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稀土元素

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稀土元素

稀土元素の説明

Chinese Pronunciation Noun 稀土元素 (chemistry) rare earth element Synonyms 稀土金屬／稀土金属 (xītǔ jīnshǔ)

稀土元素（英語：rare-earth element，REE），或称稀土金屬，是元素周期表上第Ⅲ族之钪、钇和镧系元素共17种金屬化學元素的合称，皆屬於副族元素。稀土元素皆為質地較軟的銀白色金屬，彼此之間具有非常相似的化学性质，且總是在矿床中共生，難以分離、提取。与其名称暗示的不同，實際上稀土元素在地壳中的豐度相對較高（钷除外），其中铈在地壳元素豐度排名第25，占0.0068%（与铜接近），是含量最高的稀土元素。雖然稀土元素並不稀有，但由於其地球化學特性，它們在地殼中的分佈相當分散，很少有稀土元素富集到容許商業开采的程度；此外，其彼此之間相似的化學性質導致它們傾向於兩兩或多種一起生成合金，而難以將稀土元素彼此單獨分離，導致開採和提取上的困難，因此被稱為「稀土」元素。稀土元素在礦藏中常與放射性錒系元素共生，以釷為主，鈾礦中較為少見。鉕是稀土元素中唯一的放射性元素，且其所有同位素的半衰期都很短，在自然界中主要作為鈾-238自發裂變的產物而痕量生成於鈾礦中，含量極為稀少。 第一种被人类发现的稀土矿物是硅铍钇矿，一種主要由鈰、釔、鈹、鐵、矽等元素組成的黑色礦物，為1787年从瑞典伊特比村的矿井中所提取出，有四種稀土元素的英文名称都是源自于此地（釔、鋱、鉺和鐿）。 在元素週期表的各類金屬元素中，稀土金屬的活潑性僅次於鹼金屬和鹼土金屬元素，其中鑭系元素的反應性有隨著原子序數增加而逐漸降低的趨勢（銪和鐿除外）。室溫下，稀土金屬在空氣中表面會逐漸失去光澤；與冷水接觸會反應生成氫氧化物並釋出氫氣；與水蒸氣接觸則會反應生成氧化物。在400°C以上的高溫中會自燃。 稀土元素及其化合物在絕大多數生物體內並沒有已知的生物學功能，且其水溶性化合物具有輕度至中度毒性，但難溶性化合物則沒有。稀土元素在電氣及電子元件、雷射器、玻璃、磁鐵和工業及化學催化劑等領域中有著多樣且廣泛的應用，但由於它們在產業中不像鐵和鋁等卑金屬需要使用龐大的體積或消耗巨大的用量，且大多應用於較專業的用途，因此它們的名稱和屬性在日常生活中並不十分為人所知。其中最容易見到的可能是磁性很強的釹磁鐵（人造永磁體），在一些商家作為新奇的玩具出售。 化學家安德烈亞·賽拉認為：稀土元素與週期表中其他元素的不同之處在於：從原子結構上來看，它們彼此之間的化學性質幾乎完全相同，幾乎是無法相互分離的。然而，就其電子特性和磁性質而言，每種稀土元素在我們的科技產業中都佔據著獨一無二的崗位，沒有任何其他的元素可以取代。例如：「鐠（Pr）和釹（Nd）都可摻入玻璃中，以在吹製玻璃時，完全消除火焰中的眩光。」

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