鈰性質(zhì)、用途與生產(chǎn)工藝
鈰的化學元素符號為Ce，原子序數(shù)為58。鈰是一種柔軟，易延展的銀白色金屬，暴露于空氣中時會變色，并且足夠軟，可以用小刀切割。鈰是稀土中含量最豐富的。 它的化學特征是具有兩個價態(tài)，即+3鈰態(tài)和+4鈰態(tài)。 鈰態(tài)是在水溶液中唯一穩(wěn)定的非三價稀土離子。 因此，它是強酸性和強氧化劑。 鈰態(tài)與其他三價稀土極為相似。
鈰的拉丁名稱Cerium是以小行星谷神星來命名的，另一種以小行星來命名的元素是鈀。 在1801年1月1日那晚，意大利的天文學家皮愛艾奇(Piazzi)在火星和木星之間的大間隙里找到了一顆繞行太陽運行的新行星，為了維持行星以羅馬神明為名的傳統(tǒng)，這個天體就以農(nóng)事女神之名命名為谷神星Ceres。麥片類食物的英文為cereal，也是源自于農(nóng)事女神。谷神星發(fā)現(xiàn)的當年科學界頗為興奮，因此在谷神星發(fā)現(xiàn)后找到的第一個新元素，就命名為鈰cerium來向谷神星致敬。
鈰是地球上第25大最豐富的元素。 它也是鑭系元素中含量最豐富的稀土金屬。 它的主要礦石是獨居石和菱鎂礦。 鈰在地殼中的含量為46 ppm，約占地殼的0.0046％。 鈰與礦石中的其他元素混合在一起，使其難以發(fā)現(xiàn)，分離和鑒定。 直到1803年它的存在才為人所知。 獨居石的沙子包含大多數(shù)稀土。 佛羅里達海灘和加利福尼亞部分地區(qū)的沙灘含有獨居石。 獨居石在南非，印度和巴西也有發(fā)現(xiàn)。
(1)鈰作為玻璃添加劑，能吸收紫外線與紅外線，現(xiàn)已被大量應用于汽車玻璃。不僅能防紫外線，還可降低車內(nèi)溫度，從而節(jié)約空調(diào)用電。從1997年起，日本汽車玻璃全加入氧化鈰，1996年用于汽車玻璃的氧化鈰至少有2000噸，美國約1000多噸。
(2)目前正將鈰應用到汽車尾氣凈化催化劑中，可有效防止大量汽車廢氣排到空氣中美國在這方面的消費量占稀土總消費量的三分之一強。
(3)硫化鈰可以取代鉛、鎘等對環(huán)境和人類有害的金屬應用到顏料中，可對塑料著色，也可用于涂料、油墨和紙張等行業(yè)。目前領先的是法國羅納普朗克公司。
(4)Ce：LiSAF激光系統(tǒng)是美國研制出來的固體激光器，通過監(jiān)測色氨酸濃度可用于探查生物武器，還可用于醫(yī)學。鈰應用領域非常廣泛，幾乎所有的稀土應用領域中都含有鈰。如拋光粉、儲氫材料、熱電材料、鈰鎢電極、陶瓷電容器、壓電陶瓷、鈰碳化硅磨料、燃料電池原料、汽油催化劑、某些永磁材料、各種合金鋼及有色金屬等。
鈰是通過化學加工和分離從礦石中獲得的。 該過程涉及將鈰與礦石中存在的其他稀土金屬分離。 將礦石壓碎，磨碎并用酸處理。 提取液被緩沖至pH 3-4，元素以Ce4 +鹽的形式選擇性沉淀。 鈰也可以通過離子交換過程與其他金屬分離。同樣，金屬可以通過用鈣將氯化鈰（III）高溫還原而獲得：
2CeCl3 + 3Ca→2Ce + 3CaCl2
鈰的藥理作用和化學性質(zhì)類似于鋁。據(jù)說不溶性鹽（例如草酸鹽）即使在大劑量下也無毒。它用于防止懷孕時嘔吐。平均劑量為0.05至0.5克。吸入后對稀土金屬的中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，可能會在很大程度上阻止使用這些材料進行焊接操作。據(jù)稱鈰會產(chǎn)生紅細胞增多癥，但由于其毒性作用而不能用于治療貧血。鈰鹽可提高血液凝固速率。
用途
可用于制造合金、打火石等
生產(chǎn)方法
地殼中最豐的稀土金屬。用鈣還原氧化亞鈰或電解氯化亞鈰可制得金屬鈰。
70g CeCl3、18.5g Ca在惰性氣氛下徹底混合搖勻裝入鉭坩堝或用機動壓力機壓成圓柱體放在鉭坩堝中，坩堝配有打孔的鉭蓋子以便通氣，置于密閉MgO坩堝(d=0.0508m,h=0.1778m)中。然后放在石英管(d=0.11615m)中，管的一端熔封，另一端打磨后嵌入55/50錐形接頭中。用石蠟將石英管密封在真空體系中(0.133Pa)。充入Ar(先通過熱的金屬鈾純化)到P=101.325kPa，用6kW感應爐加熱到550～600℃，使反應發(fā)生(鉭坩堝溫度突然上升為據(jù))。5min后達到1000℃，維持13min使產(chǎn)生的稀土金屬完全結塊。冷卻到室溫，用水浸泡鉭坩堝以除掉CaCl2、Ca，稀土金屬融塊保留在底部(1%～3%Ca)。
類別
遇水易燃物品
爆炸物危險特性
遇水放出易爆氫氣
可燃性危險特性
遇水易燃; 遇水、堿、酸產(chǎn)生易燃氫氣
儲運特性
庫房通風低溫干燥; 與氧化劑、酸類分開存放
滅火劑
干粉、干砂、二氧化碳、泡沫、1211滅火劑
鈰
上下游產(chǎn)品信息
上游原料
下游產(chǎn)品