神奇的稀土
稀土元素是一個(gè)“人丁興旺”的大家族,有鈧,釔,鑭,鈰,鐠,釹,钷,釤,銪,釓,鋱,鏑,鈥,鉺,銩,镥等17個(gè)兄弟姐妹。
叫“稀土”,其實(shí)有點(diǎn)名不副實(shí),因?yàn),作為稀土家庭整體,它們即不稀,也不少,地殼中的分布量比常見的銅鉛鋅錫多得多。它們也不像土,是典型的金屬,有銀白色的光澤,優(yōu)良的導(dǎo)電性和活潑的化學(xué)性能,能與氧硫鹵素形成化合物。為什么叫稀土呢?這不能不從它的發(fā)現(xiàn)說起。
瑞典軍人阿它尼烏斯是位業(yè)余礦物愛好者,1787年分在斯德哥爾摩附近一個(gè)叫伊特比小島找到一塊像煤又像瀝青的石頭。因不知為何物,就叫它“伊特比石”。7年后,芬蘭化學(xué)家加多林對“伊特比”石進(jìn)行多次試驗(yàn),確認(rèn)其中除鐵、鎂氧化物、石灰、硅土外,還有一種未知元素的氧化物,是一種“新土”;瘜W(xué)界習(xí)慣把不溶于水又有耐為能力的固體氧化物叫土。加多林認(rèn)為此土稀奇罕見,遂稱為“稀土”。后來,把組成化合物的金屬就稱為稀土金屬。因此,理解稀土金屬不能望文生義。今天說到“稀土”,可能指單一或復(fù)合的稀土化合物,也可能是稀土純金屬或其合金。
隨后,瑞典科學(xué)家把在稀土中找到的4 種稀土元素,用伊特比(Ytterby)島名中的3~6個(gè)字母分別命名為釔(Yeerium)、鋱(Terbium)、鉺(Erbium)和鐿(Ytterbium)。一個(gè)小島竟為4 種元素命名,這在世界上是絕無僅有的。
隨后,科學(xué)家又陸續(xù)找到鈧、鈥、銩、釓、鏑、镥。在鈰硅石礦中又找到鈰、鑭、釤、銪、鐠和釹。1947年,美國人在鈾裂變生成人工放射性同位素時(shí)發(fā)現(xiàn)了钷,1972年在自然界里找到钷。
由于稀土元素習(xí)性相近,又以差別很大的含量共生一礦,常和鈾釷鉭鈮鈦群集,將分離提純非常困難。經(jīng)過幾代科學(xué)家178年和,才將17個(gè)兄弟姐妹一個(gè)個(gè)從“深閨老上宅”中請出來,結(jié)束了億萬年同居一室,彼此相見卻不相識的局面,實(shí)現(xiàn)了大團(tuán)圓。
稀土在幾乎所有的領(lǐng)域都具有神奇的功效,被譽(yù)為發(fā)行傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)提升傳統(tǒng)產(chǎn)品及研發(fā)新產(chǎn)品的“維生素”。
19世紀(jì)未,奧地利威斯巴奇首先用含稀土氧化物的紗罩汽燈點(diǎn)亮了維也納大學(xué)化學(xué)系演說廳,這種顯色好、壽命長、比電燈亮數(shù)十倍的稀土汽燈立刻風(fēng)靡歐洲和全球。
冶金是用稀土的大戶,與普通鋼的強(qiáng)度、韌性、塑性、抗疲勞強(qiáng)度、抗腐蝕性、抗裂性都有顯著提高,現(xiàn)在造的大橋船車鐵軌管道鋼塔等大型鋼結(jié)構(gòu)都用稀土鋼。耐熱鋼、不銹鋼、硬質(zhì)合金添加微量稀土,就能使性能和壽命大大提高。用稀土球墨鑄鐵制造柴油機(jī)曲軸,不僅成本降低,且壽命更長,實(shí)現(xiàn)了以鐵代鋼,以鑄代煅的夢想。稀土鋁合金導(dǎo)線不但導(dǎo)電性好,且強(qiáng)度接近鋼。在鋁合金中加入微量鈧,可阻止焊接熱裂紋,使飛行器的傳統(tǒng)鉚接改焊接成為可能。這不但節(jié)約材料,而且使結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度增加,重量減輕。這是航空航天制造工藝的重大進(jìn)步。
稀土在石油裂化中是重要的催化劑,稀土汽車尾氣凈化劑可部分代替原來使用的貴金屬鉑、鈀、銠,繡像成本,還不會因使用汽油而“中毒”,因而深受汽車、環(huán)保界青睞。稀土還是全成橡膠的催化劑,其產(chǎn)品可與天然橡膠媲美。
在農(nóng)林養(yǎng)殖業(yè)中,稀土有微量元素激活劑的奇妙作用。每畝地只需加半兩到一兩的稀土微肥,便可使糧、油、菜果增產(chǎn)10%以上,而且還能提高作物抗寒旱及病蟲害的能力。
稀土可制造治暈眩嘔吐搞凝血及動脈硬化的多種藥品,調(diào)查還發(fā)現(xiàn):稀土廠工人比對照組人群癌癥發(fā)病率低很多,稀土有抵制癌細(xì)胞作用,同時(shí)能促進(jìn)人體抗癌細(xì)胞的生長,F(xiàn)在,稀土功能的研究已擴(kuò)大到生物領(lǐng)域,科學(xué)家擬用稀土催化劑切斷癌細(xì)胞與艾滋病的基因,一量研究成功,將是人類最大的福音。
更重要的是,用稀土可制造特殊的光電磁多功能材料,如熒光材料永磁材料貯氫蓄能材料,激光材料,超導(dǎo)材料,光導(dǎo)材料,功能陶瓷材料,半導(dǎo)體材料,這些,都是發(fā)展信息產(chǎn)業(yè),開發(fā)新能源及環(huán)保,核工業(yè),航天業(yè)等洽商科技不可缺的新材料。給怪美國認(rèn)定35個(gè),日本認(rèn)定26個(gè)對本國經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展至關(guān)重要的戰(zhàn)略元素時(shí),都把17個(gè)稀土元素列入其中。稀土已成為世界性的爭奪對象。稀土,令世界矚目。
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