稀土元素发现史话[1]

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1、稀土元素发现史话稀土元素发现史话11材料天地材料天地金属世界 http:稀土元素的来历是不寻常的。钪、钇和镧系共17 种元素，在自然界里是紧密共生于极复杂的矿石之中。这是由于它们的电子结构的相似性使它们的物理和化学性质也极为相似，正因如此，对它们的提取和分离也就相当困难。由于科学工作者们的不断探索和努力，现在已可以提炼纯度相当高的单一稀土产品。这些稀土产品在各个领域中的应用正在深入研究，有的已得到了广泛的使用。当初，为了寻找这些稀土元素，世界各国的科学家们以坚韧不拔的精神，克服重重困难，曾经付出了巨大的艰辛劳动，前后经历了大约一个半世纪的曲折历程，才全部发现了这些难以捉摸、性能奇特的元素。他们

2、为元素周期表填补了空白，在元素发现史上写下了光辉的一页。稀土元素的发现是从北欧开始的。斯堪的那维亚半岛富藏着稀土族矿物，但是长期无人知晓。1788 年盛夏，瑞典一位名叫卡尔 阿雷尼乌斯的军克拉普罗兹和瑞典的两位化学家伯采利乌斯、黑新格尔，同时在另一种矿石(铈硅石)中发现了一种新的淡黄色的土性氧化物，称为“铈土” 。“钇土”和“铈土”究竟是什么样的物质?不少科学家想了各种办法，可是在几十年内也没有搞清楚。直到 l839 年才由瑞典化学家莫桑德尔最先证明了它们的复杂性。莫桑德尔将当时得到的硝酸铈加热，用稀硝酸处理，出乎意外的得到了两种氧化物。一种是不溶于稀硝酸的氧化物，仍叫铈土；另一种是溶解于稀硝

3、酸的氧化物，叫做“镧土” （La） ，含意是隐藏之意。l843 年，莫桑德尔又用同样的方法仔细研究了“钇土” ，得到了三种不同颜色的土性氧化物：无色的氧化物，沿用旧名，仍称之为“钇土” ；黄色的氧化物称之为“铒土” ；玫瑰色的氧化物称之为“铽土” 。莫桑德尔的发现告诉人们：原来钇土和铈土并不是纯净的氧化物，而是稀土元素的化合物组成的稀土元素发现史话李兵官在斯德哥尔摩附近的伊特比小镇上，找到一块不常见的黑色石头。1794 年，芬兰的著名化学家加多林研究了阿雷尼乌斯所得到的这块矿石，发现其中含有一种新的土性氧化物。这种氧化物难溶于水，没有金属光泽，于是他就把这种氧化物叫做“钇土” ，意思是跟形成土

4、壤的氧化物很相似。又因为这种矿石原产地是在瑞典的一个小城镇伊特比（Ytterby）附近，为了纪念矿石的发现地，就把这个新发现的元素叫做“钇” （Y） 。这就是第一个稀土成员的问世。加多林是稀土元素的最先发现者，为了纪念他的功绩，后来矿物学家就把他所研究的矿石称作加多林矿石，即硅铍钇矿。l803 年，德国化学家混合体。瑞士化学家马里格纳克早在 l840 年，当他只有 23 岁的时候，就开始对稀土族进行了研究，他致力于元素原子量的精密测定，为稀土元素的发现作出了重大的贡献。l878 年，马里格纳克将从硅镀钇矿中得到的少许硝酸铒加热至分解，然后用水萃取，从沉渣中得列了两种氧化物：一种红色物仍保留旧名

5、“铒土” ，另一种为无色物，称为“镱土” 。1880 年，马里格纳克又从钶酸钇矿中分离出一种新的物质，暂称为 Ya。1871 年，俄国化学家门捷列夫根据他的元素周期表上的位置，预言有一种新元素，其原子量在48 2006 年第 1 期金属世界 http:材料天地40(碳)和 48(钛)之间，总有被发现的一天。当时，他称这种新元素为“类硼” 。时隔 8 年，这种元素果然被瑞典化学家尼尔松发现。尼尔松从硅铍钇矿和黑稀金矿中提取了氧化铒，并把它制成硝酸盐。他又将这种盐加热分解，得到了极纯净的氧化铒，与此同时，他还意外地获得了一些含有一种新元素的土质。这种新元素的一切特性，几乎同门捷列夫所预言的“类硼”

6、完全符合，尼尔松为纪念他的祖国瑞典（Sweden） ，将它称之为钪（Sc） 。1879 年，法国化学家布瓦菩德朗将氢氧化铵加于铌钇矿溶液中，发现有另一种土质沉淀。经仔细研究后，发现它是一种新的土质氧化物，命名为钐。1880 年，瑞士化学家马里格纳克将钐土分离成两种元素，其中一种证实是钐元素，另一不知名。1886 年，马里格纳克为了纪念研究稀土的先驱者 发现钇元素的芬兰化学家加多林（GadoLinium） ，将这个新元素命名为钆（Gd） 。瑞典化学家克利夫 l879 年在研究把镱土和钪土分离出来后所剩下的铒土时，注意到铒的原子量并非恒定。经过进一步研究，他终于把铒土分解成3 种成分，即铒土，钬土

7、和铥土。克利夫取名钬(Ho)，其用意是纪念他的故乡斯德哥尔摩，而铥(Tm)这个名称则由斯堪的那维亚的古名（Thule）而来的。大约在 1845 年，瑞典化学家莫桑德尔从镧中发现了一种新的元素，但它不是单一元素，莫桑德尔发现这种元素的性质与镧非常相似，便将其定名为“镨钕” （希腊语为“双生子”之意） 。40 年后，也就是 1885 年，奥地利人韦尔斯巴赫成功地从“镨钕”中分离出了两个元素，一个取名为“钕” ，另一个则命名为“镨” 。l886 年，法国化学家布瓦菩德朗采用分级沉淀法，在钬土中又分离出一种新的氧化物，称为“镝” （Dy） ，意为“难得” 。法国化学家德马凯致力于光谱的研究，能了如指掌

8、地审视各种复杂的光谱。l901 年，他将硝酸钐镁用分级沉淀法做了一次极精密的分析，结果发现了一种新的氧化物，称之为“铕” （Eu） ，其意为“欧洲” 。1907 年，法国化学家韦尔斯巴赫和尤贝恩各自进行研究，用不同的分离方法从“镱”中又发现了一个新元素，韦尔斯巴赫把这个元素取名为 Cp(Cassiopeium)，尤贝恩根据巴黎的旧名 lutece 将其命名为 Lu(Lutetium)。后来发现 Cp 和 Lu 是同一元素，便统一称为镥（Lu） 。l902 年，门捷列夫的朋友布劳纳教授就已推测过在钕和钐之间应有一种元素存在。英国物理学家莫塞莱发现元素的 X 射线光谱和它的原子序数间的简单关系，并

9、对稀土元素的 X 射线光谱进行了仔细的研究后，于 l9l4 年确认应有 6l 号元素存在。这样就使许多科学家不辞辛苦地寻找它。l926 年，美国伊利诺斯大学化学教授霍普金斯和他的同事赫黎斯终于找到了 6l 号元素的 X 射线光谱，它和莫塞莱法则的推断完全吻合。此外，詹姆斯教授和意大利的鲁拉教授也都独立地发现了6l 号元素。因这一元素非常难找，以表示对希腊神话里为人类从天上取来火种的英雄 普鲁米修斯（Prometheus）的纪念，故取名为钷（Pm） 。1947 年，美国专家马林斯基和格伦丹宁两人，在处理铀核裂变生成的放射性同位素时，正式得到了钷。后来，人们用中子轰击钕而得到了人造钷。从 1794 年加多林发现钇到 l947 年马林斯基等人发现钷为止，前后经历了 l50 多年的时间，才找到了全部的稀土元素。2006 年第 1 期49