来为了纪念加多林，称这种矿石为Gadolinite(加多林矿，即硅铍钇矿)。 1803年德国化学家克拉普罗兹(M.H.Klaproth)和瑞典化学家柏齐力阿斯(J.J.Berzelius)及希生格尔(W.Hisinger)同时分别从另一矿石(铈硅矿)中发现了另一种新的物质---铈土(Ceria)。1839年瑞典人莫桑得尔(C.G.Mosander)发现了镧和镨钕混合物(didymium)。

1885年奥地利人威斯巴克(A.V.Welsbach)从莫桑得尔认为是“新元素”的镨钕混合物中发现了镨和钕。1879年法国人布瓦普德朗(L.D.Boisbauder)发现了钐。1901年法国人德马尔赛(E.A.Demarcay)发现了铕。1880年瑞士马利纳克(J.C.G.De Marignac)发现了钆。1843年莫桑得尔发现了铽和铒。1886年布瓦普德朗发现了镝。1879年瑞典人克利夫(P.T.Cleve)发现了钬和铥。1974年美国人马瑞斯克(J.A.Marisky)等从铀裂产物中得到钷。1879年瑞典人尼尔松(L.F.Nilson)发现了钪。从1794年加多林分离出钇土至1947年制得钷，历时150多年。

镥 - 性质

镥的稀土金属是光泽介于银和铁之间。杂质含量对它们的性质影响很大，因而载于文献中物理性质常有明显差异。镧在6°K时是超导体。大多数稀土金属呈现顺磁性，钆在0℃时比铁具有更强的铁磁性。铽、镝、钬、铒等在低温下也呈现铁磁性。镧、铈的低熔点和钐、铕、镱的高蒸气压表

现出稀土金属的物理性质有极大差异。钐、铕、钆的热中子吸收截面比广泛用于核反应堆控制材料的镉、硼还大。稀土金属具有可塑性，以钐和意为最好。除镱外，钇组稀土较铈组稀土具有更高的硬度。

稀土金属的化学活性很强。当和氧作用时，生成稳定性很高的R2O3型氧化物(R表示稀土金属)。铈、镨、铽还生成CeO2、Pr6O11、TbO2型氧化物。它们的标准生成热和标准自由焓负值比钙、铝、镁氧化物的值还大。稀土氧化物的熔点在2000℃以上，铕的原子半径最大，性质最活泼，在室温下暴露于空气中立即失去光泽，很快氧化成粉末。镧、铈是、镨、钕也易于氧化，在表面生成氧化物薄膜。金属钇、钆、镥的抗腐蚀性强，能较长时间地保持其金属光泽。稀土金属能以不同速率与水反应。铕与冷水剧烈反应释放出氢。铈组稀土金属在室温下与水反应缓慢，温度增高则反应加快。钇组稀土金属则较为稳定。稀土金属在高温下与卤素反应生成+2、+3、+4价的卤化物。无水卤化物吸水性很强，很容易水解生成ROX(X表示卤素)型卤氧化合物。稀土金属还能和硼、碳、硫、氢、氮反应生成相应的化合物。

镥 - 资源

目前世界上已知的稀土矿物及含有稀土元素的矿物有250多种，稀土元素含量较高的矿物有60多种，有工业价值的不到10种。中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。中国稀土的工业储量(按氧化物计)是国外稀土工业储量的2.2倍。国外稀土资源集中在美国、印度、巴西、澳大利亚和苏联等国，工业储量(按氧化物计)为701.11万吨。

镥 - 用途

稀土金属及其合金在炼钢中起脱氧脱硫作用，能使两者的含量降低到0.001%以下，并改变夹杂物的形态，细化晶粒，从而改善钢的加工性能，提高强度、韧性、耐腐蚀性和抗氧化性等。稀土金属及其合金用于制造球墨铸铁、高强灰铸铁和蠕墨铸铁，能改变铸铁中石墨的形态，改善铸造工艺，提高铸铁的机械性能。在青铜和黄铜冶炼中添加少量的稀土金属能提高合金的强度、延伸率、耐热性和导电性

。在铸造铝硅合金中添加1%-1.5%的稀土金属，可以提高高温强度。在铝合金导线中添加稀土金属，能提高抗张强度和耐腐蚀性。Fe-Cr-Al电热合金中添加0.3%的稀土金属，能提高抗氧化能力，增加电阻率和高温强度。在钛及其合金中添加稀土金属能细化晶粒，降低蠕变率，改善高温抗腐蚀性能。用铈族混合稀土氯化物和富镧稀土氯化物制备的微球分子筛，用于石油催化裂化过程。稀土金属和过渡金属复合氧化物催化剂用于氧化净化，能使一氧化碳和碳氢化物转化为二氧化碳和水。镨钕环烷—烷基铝—氯化烷基铝三元体系催化剂用于合成橡胶。

稀土抛光粉用于各种玻璃器件的抛光。单一的高纯稀土氧化物用于合成各种荧光体，如彩色电视红色荧光粉、投影电视白色荧光粉等荧光材料。稀土金属碘化物用于制造金属卤素灯，代替碳精棒电弧灯作照明光源。用稀土金属制备的稀土—钴硬磁合金，具有高剩磁、高矫顽力的优点。钇铁石榴石铁氧体是用高纯Y2O3和氧化铁制成单晶或多晶的铁磁材料。它们用于微波器件。高纯Gd2O3用于制备钇镓石榴石，它的单晶用作磁泡的基片。金属镧和镍制成的LaNi5贮氢材料，吸氢和放氢速度快，每摩尔LaNi5可贮存6.5—6.7摩尔氢。在原子能工业中，利用铕和钆的同位素的中子吸收截面大的特性，作轻水堆和快中子增殖堆的控制棒和中子吸收剂。稀土元素作为微量化肥，对农作物有增产效果。打火石是稀土发火合金的传统用途，目前仍是铈组稀土金属的重要用途。