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镝:66大顺但快被电动汽车耗尽的稀土金属

2023-08-25 21:18 作者:真-尼古拉斯翠花  | 我要投稿

《娇滴滴的稀土——镝》

作为第66号元素,制备的确特别的6啊

名字本身都是难以获得的意思

当然,这破玩意的发现还是靠攀亲戚找兄弟

铒元素地位的确立开始了镝的发现之路

当时光谱分析开始普及(万恶之源

科学家们终于能找到稀土中的及其微量杂质

于是又有大神对这坨杂质大搞特搞地开始淘宝

于是在原本主要成分为氧化铒的“铒土”里面分离出了两个新元素——野兽先辈的另一半“钬”和作为后缀的表语气强烈的感叹词“铥”

PS:看不懂上面的文字游戏没关系,钬的化学符号是“Ho”,铥的化学符号是“Tm”这回我估计你应该就看懂了(doge

故事继续发展

8年后布瓦博得朗再次猛攻“钬土”又发现新东西

由于当时技术条件太过落后(我看是他太懒

只能用效率低下的传统的沉淀法

把氧化物变成盐

然后通过不同的稀土氢氧化物沉淀的pH范围略有差别通过氨水沉淀出来

由于操作困难,他反复沉淀了30遍(产率低下

才获得了够试验用的氧化镝样本

布瓦博得朗:怨念の镝++1

结果,布瓦博得朗一语成谶

镝の获取难度 展露出了它真正的恐怖面目

直到后来很久,以至于新中国都成立了一年了

高纯度的金属镝才刚刚被做出来

直到今天镝的开采和冶炼的难度依然不减当年

直到现在,都没有在自然界发现镝的独矿

这也正常,保持了稀土抱团取暖的优良传统嘛

仍然是老两样:独居石,氟碳铈矿

这倒也没啥,稀土嘛,可以理解

用这俩提炼其他稀土时顺便产点镝

有时候又会投奔其他特立独行的稀土,比如铈

在一些含铈的矿石里面

比如铈褐帘石、铈硅石。铈钛铁矿里面

也有一定量的镝

有时候又会和钇、钬等三足鼎立

形成共生矿,构成了钇矿里面的重稀土成分

目前,镝的分离不必像布瓦博得朗一样

使用笨大蠢的沉淀法

我们可以使用效率高很多的离子交换

有机溶剂萃取也是可以的(稀土老传统了

富集以后进行氟化或氯化生成盐

在高温下熔融置换(要点察觉!!!

制得的粗品高温蒸馏提纯,终于制完

但还好,丰度高于铒,低于钆,还算不错

室温无氧环境下是银灰色的暗色调金属

虽然又金属光泽但不多,稀土嘛可以理解

空气中可以长期保存,但白膜厚度取决于水

干燥的空气和镝保持着合理的界限感

但一旦有水这玩意镝和水之间就矜持不下去了

再加上二氧化碳这跟搅屎棍

镝表面便覆盖上氢氧化物、碳酸盐、氧化物等

光泽会随着岁月的流淌而消失,变得满脸皱纹

颜色会更偏暗、偏灰

但还好壳层是致密的,可以保护内部不受氧化

累积到一定厚度,只要不下大雾就安全

所以并不像前面几位稀土需要泡油

镝理论上会是柔软的金属

但这种柔软是相对于铬和钨而言的

抛去自身原因,其实是杂质搞得鬼

这让我想起了钨~~~~

这些永远滴神还会废掉镝的机械加工性

铍:笑死我了🤣👉🏻Dy👎🏻

镝在自然界有6个稳定同位素,还算不错

还有一个半衰期是宇宙年龄的7250倍的同位素

镝的氧化膜像铝,很大程度上决定了化学性质

以镝和水的反应举例

书上说镝遇冷水反应缓慢但明显,在热水中快

但由于有氧化膜的保护,仅限镝粉

直接放块状的话恐怕煮沸半天也只有不几个泡

这么形容吧,半死不活吊着口气

所以想让块状的镝也发生这种反应也很简单

除掉氧化层,以绝后患

除掉氧化层后,跟书上就一致了

在冷水中的反应跟铁和稀硫酸反应差不多

在热水中的反应跟镁和稀盐酸反应差不多

这个反应也是标准的置换反应

另一个产物是氢氧化镝

仍然是稀土老传统,氢氧化物难溶……吗?

并不是,它在水里有点溶解度,不会很快沉淀

并且!氢氧化镝有明显的碱性,滴酚酞变红

这在之前可是镧、铈、镨、铕独占啊!!!

由此可见镝很活泼(还记得前文的要素察觉吗

所以可以得出结论,镝和很多非金属都可化合

但是……反应的剧烈程度差异也很大(@铌

主要决定因素是形成的化合物是否可以挥发

再绝对一点,是否是共价化合物或离子晶体

(不一定,别被我带跑偏!!

举栗子,镝跟氧和硫化合生成物熔点高难挥发

所以火焰气流并不能吹走生成物使再次接触

所以反应速度相对较慢,尤其是致密的镝块

这一点,别说稀土,整个过渡金属区都难

但硫跟氧不一样的一点是,硫会冷凝回流

回流下来的液态硫会冲走硫化镝粉末

从而再次和镝亲密接触继续反应

氮化镝、硼化镝的制取也是类似的方式和原理

这些二元化合物(就是X化X)多数呈棕黑色

容易水解!!!尤其酸性环境!!!

隔水保存以防发生危险!!!

话说会来,镝和卤素反应是比较快的

卤化物毕竟共价化合物嘛(未证实,勿当真

在生成的同时就溜掉了,及时逃离犯罪现场

在氯气中短短几十秒便会燃烧

发出耀眼的白光带点黄

放出大量的热原地逝管++1

三氯化镝在逝管上方冷凝为淡黄色粉末

对于卤素之耻碘,一样可以让镝燃烧

所以制取无水卤化镝只需要各就各位,加热就完了……吗?

多数可以,但氟化镝不一样,氟太活泼以至于反应太过炸裂比较废人,并且氟化镝溶解度也不大,所以直接使用复分解反应便可,新鲜沉淀的氟化镝像果冻一样,加热陈化离心分离脱水干燥便可制得无水氟化镝(我的天……

别问我为啥不直接蒸干,问就是水解

接下来是保留节目,金属和酸的反应

镝可以很容易的把电子塞给氢离子

除了氢氟酸,和其他的氢卤酸反应生成的盐

溶解度相当大,反应速度也特别快

有多快呢,3%的盐酸便可掀起腥风血雨

回到氢氟酸身上,前文提到氟化镝是难溶的

所以跟氢氟酸反应时,反应生成的氟化镝沉淀

像小猪盖被一样覆盖在镝块的表面然后就无了

镝还做了一个违背祖训的决定!

在硫酸中反应相当快

其他的反应慢可能是因为硫酸盐溶解度的问题

但镝不同,它反应出的是会沉淀硫酸根的二价

但是!二价的离子可以还原水变成易溶的三价

最后一切归于平静与澄碧

镝虽然有0、1、2、3四个氧化态

但除了单质只有正三价是稳定的

正二价之前提到过,还原性太强了,必须无氧

制备不算难,无氧环境让三价盐和单质归中

在三价镝的世界里,氧化镝微溶于水生成碱

空气中容易吸水结合二氧化碳变成碱式碳酸盐

氧化镝熔点太高了不能生产金属镝

必须氯化或者氟化降低熔点在冶炼

这俩卤化镝都是白色到淡黄色的粉末

无水氟化镝的水解稍好一点,毕竟难溶于水

但无水氯化镝不一样,它易溶于水

它极易吸潮变成水合物,然后一去不复返了

对于硫酸镝,硝酸镝,无水物几乎无法制得

所以多多少少带点结晶水

(以上言论仅针对镝的强酸盐

对于镝的弱酸盐,溶解度小

尤其草酸镝,沉淀简单粗暴下沉速度快易分离

是可以用来提纯镝的

但是碳酸盐嘛……

沉淀出来的是碱式碳酸盐罢(悲

和其它重稀土碳酸盐类似可以被浓碳酸钾络合

回到工业应用,镝是极其重要的

它用途很多难以替代

可以添加在钕铁硼磁铁中提高抗退磁能力

所以被电力汽车领域的工业大量争夺

铽、镝、铁的合金具有目前最强的磁致伸缩性

可以被用于制作传感器

碘化镝和溴化镝可以用作金属卤灯

在高温下释放镝原子发出红色到绿色波段的光

是高光效,高显色性,长寿命的优质光源

当然还能用作荧光粉的激活剂

和钒的组合用于研发和制作激光材料

前途一片光明,但产量也是绝对的短板

电动汽车一项事业就能挥霍掉不少镝

更何况其他的这些用途

这推动了世界范围内对稀土的探矿的普遍开展

前文提到,镝的储量不低

极有可能出现大矿床

能够缓解甚至解决供应问题

题外话:快开学了,还有谁作业没写完

我作业8月11号写完的(doge

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