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镧系元素
【镧系元素】镧系元素（别名稀土元素 Rare Earths，用RE 表示）是指元素周期表中第57号元素镧到71号元素鑥15种元素的统称 。它们的化学性质相似，单独组成一个系列，在元素周期表中占有特殊位置 。镧系元素（Ln）、钪（Sc）、钇(Y)，共17种元素总称为稀土元素(RE) 。La(镧)，Ce(铈)，Pr(鐠)，Nd(钕) ，Pm(鉕) ，Sm(钐) ，Eu(铕)称为铈组稀土（轻稀土）；Gd (釓) ，Tb (鋱) ，Dy (镝) ，Ho (鈥) ，Er (铒) ，Tm (銩) ，Yb (镱) ，Lu(鑥)，Sc，Y称为钇组稀土(重稀土) 。词条详细介绍了镧系元素的丰度、矿产、分组、物理化学性质、电子吸收光谱特点以及套用等内容 。
基本介绍中文名：镧系元素
外文名：lanthanide element
别名：稀土元素
套用：催化剂
主要成员镧（La）系元素（lanthanide element）包括镧、铈、鐠、钕、鉕、钐、铕、釓、鋱、镝、鈥、铒、銩、镱、鑥，它们都是稀土元素的成员
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相关知识丰度稀土元素并不稀少，但在地壳中分布分散，彼此性质相似，难以提取、分离 。原子序数为偶数的元素一般比相邻原子序数为奇数的的元素的含量高 。矿藏按其存在形态，主要有三种类型的矿源：1.稀土共生构成独立的稀土元素矿物 。2.以类质同晶的形式分散在方解石、磷灰石等矿物中 。3.吸附状态存在于粘土矿、云母矿等矿物中 。我国稀土——储量大、分布广、矿种齐全、易开採 。南方以重稀土为主，内蒙古以轻稀土为主 。具有重要工业意义的稀土矿物有磷钇矿(YPO4)、氟碳铈矿(Ce(CO3)F)、褐钇铌矿(YNbO4)等 。分组根据稀土元素性质的递变情况将稀土元素分组有以下几种情况：
从原子的电子层构型以及它们的原子量的大小把稀土元素分成两组：即铕以前的镧系元素叫做轻稀土元素或称铈组元素；把铕以后的镧系元素加上钇叫做重稀土元素或称钇组元素 。
.按照稀土元素硫酸盐溶液与Na2SO4等生成的稀土元素硫酸复盐在水溶液中的溶解度可把稀土元素分为三组：即镧到钐的硫酸复盐难溶，称为铈组；铕到镝的硫酸复盐微溶，称为鋱组；钇及鈥到鑥的硫酸复盐易溶，称为钇组 。也有人把鋱组称为中稀土元素 。
物理性质镧系金属为银白色，较软，有延展性 。活泼性仅次于硷金属和硷土金属，应隔绝空气保存 。金属活泼性顺序由Sc、Y、La递增；由La到Lu递减，既La最活泼 。镧系金属密度随原子序数增加，从La到Lu逐渐增加 。但Eu和Yb的密度较小 。镧系金属是强还原剂，其还原能力仅次于Mg，其反应性可与铝比 。而且随着原子序数的增加，还原能力呈逐渐减弱的趋势 。在酸性溶液中Ln2+离子为强还原剂，Ln4+离子为强氧化剂 。化学性质镧系金属是强还原剂，其还原能力仅次于Mg，其反应性可与铝比 。而且随着原子序数的增加，还原能力呈逐渐减弱的趋势 。在酸性溶液中Ln2+离子为强还原剂，Ln4+离子为强氧化剂 。由于镧系和锕系两个系列的元素随着原子序数的增加都只在内层轨道（相应的4f和5f轨道）充填电子，其外层轨道（相应的6s、5d和7s、6d轨道）的电子排布基本相同，因此镧系元素和锕系元素不仅化学性质相似，而且每个系列内元素之间的化学性质也是相近的 。大多数锕系元素都有以下性质：能形成络离子和有机螯合物的三价阳离子；生成三价的不溶性化合物，如氢氧化物、氟化物、碳酸盐和草酸盐等；生成三价的可溶性化合物，如硫酸盐、硝酸盐、高氯酸盐和某些卤化物等 。在水溶液中多数锕系元素为+3氧化态,前面几个和最后几个锕系元素还有不同的氧化态,如鏷有+5氧化态；铀、鎿、鎇有+5和+6氧化态,鎿和钸还有+7氧化态,可以MO娚、MO卂、MO幯等离子形式存在（镧系元素中最高氧化态为+4）；鐦、鑀、镄、钔和鍩等元素都有+2氧化态 。锕系与镧系的这种差别是因为轻的锕系元素中5f电子激发到6d轨道所需能量比相应的镧系元素中4f电子激发到5d轨道的能量要小，使得锕系元素比镧系元素有更多的成键电子，因而出现较高的氧化态；而重的锕系元素却正好相反 。电子吸收光谱特点1.大多数Ln3+离子在可见光区内有吸收 。2.具有相同未成对f电子的稀土离子具有相近的颜色 。3.Ln3+离子是由f-f跃迁产生的 。f-f跃迁属于禁阻跃迁，其吸收光谱的摩尔消光係数很小（约为0.51·mol-1·cm-3） 。4.其吸收光谱为类原子的线状光谱5.也可以发生Ln3+配体间的电荷迁移光谱，这时摩尔消光係数较大(约为50~1000l·mol-1·cm-3)离子的磁性镧系元素的磁性较複杂，镧系元素由于4f电子能被5s和5p电子很好的禁止掉，受外电场的作用较小，轨道运动对磁矩的贡献并没有对周围配位原子的电场作用所抑制，所以在计算其磁矩时必须同时考虑电子自旋和轨道运动两方面对磁矩的影响 。镧系元素及化合物中未成对电子数多，加上电子轨道运动对磁矩所作的贡献，使得它们具有很好的磁性，可做良好的磁性材料，稀土合金还可做永磁材料 。套用套用领域镧系元素套用极为广泛 。化学工业上主要用作催化剂 。例如混合镧系元素的氯化物和磷酸盐用作催化剂，以加速石油的裂化分解 。混合稀土氧化物广泛用作玻璃抛光材料和玻璃的脱色剂，还可用来製造耐辐射玻璃和雷射玻璃 。用三氧化二钇和三氧化二镝可製得耐高温透明陶瓷，这种陶瓷被用于火箭、雷射、电真空等技术工程上 。此外，电视工业中大量使用的萤光粉为某些稀土化合物，此萤光粉用于製造电视萤光屏 。钢铁中加入少量稀土元素，可大大改善钢的机械性能，因此稀土元素可称为钢铁的“维生素” 。例如在生铁里加进铈，可得到球墨铸铁，使生铁具有韧性且耐磨，可以铁代钢，以铸代锻 。此外，农业上用稀土元素可使粮食增产10%~20%，白菜增产29%，大豆增产50%，还可提高西瓜的产量和甜度，因此用作高效微量肥料 。氧化态镧系元素在固态、水溶液中或其他溶剂中的特徵氧化态是+3 。由于镧系元素在气态时，失去两个6s电子和一个5d电子或失去两个6s电子和一个4f电子所需的电离能比较低，所以一般能形成稳定的+3氧化态 。除+3特徵氧化态外，镧系元素还存在着一些不常见的氧化态 。例如：铈、鐠、钕、鋱、镝存在+4氧化态，原因是它们的4f层保持或接近全空、半满或全充满的状态比较稳定，但只有+4氧化态的铈能存在于溶液中，它是很强的氧化剂 。同理，铈、钕、钐、铕、銩、镱还存在+2氧化态 。
