文档介绍：第二十二章稀土元素
57～71号 15个元素位于周期表的，第六周期，IIIB族，是内过渡元素，f亚层电子0～14个间，价电子4f 0~14 5d 0~1 6s2 ，称为镧系元素；有
La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu
它们加上同族的Sc、Y等17个元素叫做稀土元素；其中La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu又称为轻稀土，Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc、Y称为重稀土。
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稀土元素发现较晚，从最初发现Y于1787年，到最后一个由铀裂变找到Pm于1947年，将近两个世纪。
％，相对来说（第六周期中）较高的，但分散分布，同时总是混合存在，总纯度也不高，如含有10％稀土的矿就算是富含矿；由于性质相近提取分离较难，所以纯的单稀土产品较贵。
稀土资源我国最为丰富，占世界的80％，而且矿藏分布广，从南到北十多个省区均有，品种齐全，北偏轻稀土，南偏中重稀土。内蒙的包头市堪称稀土之城。
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稀土元素结构特点和性能：
①4f0~4f14 独特亚层
②大的原子磁矩、各向异性（磁性材料）
③丰富的能级跃迁（发光材料）
④大范围可变的配位数6～14（材料、生命科学）
⑤有序变化的原子和离子半径
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稀土典型应用：
① 热电子发射材料（LaB6）1951年，用于通讯
②     石油催化裂解，生产轻质油，1962
③   Y2O3：Eu3+ 掺杂发光材料（红光），1963；LaPO4：Ce绿光；Sr5(PO4)3Cl:Eu2+蓝光
④  SmCo5 永磁体磁性材料，1967；Nd2Fe14B（第二代，1975），Sm2Fe17N（第三代，1985年）。
⑤     储氢材料，LaNi5，253kPa, 1kg吸氢15g；1982年利用提取Ce后的富La混合稀土镍合金，更廉价储氢更大，并可分离和纯化氢达6个9。。
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⑥ 高温超导，YBaCuO，Tc=90K，1987 ；LaxBayCuzOw 1986，Tc＝35K，之后发现加压可提高Tc；再后用更小的Sc取代，则无超导性，因得不到钙钛矿型；另外之后发现Tl2Ba2Ca2Cu3O10 也是高温超导，所以超导与f电子无关。
⑦  激光晶体，1960红宝石（Al2O3：Cr3+）；1962，CaWO4：Nd3+ 输出连续激光；1964，Y3Al5O12：Nd3+ 室温下连续输出；LiNbO3：Nd3+ 自倍频晶体（红外，绿光）。目前已知有320种激光晶体，其中290种以稀土为激活离子。
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镧系元素有不满的f亚层，它就蕴含着特殊性质，是其它元素不可替代的，有着许多已发现和未发现的特殊功能：比如过渡元素有d－d跃迁，呈现色彩斑斓的景象；那么，f－f跃迁将会更加绚丽多彩，如现代彩电的发光材料（Y2O3·La2O3·Gd2O3）。Fe3O4有铁磁性（因为有d5 ），那么f7 将会有更好的磁性；稀土磁性材料，SmCo5 （第一代），Nd2Fe14B（第二代），Sm2Fe17N（第三代，1985年）。过渡元素有丰富的催化性能，稀土将会有更优秀的催化特性……。
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总之，稀土将是磁、光、电等功能材料的最佳载体。所以小平同志曾指出：“中东有石油，中国有稀土”。我们希望能用自己的能力完成两次飞跃：
第一次飞跃，从稀土资源大国－→生产大国飞跃
第二次飞跃，从生产大国－→科技大国飞跃
稀土是21世纪的“战略元素”；美国定出25种，其中15种镧系元素，15/25；日本40种，其中稀土17种，17/40。
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一、La系收缩
原子半径：La－→Lu 169pm－→158pm 减少11pm，称La系收缩
其中Eu和Yb金属半径特大，因为f电子半满和全满时膨胀。
离子半径（+3价）：La3＋ pm－→Lu3＋ pm 逐渐减小。
该收缩引起 Zr－Hf，Nb－Ta，Mo－W性质相近；甚至Ru－Os、Rh－Ir、Pd－Pt也相似
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二、氧化态，+3常见态
少数的有+2价，但在溶液中有很强的还原性，如Sm2＋、Eu2+、Yb2＋
少数的有+4价，但在溶液中有很强的氧化性，如Ce4＋、Pr4＋、Tb4＋
至于为什么有少数的例外价态，与该离子的水合热等多种因素有关；另一主要原因是离子的f亚层全满、半满、全空最稳定有关：Eu2＋ (4f 7)、Yb2＋(4f 14)、Ce4＋(4 f 0)、Tb4＋(4f 7)
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(Sm3＋/ Sm