地壳中的稀有之土
化学先生 / 2019-06-29
在2008年度国家科学技术奖励大会上，来自北京大学的徐光宪院士获得了国家最高科学技术进步奖，他因为在稀土材料研究方面的卓著成绩而获得该奖。在我们普通人的头脑中，偶尔会听到稀土这个词，似乎与稀土“亲密接触”的机会并不多。稀土究竟有什么神奇的“魔力”，可以让它们的研究者获得国家最高科学技术奖?事实上，稀土离我们并不遥远，在我们常用的一些电器中，就能找到稀土的身影。
稀土指的不是某一种矿物，而是一.类稀有的矿物。稀土元素包括17种，它们分别是镧、铈、错、钕、钜、钐、铕、钆、铽、镝、铁、铒、铥、镱、镥、钪、钇，其中只有钷是放射性元素。早在1787年，化学家就相继发现了若干种稀土元素,但相应的矿物发现却很少,因此把这些物质叫稀土。当然，稀土元素的稀有性是相对的。近年来的地质勘察结果表明，稀土元素在地壳中的储量相当丰富，例如铈的储量高于钻，钇的储量高于铅，镥和铥的储量与锑、汞、银相当。
由于稀士元素通常在地壳中聚集出现，而它们的物理性质、化学性质比较接近，使得对它们的分离非常困难。因此，稀土元素的提纯是化学研究中一个巨大的难点。从1794年芬兰人加多林分离出钇，到1947年美国人马林斯基等人制得钷，17种稀土元素的完全提纯经历了150多年。徐光宪院士的重要贡献也是在稀土提取领域，他提出了串级萃取理论，把我国稀土萃取分离工艺提高到了国际先进水平。
我国拥有丰富的稀土矿产资源，储量世界第一，成矿条件得天独厚，现已探明的储量居世界之首，为我国稀土工业的发展提供了坚实的基础。世界上已经发现的稀土矿物约有250种，但是具有工业价值的稀土矿物只有50-60种,目前具有开采价值的只有10种左右。世界稀土资源拥有国除中国外,还有美国俄罗斯、加拿大、澳大利亚等国。
我们每天都会与稀土材料打交道,因为我们日常使用的电脑和电视机就含有稀土材料。由于稀土元素具有特殊的电子层结构，可以将吸收到的能量转换为光的形武发出，所以可用稀土元素来制造电器显像管中的荧光粉。显像管中的荧光粉含稀土元索钇和铕，这种荧光粉的使用效果，远远比以前使用的非稀土硫化物红色荧光粉要好。目前，各种稀土荧光粉的用途颇广，如雷达显像管、荧光灯、高压水银灯等。
稀土氧化物可以用于制造特种玻璃。比如，含稀土元素镧的玻璃是一种具有优良 光学性质的玻璃，这种玻璃具有高的折射率、低的色散性和良好的化学稳定性，可用于制造高级照相机的镜头和潜望镜的镜头。稀土氧化物还可以用于制造彩色玻璃，加入稀士元素钕可使玻璃变成酒红色，加人稀土元素错可使玻璃变成绿色，加人稀土元素铒可使玻璃变成粉红色。这些彩色玻璃色泽变幻莫测，非常适合制造装饰品。
稀土元素在保障我们的健康方面也能起到重要作用。稀土化合物可以用于止血，而且止血作用迅速而持久，可持续一天左右。稀土药物对皮肤炎、过敏性皮肤炎、牙龈炎、鼻炎和静脉炎等多种炎症都有不错的疗效，比如使用含铈盐的稀土药物能使烧伤患者受创面炎症减轻，加速愈合。稀土元素的抗癌作用更是引起了人们的普遍关注，稀土元素除了可以清除机体内的有害自由基外，还可使癌细胞内的钙调素水平下降，抑癌基因的水平上升。
除了以上三种用途外，稀土元素在我们生活中的用途虽然还不十分广泛,但只要在一些传统产品中加入适量的稀土元素，就可能产生一些神奇的效果。目前，稀土已广泛应用于冶金、石油、化工、轻纺、医药、农业等数十个行业。比如，稀土钢的耐磨性、耐磨蚀性和韧性显著提高，稀土铝盘条在缩小铝线细度的同时可提高强度和导电率:将稀士农药喷洒在果树上，既能消灭病虫害,又能提高挂果率;稀土复合肥既能改善土壤结构，又能提高农产品产量;稀土石油裂化催化剂用于我国炼油业，可使汽油等轻质油的产出效率提高许多倍。
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