当前课程知识点:材料学概论 > 第2讲 材料就在元素周期表中(一) > 2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素 > 2.3.1 稀土元素和锕系元素
好 那么我们下一节讲什么
还是讲以例子来讲
原子的核外电子排布
讲稀土元素和锕系元素
什么叫稀土元素
稀土元素有什么特征
稀土元素是怎么分布的
锕系元素
它到底什么是锕系元素
锕系元素有哪些
主要是讲
还是我们还是反复的来强调
核外电子排布
它是对我们认识材料
有什么重要的意义
稀土元素
我刚才讲了
稀土元素既不稀又不土
有的书上写稀土元素
就是稀少的元素 稀有的元素
这就错了
这概念是错的
稀土元素它是怎么起名的
是瑞典的科学家
在提取贵金属的时候
当时利用了稀土化合物
当时把它名字就命为稀土
一直到现在
我们国内叫做稀土元素
国外已经不叫稀土元素了
我们国内一般叫做RE
稀土元素
国外不这么叫
那么稀土元素
它的特点是什么
刚才我们讲了
稀土元素是内过渡族元素
它的电子排布的特点是什么
就是f电子
4f电子它没有填满
它的排布情况
你们看看图上讲的很清楚
1s 2s 2p
3s 3p 3d
4S 你看4s它的能量小于3d
那么下边是4p
4p 4d 4f
但是4f
它排在了它的能量怎么样
比5s 5p还要高
那么什么叫做稀土元素
就是4f电子没有填满的这些
这叫做稀土元素
稀土元素有哪些
在元素周期表当中
有17种稀土元素
但是我们平常用的
不包括钪 不包括镧
实际上
就是那15种稀土元素
我们待会儿再说
那么稀土元素的特点是什么
就是5p 6p轨道电子数不变
但具有不同的4f轨道电子
这就是稀土元素
稀土元素有很多特点了
由于它的轨道
发生交错这种现象
因此它有很多特点
它有哪些特点
容易与氧发生化学反应
稀土元素相互分离比较困难
就是稀土元素
我刚才讲了多子女家庭
它在一块
它的化学性质
它的教育好多都是一样的
要从别的元素
把稀土元素分起来比较容易
但是不同的元素
稀土元素
你相互分离就比较难
稀土元素多为磁性体
它构成磁性体的组员
离子多显示颜色
荧光效率比较高
我们现在发光二极管当中
那个黄光荧光体
还有我们平常日光灯里边
用的那种三波长的荧光体
都是用到稀土元素
稀土元素
作为催化
炼钢的时候加点稀土元素
帮那些杂质给它排除出来
因为它氧化能力比较强
被氧化能力比较强
这些都是非常有用的
注意什么叫做稀土元素
稀土元素有什么特点
都需要我们
搞材料的人记住
那么你看稀土元素的提炼
是比较复杂的
从矿石到稀土
有自己的制造过程
稀土原矿经过稀土精选
变成稀土氧化物
变成稀土氧化物
这一部分不是很难
但是要把混合稀土氧化物
变成单一稀土氧化物
问题就来了
用溶液萃取
用熔炼电解
要真空熔炼 要粉末烧碱
这就很难了
稀土元素再有一个特点
就在地壳上的分布
非常不均匀
它分布在少数的地区和国家
哪些国家
大家伙知道
中国稀土含量是很高的
比方在内蒙古
还有俄罗斯
还有南非
那么有些国家根本就一点没有
你比如像日本 像韩国
他们就一点稀土元素都没有
但是高新技术产业
比如平板演示器
比方说发光二极管
甚至有些太阳能电池
它遇到需要这些东西
它怎么办
它必须得向我们这买是不是
你看图当中
这就是说圆圈大的地方
就表示稀土元素含量比较高的
那么圆圈小的
含量比较低的
根本就没有圆圈的
一点都没有
所以稀土元素
它分布是很不均匀
那么稀土元素
我刚才讲了
稀土元素
总共是15种
平常说的15种
那么表上列了多少
列了你比如钪应该它不算
钪和镧它不算
就是说它属于稀土元素
但是
它在性能方面
我们关注的是15种
有八种轻稀土
七种重稀土
哪些
钆 镧 铈 镨 钕 钷 钐等等
15种
那么稀土元素
有哪些用途
比如做永磁体
做光学透镜
做夜光涂料
做激光器
做LED灯
都离不开这些东西
那么稀土元素分布的特点
我刚才讲了
地球上仅分布在少数地区
且属于未充分开发的元素
既是局部富集
但由于广域分散
提取困难 经济效益低下
第三个特点
即使局部富集
由于易活性化
很难以纯净的元素提取
那么你看我刚才表上
稀土元素用处是很大的
我们讲这一段
就是讲什么叫稀土元素
稀土元素有什么特点
稀土元素是怎么制造的
稀土元素
是怎么分布的等等这些
稀土元素有哪些用途
希望我们对这些问题
搞材料的人都有所了解
锕系元素
锕系元素那些放射性元素
都属于锕系元素
当然铀
是人造的最后一个元素了
原子系数最大的
是有92
一直到钸以后
都是人造的了
这些都属于锕系元素
锕系元素多数是有放射性的
搞核
这些都离不开锕系元素
锕系元素的特点
就是说它是什么
它是5f电子没有填满
5f电子没填满
你看5f电子没有填满
不同锕系元素
此部分填充的电子数不同
哪部分就是5f电子
但是它跟镧系 稀土元素
不同的是
这里边
有些例外
同学们要注意这个问题
它也是核外电子
它排布
它是在什么
5F电子没有填满
稀土元素是4f电子没有填满
外过渡族元素
大量的外过渡族元素
是3d电子没有填满
所以
同学们一定要弄清楚
什么叫做稀土
什么叫做锕系
什么叫做过渡族金属
一定要弄清楚
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业