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1 稀土元素1

1.1 稀土元素的概念1

1.2 稀土的发现与存在2

1.2.1 稀土的发现历史2

1.2.2 稀土元素的存在4

1.3 稀土元素资源的分布7

1.4 稀土元素的应用9

1.4.1 稀土在传统领域中的应用9

1.4.2 稀土在新材料方面的应用11

1.4.3 稀土在其他领域中的应用13

复习思考题14

2 稀土元素体系的能量和镧系收缩15

2.1 稀土元素的自由原子和离子体系的能量15

2.1.1 稀土元素自由原子和离子的基态电子组态15

2.1.2 镧系原子和离子在基组态时的能级17

2.2 镧系收缩23

复习思考题26

3 稀土金属27

3.1 稀土金属的一般性质27

3.1.1 稀土金属的化学性质27

3.1.2 稀土金属的物理性质29

3.2 稀土金属及合金的制备36

3.2.1 低熔点、高沸点轻稀土金属的制备36

3.2.2 高熔点、高沸点稀土金属的制备45

3.2.3 高蒸气压、变价稀土金属的制备49

3.2.4 稀土中间合金的制备50

3.2.5 稀土合金材料的制备56

3.2.6 金属的纯化57

复习思考题60

4 稀土元素的光谱与磁性61

4.1 稀土元素的光谱61

4.1.1 三价稀土离子的能级图61

4.1.2 稀土离子的吸收光谱63

4.1.3 稀土离子的荧光性质66

4.1.4 谱带位移68

4.1.5 谱带强度68

4.1.6 谱带的精细结构72

4.1.7 稀土的荧光材料及其应用74

4.1.8 稀土的激光性能75

4.2 稀土元素的磁性78

4.2.1 物质的磁性78

4.2.2 稀土离子的磁性82

4.2.3 稀土金属的磁性83

4.2.4 稀土金属与3d过渡金属化合物的磁性84

复习思考题91

5 三价稀土元素化合物92

5.1 稀土氧化物92

5.1.1 氧化物的制备和结构92

5.1.2 稀土氧化物的性质93

5.2 稀土含氧酸盐95

5.2.1 稀土硝酸盐95

5.2.2 稀土硫酸盐及硫酸复盐96

5.2.3 稀土碳酸盐97

5.2.4 稀土草酸盐98

5.2.5 稀土磷酸盐99

5.2.6 稀土高氯酸盐100

5.3 稀土氢氧化物100

5.4 稀土卤化物101

5.4.1 制备101

5.4.2 性质102

5.5 稀土盐类和氢氧化物的溶解度108

5.6 其他稀土化合物108

5.6.1 稀土硫化物108

5.6.2 稀土氮化物110

5.6.3 稀土硼化物111

5.6.4 稀土碳化物113

5.6.5 稀土硅化物113

5.6.6 稀土氢化物114

复习思考题119

6 二价和四价稀土元素化学120

6.1 二价稀土元素化学120

6.1.1 二价稀土化合物120

6.1.2 二价稀土离子的溶液化学125

6.1.3 二价态稀土元素的稳定性125

6.2 四价稀土元素化学127

6.2.1 四价稀土化合物127

6.2.2 四价稀土离子的水溶液化学130

6.2.3 四价态稀土元素的稳定性133

复习思考题134

7 稀土配合物化学135

7.1 稀土元素配合物的制备方法135

7.2 稀土元素的配位性能136

7.2.1 稀土元素与d区过渡元素配位性能的差别136

7.2.2 钇的配位性能137

7.2.3 钪与镧系元素配合物在性质上的差异137

7.3 配位数138

7.3.1 稀土配合物的配位数和几何构型138

7.3.2 稀土配合物的配位数与离子半径和配体性质的关系141

7.4 稀土元素配合物的热力学性质143

7.4.1 稀土配合物系列中稳定性的变迁143

7.4.2 镧系配合物性质与原子序数关系147

复习思考题152

8 稀土的提取153

8.1 提取稀土元素的工业原料及其分类153

8.2 稀土元素提取概况157

8.2.1 精矿的分解157

8.2.2 化合物的分离和净化158

8.2.3 稀土金属的制备158

8.3 稀土矿物的分解158

8.3.1 氟碳铈矿-独居石混合型矿158

8.3.2 氟碳铈矿164

8.3.3 离子吸附型稀土矿167

复习思考题171

9 稀土元素的分离172

9.1 分级结晶法172

9.2 分级沉淀方法173

9.2.1 硫酸复盐分级沉淀法174

9.2.2 氢氧化物分级沉淀法175

9.2.3 草酸盐分级沉淀法175

9.3 选择性氧化还原法176

9.3.1 铈的氧化分离法176

9.3.2 钐、铕、镱的还原分离法177

9.4 溶剂萃取法分离稀土元素179

9.4.1 溶剂萃取的基本知识180

9.4.2 中性络合萃取体系分离稀土元素189

9.4.3 酸性络合萃取体系分离稀土元素194

9.4.4 离子缔合萃取体系分离稀土元素201

9.4.5 协同萃取体系萃取过程化学204

9.4.6 萃取法在稀土生产上的应用207

9.5 离子交换法分离稀土元素211

9.5.1 离子交换法的基本概念211

9.5.2 离子交换色层的类型及应用215

复习思考题226

10 钪元素227

10.1 钪的资源227

10.2 钪的物理化学性质229

10.2.1 物理性质229

10.2.2 化学性质229

10.3 钪的应用231

10.3.1 冶金方面231

10.3.2 化工方面231

10.3.3 照明和发光方面232

10.3.4 电子学和电工技术方面232

10.3.5 能源和放射化学方面232

10.4 钪的提取233

10.4.1 从钪钇石中提钪234

10.4.2 从钛铁矿中回收钪234

10.4.3 从铝土矿中回收钪237

10.4.4 从黑钨矿中回收钪238

10.4.5 从钨锰铁冶炼渣中回收钪238

10.5 金属钪的制取240

10.5.1 无水ScCl3制备241

10.5.2 无水ScF3制备241

10.5.3 金属热还原ScF3或ScCl3制备金属钪241

10.5.4 金属钪的蒸馏提纯241

10.6 特殊形式钪的制备242

10.6.1 薄箔和膜242

10.6.2 单晶242

复习思考题242

参考文献243