1、 第四章第四章 物质结构物质结构 元素周期律元素周期律 微项目微项目国家重要的战略资源国家重要的战略资源 (稀土元素稀土元素) 1了解稀土元素的基本知识。 2知道稀土元素是不可再生的资源，在科技发展和社会进步中有着不 可替代的作用。 素养目标素养目标 一、稀土元素概述 稀土是一组金属的简称，包含化学元素周期表中镧、铈、镨等17种元素。 稀土元素在现代工业中利用自己特有的“光、电、磁、核”等性质，在 制造众多尖端技术功能材料和传统工业中充当着人类社会机体不可缺少 的“维生素”，对多种物质进行了改性处理，带来了各种神奇性能，使 其变废为宝，化石为金。 二、稀土元素在高科技领域的广泛应用 在在 军军
2、 事事 方方 面面 稀土有工业稀土有工业“黄金黄金”之称之称，由于其具有优良的光由于其具有优良的光、电电、磁等物理特磁等物理特 性性，能与其他材料组成性能各异能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料品种繁多的新型材料，其最显著其最显著 的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能的功能就是大幅度提高其他产品的质量和性能。比如大幅度提高用比如大幅度提高用 于制造坦克于制造坦克、飞机飞机、导弹的钢材导弹的钢材、铝合金铝合金、镁合金镁合金、钛合金的战术钛合金的战术 性能性能。而且而且，稀土同样是电子稀土同样是电子、激光激光、核工业核工业、超导等诸多高科技超导等诸多高科技 的润滑剂的润滑剂。稀土科技一
3、旦用于军事稀土科技一旦用于军事，必然带来军事科技的跃升必然带来军事科技的跃升。从从 一定意义上说一定意义上说，美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制美军在冷战后几次局部战争中压倒性控制，以及能以及能 够对敌人肆无忌惮地公开杀戮够对敌人肆无忌惮地公开杀戮，正缘于稀土科技领域的超人一等正缘于稀土科技领域的超人一等 在冶在冶 金工金工 业方业方 面面 稀土金属或氟化物稀土金属或氟化物、硅化物加入钢中硅化物加入钢中，能起到精炼能起到精炼、脱硫脱硫、中和低熔中和低熔 点有害杂质的作用点有害杂质的作用，并可以改善钢的加工性能：稀土硅铁合金并可以改善钢的加工性能：稀土硅铁合金、稀土稀土 硅镁合金作为球化剂生产
4、稀土球墨铸铁硅镁合金作为球化剂生产稀土球墨铸铁，由于这种球墨铸铁特别适用由于这种球墨铸铁特别适用 于生产有特殊要求的复杂球铁件于生产有特殊要求的复杂球铁件，被广泛用于汽车被广泛用于汽车、拖拉机拖拉机、柴油机柴油机 等机械制造业；稀土金属添加至镁等机械制造业；稀土金属添加至镁、铝铝、铜铜、锌锌、镍等有色合金中镍等有色合金中， 可以改善合金的物理化学性能可以改善合金的物理化学性能，并提高合金室温及高温机械性能并提高合金室温及高温机械性能 在石在石 油化油化 工方工方 面面 用稀土制成的分子筛催化剂用稀土制成的分子筛催化剂，具有活性高具有活性高、选择性好选择性好、抗重金属中毒抗重金属中毒 能力强的优
5、点能力强的优点，因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化剂裂化过程；因而取代了硅酸铝催化剂用于石油催化剂裂化过程； 在合成氨生产过程中在合成氨生产过程中，用少量的硝酸稀土为催化剂用少量的硝酸稀土为催化剂，其处理气量比镍其处理气量比镍 铝催化剂大铝催化剂大15倍；在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中倍；在合成顺丁橡胶和异戊橡胶过程中，采用环烷酸采用环烷酸 稀土三异丁基铝型催化剂稀土三异丁基铝型催化剂，所获得的产品性能优良所获得的产品性能优良，具有设备挂胶具有设备挂胶 少少，运转稳定运转稳定，后处理工序短等优点；复合稀土氧化物还可以用作内后处理工序短等优点；复合稀土氧化物还可以用作内 燃机尾气净化催化剂燃机尾
6、气净化催化剂，环烷酸铈还可用作油漆催干剂等环烷酸铈还可用作油漆催干剂等 在玻在玻 璃陶璃陶 瓷方瓷方 面面 稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿稀土氧化物或经过加工处理的稀土精矿，可作为抛光粉广泛用可作为抛光粉广泛用 于光学玻璃于光学玻璃、眼镜片眼镜片、显像管显像管、示波管示波管、平板玻璃平板玻璃、塑料及金塑料及金 属餐具的抛光；在熔制玻璃过程中属餐具的抛光；在熔制玻璃过程中，可利用二氧化铈对铁有很可利用二氧化铈对铁有很 强的氧化作用强的氧化作用，降低玻璃中的铁含量降低玻璃中的铁含量，以达到脱除玻璃中绿色以达到脱除玻璃中绿色 的目的；添加稀土氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种的目的；添加稀土
7、氧化物可以制得不同用途的光学玻璃和特种 玻璃玻璃，其中包括能通过红外线其中包括能通过红外线、吸收紫外线的玻璃吸收紫外线的玻璃、耐酸及耐耐酸及耐 热的玻璃热的玻璃、防防X射线的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土射线的玻璃等；在陶釉和瓷釉中添加稀土， 可以减轻釉的碎裂性可以减轻釉的碎裂性，并能使制品呈现不同的颜色和光泽并能使制品呈现不同的颜色和光泽，被被 广泛用于陶瓷工业广泛用于陶瓷工业 在在 新新 材材 料料 方方 面面 稀土钴及钕稀土钴及钕、铁铁、硼永磁材料硼永磁材料，具有高剩磁具有高剩磁、高矫顽力和高磁能高矫顽力和高磁能 积积，被广泛用于电子及航天工业；纯稀土氧化物和三氧化二铁化合被广泛用于电子
8、及航天工业；纯稀土氧化物和三氧化二铁化合 而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶而成的石榴石型铁氧体单晶及多晶，可用于微波与电子工业；用高可用于微波与电子工业；用高 纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃纯氧化钕制作的钇铝石榴石和钕玻璃，可作为固体激光材料；稀土可作为固体激光材料；稀土 六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料；镧镍金属是六硼化物可用于制作电子发射的阴极材料；镧镍金属是70年代新发年代新发 展起来的贮氢材料；铬酸镧是高温热电材料；近年来展起来的贮氢材料；铬酸镧是高温热电材料；近年来，世界各国采世界各国采 用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料用钡钇铜氧元素改进的钡基氧化物制作的超导材料，可
9、在液氮温区可在液氮温区 获得超导体获得超导体，使超导材料的研制取得了突破性进展使超导材料的研制取得了突破性进展。此外此外，稀土还稀土还 广泛用于照明光源广泛用于照明光源，投影电视荧光粉投影电视荧光粉、增感屏荧光粉增感屏荧光粉、三基色荧光三基色荧光 粉粉、复印灯粉；在农业方面复印灯粉；在农业方面，向田间作物施用微量的硝酸稀土向田间作物施用微量的硝酸稀土，可可 使其产量增加使其产量增加5%10%；在轻纺工业中；在轻纺工业中，稀土氯化物还广泛用于鞣稀土氯化物还广泛用于鞣 制毛皮制毛皮、皮毛染色皮毛染色、毛线染色及地毯染色等方面毛线染色及地毯染色等方面 在在 农农 业业 方方 面面 研究结果表明研究结
10、果表明，稀土元素可以提高植物的叶绿素含量稀土元素可以提高植物的叶绿素含量，增强光合作增强光合作 用用，促进根系发育促进根系发育，增加根系对养分吸收增加根系对养分吸收。稀土还能促进种子萌发稀土还能促进种子萌发， 提高种子发芽率提高种子发芽率，促进幼苗生长促进幼苗生长。除了以上主要作用外除了以上主要作用外，还具有使某还具有使某 些作物增强抗病些作物增强抗病、抗寒抗寒、抗旱的能力抗旱的能力。大量的研究还表明大量的研究还表明，使用适当使用适当 浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收浓度稀土元素能促进植物对养分的吸收、转化和利用转化和利用。玉米用稀土拌玉米用稀土拌 种种，出苗出苗、拔节比对照早拔节比对照早12天天，株高增加株高增加0.2米米，早熟早熟35天天，而且而且 籽粒饱满籽粒饱满，增产增产14%。大豆用稀土拌种大豆用稀土拌种，出苗提早出苗提早1天天，单株结荚数单株结荚数 增加增加14.826.6个个，3粒荚数增多粒荚数增多，增产增产14.5%20.0%。喷施稀土可喷施稀土可 使苹果和柑橘果实的使苹果和柑橘果实的Vc含量含量、总糖含量总糖含量、糖酸比均有所提高糖酸比均有所提高，促进果促进果 实着色和早熟实着色和早熟。并可抑制贮藏过程中呼吸强度并可抑制贮藏过程中呼吸强度，降低腐烂率降低腐烂率
