稀土元素

    稀土元素应用非常广泛,主要有下面几个方面:
  1)打火石和引火合金
    轻稀土金属的燃点很低,如:铈为438K,镨为563K,Nd为543K,在燃烧时放出大量的热。当以铈为主的混合轻稀土金属在不平的表面上摩擦时,其细末就会自燃,因此可用来制造民用的打火石和军用的引火合金。例如,含Ce50%,La和Nd44%,Fe、Al、Ca、C、Si等6%的稀土引火合全可用于制造子弹和炮弹的引信与点火装置。(铈之所以能作为引火合金材料,是由于它的燃点和活泼性正适合于这一用途。比它不活泼的金属在空气中的燃点高,不易发火,比它更活泼的碱金属和碱土金属燃点又太低,如钠在常温就能自燃,故不能用作打火石.)
  2)强还原剂
    含Ce45%~50%,La22%~25%,Nd18%,Pr5%,Sm1%,及少量其他稀土金属的合金,在冶金工业中用作强还原剂。
  3)改善钢的性能
    在冶金上,由于镧系元素具有对氧、硫和其它非金属元素的强亲和力,用于炼钢中能净化钢液,细化晶粒,减少有害元素的影响,从而能显著提高钢的韧性、耐磨性、抗腐性等,从而提高钢的质量。我国已应用希土生产很多新钢种。此外我国还利用希土生产希土球墨铸铁,使铸铁的机械性能、耐磨和耐腐蚀性能得到提高。在有色金属中,镧系元素可以改善合金的高温抗氧化性,提高材料的强度,改善材料的工艺性能。
  4)储氢材料(吸气材料)
    稀土金属及其合金具有吸收大量气体的非凡能力,因此在电子工业中可用作产生高真空的吸气材料。稀土金属对于氢的吸收能力尤其大,例如1kg的LaNi5镧镍合金在室温和2.533×105Pa条件下可吸收170dm3的氢气,而且吸收和放出氢的反应是可逆的,因此可作储氢材料。
  5)永磁材料
    稀土合金是很好的永磁材料,例如SmCo5、Sm2Co7等。1983年问世的第三代稀土永磁材料钕铁硼更是以其优异的磁性能和低廉的成本使其他永磁材料望尘莫及,从而得到迅速和广泛的应用。
  6)发光材料
    稀土是理想的彩色电视的发光材料,例如以氧化钇Y2O3或硫氧化钇Y2O2S为基质的掺有铕的荧光粉Y2O3:Eu或Y2O2S:Eu,均可作为红色发光粉;Gd2O2S:Tb可作为绿色发光粉;La0Br:Tb:Yb可作为蓝色发光粉;Y2O2S:Tb:Dy可作为黄色发光粉;SrHgP2O4可作为紫色发光粉;(YGd)2O2S:Tb可作为白色发光粉;等等。
  7)作催化剂
    在石油化工中,希土主要用作制备分子筛型石油裂化的催化剂。希土化合物还成功地用于合成异戊橡胶和顺丁橡胶及合成氨的催化剂。
  8)作特殊玻璃
    长期以来希土就用于玻璃、陶瓷制造工业。希土氧化物是玻璃抛光粉的原料。希土氧化物抛光粉已用于镜面、平板玻璃、电视显象管等的抛光。它具有用量少,抛光时间短等优点。此外,在制造光学玻璃,原子能工业的玻璃、高温陶瓷及其它最新技术用的玻璃中,都广泛地应用了希土。希土可使玻璃具有特种性能和颜色,如含纯氧化钕的玻璃具有鲜红色,用于航行的仪表中。含纯氧化镨的玻璃是绿色的,并能随光源不同而有不同的颜色。
  9)电光源材料
    希土卤化物是制备新型电光源的重要材料。如镝钬灯、钠钪灯,它们具有体积小、轻而亮度高的特点。钕和钇等希土化合物是固体激光器的重要工作物质,这些激光器在国防等工业中得到了应用。
  10)反应堆的特殊材料
    希土金属在核工业中用于反应堆的结构材料和控制材料。
  11)作特效肥料
    希土元素作为微量元素用于农业,可以促使植物的生长,试验证明:希土元素对花生、小麦、玉米、水稻和烟草等的增产都有明显的效果。
  12)作激活剂
    所有希土离子,特别是Eu2+是较好的激活剂。由于希土离子的电子排布为Xe电子层+4fn5s25p6。在4f电子的外层有5s25p6电子,故4f电子几乎不受晶格振动的影响,是效果较好的激活剂。以Tb3+离子激发Y2SiO5,Tb3+呈绿色。以Eu2+激发Sr3(PO4)2,Eu2+呈蓝色,广泛用作重氮复制法的光源。
    根据近年来的统计,国外希土元素大部分(70%)使用在冶金和石油催化剂方面。

 

锕系元素

1. 单质钍的用途:
    钍主要用于原子能工业,因为钍-232被中子照射后可蜕变为裂变原料铀-233。此外,金属钍可用于制造合金。由于钍有良好的发射性能,故用于放电管和光电管中.
2. 钍的化合物的用途:
a.  二氧化钍: 在人造石油工业中,即由水煤气合成汽油时,通常使用含8%ThO2的氧化钴作催化剂。它又是制造钨丝时的添加剂,约1%ThO2就能使钨成为稳定的小晶粒,并增加抗震强度。煤气灯的纱罩,灼烧后含99%ThO2尚有1%CeO2为添加剂。
3. 单质铀的用途:
    主要作反应堆的核燃料,少量用于制造有色玻璃和陶瓷.
4. 铀的化合物的用途:
a. 铀酸盐: 用在玻璃和陶瓷釉中作为黄颜料.
b. 六氟化铀: 是制取纯U-235核燃料的重要物质.