什么是稀土？稀土有什么作用和用途？

1.什么是稀土元素?

严格地说，它们和周期表上的其他元素一样——比如碳、氢和氧——原子序数在57到71之间。另外还有两种性质相似的稀土元素，有时也会与它们组合在一起，但主要的稀土元素就是这15种。要制作第一个，镧，从钡原子开始，加上一个质子和一个电子。每一个连续的稀土元素都会增加一个质子和一个电子。

有15种稀土元素是很重要的:化学专业的学生可能还记得，当电子被加到一个原子上时，它们会以团或层的形式聚集在一起，被称为轨道，这些轨道就像靶心周围目标的同心圆。

任何原子的最内层靶圆可以包含两个电子;增加第三个电子意味着在第二个靶圆中增加一个。接下来的7个电子也在那里——之后电子必须进入第三个能容纳18个电子的靶圆。接下来的18个电子进入第四个靶圆。

然后事情开始变得有点奇怪。虽然在第四个靶圆中还有电子的空间，但接下来的八个电子进入了第五个靶圆。尽管第五圈空间更大，接下来的两个电子进入了第六圈。

这时原子就变成了钡原子，原子序数为56，而早期目标圆中的空位就开始被填满。再加上一个电子——制造镧——稀土元素系列的第一个电子——就把这个电子放到了第五圈。再加上一个，使铈原子序数为58，在第四个圆上增加了一个电子。制造下一个元素praseodymium，实际上就是把第五圈的最新电子移到第四圈，再加一个。从那里，额外的电子填满了第四个圆。

在所有元素中，最外层的电子在很大程度上影响元素的化学性质。由于稀土具有相同的最外层电子构型，它们的性质非常相似。

2.稀土元素真的很稀有吗?

不,它们在地壳中比许多其他有价值的元素丰富得多。即使是最稀有的稀土元素铥原子的原子序数为69，是金的125倍。最稀有的稀土铈原子序数为58，是黄金的1.5万倍。

最稀有的稀土元素，铥。

从某种意义上说，它们又很罕见——矿物学家们会称它们为“分散的”，也就是说它们大多以相对较低的浓度散布在地球上。稀土通常存在于被称为碳酸盐岩的稀有火成岩中。

有几个地区稀土储量丰富，而且主要集中在中国。中国每年生产的稀土量占全球13万吨稀土总量的80%以上。澳大利亚也有一些地区，其他一些国家也是如此。美国有一小块稀土资源丰富的地区，但美国最后一个稀土资源来源——加州山口采石场(Mountain Pass鲗)在2015年关闭。

3.如果它们并不罕见，价格贵吗?

是的,相当贵。2018年，一氧化二钕(原子序数为60)的成本是每公吨10.7万美元。预计到2025年，价格将攀升至15万美元。

铕的成本甚至更高——每公吨约71.2万美元。

部分原因是稀土元素在化学上很难相互分离以获得纯物质。

4.稀土元素具有什么用途?

在20世纪后半叶，原子序数为63的铕被广泛应用于视频屏幕(包括电脑显示器和等离子体)中，作为产生颜色的荧光粉，它对于吸收核反应堆控制棒中的中子也很有用。

如今，其他稀土元素也普遍用于电子设备。例如，原子序数为60的钕是一种强大的磁铁，在智能手机、电视、激光、可充电电池和硬盘驱动器上都很有用。即将推出的特斯拉电动汽车发动机也将使用钕。

自20世纪中期以来，对稀土的需求一直在稳步上升，而且没有真正的替代材料来替代它们。可以说，稀土对于现代科技社会至关重要。