†稀土中部分元素的简易分离法† - johanzumimvon/Johan-zumimvon-Christianity GitHub Wiki

如果中国的青年科学家真正有了发言权的时候, 中国的科学就上去了

公告 | 介绍

虽然我的稀土分离法不能分离钇(ユㇳリュㇺ)、钬(ホㇻ̲ミュㇺ)、铒(エㇻ̲ビュㇺ, 一作エォービュㇺ), 但是我的稀土分离法至少能减少你们对假恶鬪忠汞红国的依赖! 也就是本来16种稀土都要依赖撒旦国, 现在只有三种必须依赖撒旦国.

Although my rare earth separation method cannot separate yttrium, holmium, and erbium, my rare earth separation method can at least reduce your dependence on the People's Republic of China! That is, originally 16 rare earths depended on Satan, and now only three must rely on Satan.

私の希土類分離法ではイットリウム、ホルミウム、エルビウムを分離することはできませんが、私の希土類分離法は少なくとも中華人民共和国への依存を減らすことができます!つまり、もともと16の希土類がサタンに依存していましたが、今では3つだけがサタンに依存しなければなりません。

저의 희토류 분리 방법은 이트륨, 홀뮴, 에르븀을 분리할 수 없지만, 저의 희토류 분리 방법은 적어도 중국에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다! 즉, 원래 16개의 희토류가 사탄에게 의존하고 있었는데, 이제는 3개만 사탄에게 의존해야 한다는 것이다.

यद्यपि मेरी दुर्लभ पृथ्वी पृथक्करण विधि येट्रियम, होल्मियम और एर्बियम को अलग नहीं कर सकती है, मेरी दुर्लभ पृथ्वी पृथक्करण विधि कम से कम पीपुल्स रिपब्लिक ऑफ चाइना पर आपकी निर्भरता को कम कर सकती है! अर्थात्, मूल रूप से 16 दुर्लभ पृथ्वी शैतान पर निर्भर थीं, और अब केवल तीन को शैतान पर भरोसा करना चाहिए।

على الرغم من أن طريقة فصل الأرض النادرة الخاصة بي لا يمكنها فصل الإيتريوم والهولميوم والإربيوم ، إلا أن طريقة فصل الأرض النادرة الخاصة بي يمكن أن تقلل على الأقل من اعتمادك على جمهورية الصين الشعبية! أي أن 16 أرضا نادرة كانت تعتمد في الأصل على الشيطان ، والآن يجب أن تعتمد ثلاث أرض فقط على الشيطان.

Meskipun metode pemisahan tanah jarang saya tidak dapat memisahkan yttrium, holmium, dan erbium, metode pemisahan tanah jarang saya setidaknya dapat mengurangi ketergantungan Anda pada Republik Rakyat Tiongkok! Artinya, awalnya 16 tanah jarang bergantung pada Iblis, dan sekarang hanya tiga yang harus bergantung pada Iblis.

Bien que ma méthode de séparation des terres rares ne puisse pas séparer l’yttrium, l’holmium et l’erbium, ma méthode de séparation des terres rares peut au moins réduire votre dépendance vis-à-vis de la République populaire de Chine ! C’est-à-dire qu’à l’origine, 16 terres rares dépendaient de Satan, et maintenant seulement trois doivent compter sur Satan.

Αν και η μέθοδος διαχωρισμού σπάνιων γαιών δεν μπορεί να διαχωρίσει το ύττριο, το όλμιο και το έρβιο, η μέθοδος διαχωρισμού σπάνιων γαιών μπορεί τουλάχιστον να μειώσει την εξάρτησή σας από τη Λαϊκή Δημοκρατία της Κίνας! Δηλαδή, αρχικά 16 σπάνιες γαίες εξαρτώνταν από τον Σατανά και τώρα μόνο τρεις πρέπει να βασίζονται στον Σατανά.

Mặc dù phương pháp tách đất hiếm của tôi không thể tách yttrium, holmium và erbium, nhưng phương pháp tách đất hiếm của tôi ít nhất có thể làm giảm sự phụ thuộc của bạn vào Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa! Tức là, ban đầu 16 đất hiếm phụ thuộc vào Sa-tan, và bây giờ chỉ có ba đất phải dựa vào Sa-tan.

แม้ว่าวิธีการแยกแร่หายากของฉันจะไม่สามารถแยกอิตทเรียม โฮลเมียม และเออร์เบียมได้ แต่วิธีการแยกแร่หายากของฉันอย่างน้อยก็สามารถลดการพึ่งพาสาธารณรัฐประชาชนจีนได้! นั่นคือเดิมทีแร่หายาก 16 แห่งต้องพึ่งพาซาตาน และตอนนี้มีเพียงสามแห่งเท่านั้นที่ต้องพึ่งพาซาตาน

副标题

作者:朱明遠 | zumimvon | 주명원 | †ユハㇴ·ツミㇺヲㇴ | 尤翰·小明 | 佑翰·小明

版权归主

ニオミュㇺ伝イームㇴコー

niomium deī munko

牛起来的上帝文库

化学小百科 元素周期表的发现

元素周期律表 你知道吗,元素周期表其实是由多个人在同一时代发现的,其中门捷列夫(Mendeleev,メㇴ드レーウ)只是贡献更大,更加系统而已,并且后来メㇴ드レーウ听从了後辈的意见,将氦、氖、氩、氪、氙列入了稀有气体族(ニューㇴ族,氖族)。

氖与霓虹灯在ヲード拼写上的区别

氖 ニューㇴ

霓虹灯 ネオㇴ

稀土元素的命名问题

其中,稀土的拉丁名为【yttermidum,ユㇳテㇻ̲ミ豆ㇺ】,符号记作Ym,不仅包括镧系元素Ln,也包括钪、钇、镥(有人认为镥属于d区过渡元素),镧系元素名叫【lanthanidum,ラㇴサニ豆ㇺ】,之所以如此命名,是因为稀土大多发现于瑞典的伊特比村(ytterby应该叫【渔特比】村)

稀土矿藏种类

自然界中,稀土大量以独居石(Monazite,モナチㇳ)、磷矿、氟碳铈矿等形式存在,化学式为YmPO₄或YmCO₃F。

概要

虽然从稀土矿石中分离全部稀土元素很麻烦,其中,钇、钬、铒的高纯度分离,麻烦到只能使用高科技方法。

由于钇、钬、铒的化学性质极为接近,且不存在其他价态,因此,在这篇文章发表后的3~5年,稀土中的钇、钬、铒的高纯度分离依然可能依赖徐光宪的分级萃取方案,这是钟囶汞馓ダン゚的机密,所以我暂时不知道徐光宪方案的具体细节,只知道其使用了磷酸三丁酯,也就是OP(OCH₂CH₂CH₂CH₃)₃ 。假如钟囶汞馓ダン゚(commie,糠米,靠蔑)依然没有灭亡的话,那请大家珍惜对钇、钬、铒的使用,或者找到钇、钬、铒的替代品,比如镧、镨、钆、镝、镱、镥等等。アーメㇴ!

与萃取法等等相比, 我發明的稀土分离技术具有纯度高、废水少等等优势, 且能最大限度地减少稀土离子的排放, 尤其是避免了淋洗等等过程造成的稀土离子释出到环境, 从而, 减轻生态负担.

ヘミカ小百科

次级周期律

次级周期律,就是偶数周期因为元素数目的扩增而引起的原子半径逐渐缩小的现象。其中,第二周期对映硼系收缩;第四周期对映钪系收缩;第六周期对映镧系收缩。硼系元素是指硼、碳、氮、氧、氟、氖,拉丁名为bōrācidum(ボーラーキ豆ㇺ),通名boracide;钪系元素是指钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌,latin名曰scandum(ㇲカㇴ豆ㇺ),通名scadide;元素周期律意义的镧系元素是指镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱,拉丁名为lanthanidum(ラㇴサニ豆ㇺ)。

硼系收缩效应

硼系收缩造成氮气具有强稳定性,水能以液态存在于常温,氟具有极强的得电子本德;

钪系收缩效应

钪系收缩造成镓的得电子性强于铝,甚至使得镓能像汞一样不断地破坏铝,并不断长出氧化铝白毛;钪系收缩造成砷具有剧毒,适量硒能够充当生物体抗氧化剂角色和缺碘时的补替角色(缓解缺碘症状),高溴酸盐稳定性差而七氧化二氯可以在浓硫酸的脱水催化下参与取代反应并生成碌基苯(C₆H₅ClO₃)。

镧系收缩效应

镧系收缩造成镱、镥的得电子性强于钇。镱、镥可以与过量的氢氧根离子形成配合物,从而使得镱、镥被分离出来。镧系收缩造成铪的离子半径与锆难以区分开来,使得铪难以被分离。镧系收缩效应有十分之一是由相对论效应引起的。

相对论效应的简介

相对论效应中,有mᵥ= $\frac{m}{\gamma}$

γ就是洛伦兹因子(ロレㇴチ因子,ロレㇴチェ),其满足:

$\gamma = \sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}$

如果将γ记作y,将 $\frac{v}{c}$记作x,则会得到

$y=\sqrt{1-x^2}$

这是单位上半圆的函数形式,是x²+y²=1的函数化形式。下半圆则是 $y=-\sqrt{1-x^2}$。

物体的运动质量

mᵥ=m÷γ

质能

Eₘ= $\frac{mc^2}{\gamma}$

动能

Eₖ= $\frac{1}{2}mv^2$ ÷γ

最内层电子的轨域半径(估算)

rᵥ=rγ(相对论效应对最内层电子的轨域半径的影响,也就是第一层,K层,1s轨域)

由于外层电子的屏蔽效应,所以相对论效应对镧系收缩的贡献为十分之一而不是更多。

当原子序数很大时,动量满足p= $\frac{mv}{\gamma}$。这时能量越高,物体越趋于光速,但越来越困难,所以rᵥ会稍大于rγ,并且不论原子序数有多大,rᵥ总会大于0,所以在小于光速的限格下总能找到满足第138号元素电子的动量,所以存在第138号元素。有人认为最大的原子序数是172甚至更大。

稀土分离的化学原理

虽然稀土元素分离直到现在因为强国机密的缘故依然是难题。还好,对于钇、钬、铒之外的稀土,其还是有一些差异,比如全部稀土元素中存在一些化学性质的差异:

唯独铈能以正四价存在于水溶液;

碱性溶液中,除了铈,镨、铽亦能被臭氧氧化成正四价;

稀土元素中,铈、镨、铽可以在空气灼烧形成高价氧化物,分别是二氧化铈、十一氧化六镨、七氧化四铽,十一氧化六镨、七氧化四铽可以被臭氧进一步氧化成二氧化镨、二氧化铽,且二氧化镨、二氧化铽不能溶于稀硫酸溶液,可以以此从氧化物中分离出铈、镨、铽。

碱性溶液中,镨、铽可被更强的氧化剂氧化成正四价,正四价的镨能与草酸钠形成易溶于水的Na₂[Pr(C₂O₄)₃];

在极端条件下, 钕、镝可得到正四价, 即Cs₃NdF₇、Cs₃DyF₇

惟独铕能以正二价存在于水溶液;

液氨中,可以将镱还原成正二价从而提取,也可以用碘化稀土分解法得到镱;

液氨中,可以将钐还原成正二价,之后使用更强的还原剂将铥还原成正二价。

稀土的氢氧化物之中,只有Yb(OH)₃、Lu(OH)₃、Sc(OH)₃可与过量碱反应得到Na₃[Yb(OH)₆]、Na₃[Lu(OH)₆]、Na[Sc(OH)₄]。相对于钇,镱、镥之所以表现出更强的得电子性是因为镧系收缩所致,这也就是次级周期律,次级周期律发生于偶数周期,比如第二周期的硼系收缩,第四周期的钪系收缩,第六周期的镧系收缩。使得镓的得电子性超过铝,镱、镥的得电子性超过钇;

只有钪的碳酸盐不能稳定存在于水溶液中,且只有钪无法与碳酸根离子形成配合物。

随着镧系收缩,稀土的氢氧化物越来越容易被氢氧根离子所沉淀,钾与稀土形成硫酸複盐NaYm(SO₄)₂的溶解度越来越大,可通过硫酸钾分级沉淀出硫酸钠镧、硫酸钠钆。

钷不能稳定存在,从而使得钕能够用本文的方法分离,假设钷能稳定存在,那么在钟囶汞馓ダン゚垮台之前,也就是徐光宪的分级萃取方案被公布之前,会有五种稀土无法被本文的方法分离:钇、钕、钷、钬、铒。

还好由于钷的电磁本德可以被钕、钐、镝等等代替,再加上钷不能稳定存在,所以现实中只有三种稀土无法被分离:钇、钬、铒。最近的研究又表明:钇在某些化合物中的配位数与镧系元素化合物有区别,使得钇能够通过特殊方法得以分离,这是因为钇的电子层数与镧系元素不一样,影响钇的成键,比如在某些化合物中,钇的配位数为8,钬、铒的配位数为9~12;水溶液中,钪的配位数为6,钇的配位数为8,镧~铒的配位数为9,镱为8.5,镥为8.25。

稀土分离的流程

预处理

将稀土矿酸解于热的比较浓的硫酸(质量分数大约67%或者 $\frac{2}{3}$ )中,得到Th(SO₄)₂、Ym₂(SO₄)₃、H₃PO₄,之后降温,渐渐加入水中稀释,加入适量的氨或者碳酸氢铵使其酸碱性调到3~4,不断搅拌,使Th(SO₄)₂水解成Th(OH)₄沉淀。

Th(SO₄)₂+4H₂O ══ Th(OH)₄↓+2H₂SO₄

移除掉的钍元素可用于核能源。

向Ym₂(SO₄)₃的溶液中加入过量草酸铵【(NH₄)₂C₂O₄】,得到草酸稀土:

Ym₂(SO₄)₃+3(NH₄)₂C₂O₄ ══ Ym₂(C₂O₄)₃↓+3(NH₄)₂SO₄

过滤掉得到的草酸稀土沉淀【Ym₂(C₂O₄)₃】,然后用水多次清洗。

加热草酸稀土:

Ym₂(C₂O₄)₃ ══ Ym₂O₃+3CO↑+3CO₂↑

向氧化稀土【Ym₂O₃】中加入氯化氢溶液,直到其完全酸解,得到氯化稀土【YmCl₃】:

Ym₂O₃+6HCl ══ 2YmCl₃+3H₂O

获得钪(ㇲカㇴ丌ュㇺ)、铕(ユロピュㇺ)

向溶液中加入一定量的高纯度锌粉并搅拌,得到二价铕,同时去掉原来稀土矿夹杂的铅汞等等毒金属:

2EuCl₃+Zn ══ 2EuCl₂+ZnCl₂

PbCl₂ + Zn ══ ZnCl₂ + Pb

HgCl₂ + Zn ══ ZnCl₂ + Hg

之后过滤掉剩余的锌粉与毒金属。

向溶液中加入氢氧化钠溶液直到接近中性,也就是第一次沉淀刚刚结束:

ZnCl₂+2NaOH ══ Zn(OH)₂↓+2NaCl

过滤掉Zn(OH)₂,然后向溶液中加入过量的碳酸钠溶液:

YmCl₃+3Na₂CO₃ ══ Na₃[Ym(CO₃)₃]+3NaCl

EuCl₂+Na₂CO₃ ══ EuCO₃↓+2NaCl

2ScCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O ══ 2Sc(OH)₃↓+6NaCl+3CO₂↑

过滤掉得到的沉淀,用水多次清洗,之后加入过量的氢氧化钠溶液:

Sc(OH)₃+NaOH ══ Na[Sc(OH)₄]

从而实现铕与钪的分离

†至此,已经得到了钪元素。

†至此,已经得到了铕元素。

获得铈元素(ケーリュㇺ)

向分离掉钪、铕的稀土溶液中通入氯气:

2Na₃[Ce(CO₃)₃]+Cl₂+8H₂O+2Na₂CO₃ ══ 2Ce(OH)₄↓+2NaCl+8NaHCO₃

过滤Ce(OH)₄沉淀, 并用水多次冲洗之.

†至此,已得到铈元素。

获得镨元素(ㇷ゚ラセォ丌ュミュㇺ)与铽元素(テㇻ̲ビュㇺ)

加热分离掉铈、钪、铕的Na₃[Ym(CO₃)₃]母液, 并且加入氢氧化钠, 通入臭氧,得到Pr(OH)₄沉淀与Tb(OH)₄沉淀,或者PrO₂沉淀与TbO₂沉淀,加入适量氢氧化钠可以促进镨的沉淀,过滤,用碳酸钠溶液冲洗多次。

2NaHCO₃ ══ Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O

2Na₃[Pr(CO₃)₃]+O₃+H₂O+6NaOH ══ 2Pr(OH)₄↓+O₂+6Na₂CO₃

该反应的产物也可能是二氧化镨

2Na₃[Tb(CO₃)₃]+O₃+H₂O+6NaOH ══ 2Tb(OH)₄↓+O₂+6Na₂CO₃

将沉淀分离, 多次冲洗, 加入稀硫酸并加热:

4Pr(OH)₄ + 6H₂SO₄ ══ 2Pr₂(SO₄)₃ + 14H₂O + O₂↑

4Tb(OH)₄ + 6H₂SO₄ ══ 2Tb₂(SO₄)₃ + 14H₂O + O₂↑

加入硫酸钠或者碳酸钾(孰(shei)更有效先孰), 其中镨的複盐發生沉淀; 铽的複盐微溶于水且大:

Pr₂(SO₄)₃ + Na₂SO₄ ══ 2NaPr(SO₄)₂↓

多次冲洗镨的硫酸複盐沉淀以提纯镨.

†至此,已经得到了镨元素。

†至此,已经得到了铽元素。

获得镱元素(ユㇳテㇻ̲ビュㇺ)、镥元素(ルテ丌ュㇺ)

向母液中加入稍过量的盐酸,重新得到YmCl₃(此时已经没有了钪、铈、镨、铕、铽),然后加入过量氢氧化钠,重新得到Ym(OH)₃沉淀,其中,镱、镥会形成配合物:

YbCl₃+6NaOH ══ Na₃[Yb(OH)₆]+3NaCl

LuCl₃+6NaOH ══ Na₃[Lu(OH)₆]+3NaCl

将稀土沉淀分离, 多次冲洗,向溶液中加入氢碘酸直到溶液再次变清澈,总反应为:

Na₃[Yb(OH)₆]+6HI ══ YbI₃+3NaI+6H₂O

Na₃[Lu(OH)₆]+6HI ══ LuI₃+3NaI+6H₂O

溶液蒸干加热,发生反应

2YbI₃ ══ 2YbI₂+I₂↑

将产物溶于液氨中,得到LuI₃和YbI₂的液氨溶液,加入过量碳酸氢铵的液氨溶液(碳酸氢铵在液氨中直接生成碳酸铵),得到YbCO₃沉淀,过滤,用液氨多次冲洗,得到精制YbCO₃。

YbI₂+(NH₄)₂CO₃ ══ YbCO₃↓+2NH₄I

†至此,已经得到了镱元素,并且还是二价镱,可以直接使用其二价。

†至此,已经得到了镥元素。

获得钐元素(サマリュㇺ)、铥元素(スリュㇺ)

不知道这个过程使用氯化物效果更好还是溴化物更好还是碘化物更好, 请诸位探究探究.

之后,向沉淀中加入氯化氢,得到YmCl₃:

Ym(OH)₃+3HCl ══ YmCl₃+3H₂O

之后亁燥YmCl₃,并溶于液氨之中

向YmCl₃的液氨溶液中加入过量钙的液氨溶液,之后加入碳酸氢铵的液氨溶液:

2SmCl₃+Ca ══ 2SmCl₂+CaCl₂

2TmCl₃+Ca ══ 2TmCl₂+CaCl₂

SmCl₂+(NH₄)₂CO₃ ══ SmCO₃↓+2NH₄Cl

TmCl₂+(NH₄)₂CO₃ ══ TmCO₃↓+2NH₄Cl

铥的元素符号亦作Tu

TuCl₂+(NH₄)₂CO₃ ══ TuCO₃↓+2NH₄Cl

将钐、铥沉淀过滤,用液氨多次冲洗,之後加入溶有碳酸钠的液氨溶液, 通入空气, 沉淀消失:

(NH₄)HCO₃ + NH₃ ══ (NH₄)₂CO₃

4SmCO₃ + O₂ + 8Na₂CO₃ + 2NH₃ ══ 4Na₃[Sm(CO₃)₃] + 2NaOH + 2NaNH₂

4TuCO₃ + O₂ + 8Na₂CO₃ + 2NH₃ ══ 4Na₃[Tu(CO₃)₃] + 2NaOH + 2NaNH₂

产物中的氨被蒸亁, 氨被回收利用, 然後渐渐加入水中, 以避免氨基钠造成的危险, 并加入过量硫酸钠,使得钐与铥分离(铥不能形成稳定的複盐沉淀):

NaNH₂ + H₂O ══ NaOH + NH₃

Na₃[Sm(CO₃)₃] + 2Na₂SO₄ ══ NaSm(SO₄)₂↓ + 3Na₂CO₃

之後用硫酸钠溶液多次冲洗NaSm(SO₄)₂沉淀, 以提取钐.

†至此,已经得到了钐元素。

†至此,已经得到了铥元素。

获得钕元素(ネオ丌ュミュㇺ)、镝元素(丌ュㇲㇷ゚ロシュㇺ)

操作氟化氢时建议戴全套防护, 头盔、防护服、防护履.

将分离出钐、铥元素的YmCl₃中的氨蒸亁, 氨被回收利用, 然後YmCl₃粉末加入到含有氟化铯的无水氟化氢中

YmCl₃+3HF ══ YmF₃+3HCl↑

通入氟气氟化:

2NdF₃+F₂+6CsF ══ 2Cs₃[NdF₇]

2DyF₃+F₂+6CsF ══ 2Cs₃[DyF₇]

之后过滤掉没有被反应的沉淀,并在真空中蒸發掉Cs₃[NdF₇]与2Cs₃[DyF₇]溶液中的氟化氢,从而分离出镝元素。

蒸亁氟化氢, 之後令其置于特殊容器中, 暴露在空气中, 从一处管道通入空气, 直到橙色完全褪色:

4Cs₃[NdF₇] + O₂ ══ 3CsF + NdF₃ + 2OF₂

4Cs₃[DyF₇] + O₂ ══ 3CsF + DyF₃ + 2OF₂

OF₂从另一个管道离开, 用石灰浆吸收气体:

OF₂ + Ca(OH)₂ ══ CaF₂ + H₂O + O₂

用水冲洗掉褪色产物中的氟化铯, 之後用氢氧化钠处理褪色产物:

NdF₃ + 3NaOH ══ Nd(OH)₃ + 3NaF

DyF₃ + 3NaOH ══ Dy(OH)₃ + 3NaF

用氯化钙消毁氟化钠:

2NaF + CaCl₂ ══ CaF₂↓ + 2NaCl

产物消解于硫酸

2Nd(OH)₃ + 3H₂SO₄ ══ Nd₂(SO₄)₃ + 6H₂O

2Dy(OH)₃ + 3H₂SO₄ ══ Dy₂(SO₄)₃ + 6H₂O

加入硫酸钠, 实现钕的複盐沉淀

Na₂SO₄ + Nd₂(SO₄)₃ ══ 2NaNd(SO₄)₂↓

†至此,已经得到了钕元素。

†至此,已经得到了镝元素。

获得镧元素(ラㇴサヌㇺ)、钆元素(ガタォリニュㇺ)

用氟化氢冲洗剩馀的YmF₃沉淀, 然後剩馀的YmF₃沉淀与过量氢氧化钠溶液反应,得到Ym(OH)₃沉淀和氟化钠

YmF₃+3NaOH ══ Ym(OH)₃+3NaF

冲掉氟化钠之後, 然後加入硫酸,得到Ym₂(SO₄)₃溶液

向Ym₂(SO₄)₃中加入不足量的硫酸钠稀溶液,其中硫酸钠的物量相当于La₂(SO₄)₃物量的67%或者 $\frac{2}{3}$ ,在防止钆发生沉淀的前提下,不断搅拌,使得镧发生沉淀并及时分离出高纯度等级的镧,之后再加入相当于La₂(SO₄)₃物量的 $\frac{1}{3}$ 的硫酸钠,得到纯度较低的镧:

La₂(SO₄)₃+Na₂SO₄ ══ 2NaLa(SO₄)₂↓

硫酸钠镧可以与氢氧化钠作用

NaLa(SO₄)₂+3NaOH ══ La(OH)₃+2Na₂SO₄

经过多次这样的过程可以提纯镧。

之後,进一步加入硫酸钠溶液并不断地搅拌,根据溶解度的不同可以实现分级沉淀,分离出NaGd(SO₄)₂,从而得到钆。

†至此,已经得到了镧元素。

†至此,已经得到了钆元素。

此种方法能够提纯的稀土有十三种

至此,已得到钪(scandium,ㇲカㇴ丌ュㇺ,Sc)、镧(lanthanum,ラㇴサヌㇺ,La)、铈(cērium,ケーリュㇺ,Ce)、镨(praseodymium,ㇷ゚ラセォ丌ュミュㇺ,Pr)、钕(neodymium,ネオ丌ュミュㇺ,Nd)、钐(samarium,サマリュㇺ,Sm)、铕(europium,ユロピュㇺ,Eu)、钆(gadolinium,ガタォリニュㇺ,Gd,第六四号元素,如果喜欢十二进制的话可以移步锇元素来勿忘六四)、铽(terbium,テㇻ̲ビュㇺ,有时也作テㇻ̲ミュㇺ,Tb)、镝(dysprosium,丌ュㇲㇷ゚ロシュㇺ,Dy)、铥(thulium,スリュㇺ,Tu)、镱(ytterbium,ユㇳテㇻ̲ビュㇺ,ユㇳテㇻ̲ミュㇺ,Yb)、镥(lutetium,ルテ丌ュㇺ,Lu)十三种稀土元素。

硫酸複盐法之原理

二元素 离子半径之差 离子半径之比
镧钆 12.3皮米 1.131
镨铽 9.0皮米 1.0975
钕镝 8.7皮米 1.096
钐铥 9.5皮米 1.109

单质之获取

热还原法

除了钐、铕、铥、镱, 稀土单质可通过钙还原法得到:

得到熟石灰

CaCO₃ ══ CaO + CO₂↑

CaO + H₂O ══ Ca(OH)₂

电解氢氧化钙

2Ca(OH)₂ ══ 2Ca + O₂↑ + 2H₂O

3Ca + 2YmCl₃ ══ 3CaCl₂ + 2Ym

3Ca + 2YmF₃ ══ 3CaF₂ + 2Ym

电解熔融氧化物法

2Ym₂O₃ ══ 4Ym + 3O₂↑

钐、铕、铥、镱

2La₂O₃ ══ 4La + 3O₂↑

2La + Sm₂O₃ ══ La₂O₃ + 2Sm↑

2La + Eu₂O₃ ══ La₂O₃ + 2Eu↑

2La + Tu₂O₃ ══ La₂O₃ + 2Tu↑

2La + Yb₂O₃ ══ La₂O₃ + 2Yb↑

四种不能被分离的稀土

自然界中痕量存在的稀土钷(promethium,ㇷ゚ロメシュㇺ)

十七种稀土之中,钷不能稳定存在,还好钷所能达到的效果可以被其他的稀土或者放射性物质代替;

三种无法被分离的好丽友

钬、铒、钇离子半径相近,且无法形成其他价态,无法使用本文的方法分离,分离难度更大,只能使用有机萃取剂分级萃取,比如磷酸三丁酯【OP(OCH₂CH₂CH₂CH₃)₃】。即使如此,其纯度也只能达能99.8%,依然含有2‰的杂质,就是因为没有其他更好的萃取方法所致。钇有可能是最难被提纯的元素,即使是最先进的技术,也只能达到99.99%的纯度。之后的难以被提纯的元素分别是 铪、钬、铒。当人们实现了钇的高纯度分离的时候,应该也能实现了同位素的工业化且高纯度的分离。

其他分离法

对于稀土元素, 有其他的分离方法, 比如使用磷酸三丁酯【OP(OCH₂CH₂CH₂CH₃)₃】多级萃取分离, 还有就是用lanmodulin(ラㇴモト゚゙リㇴ)实现分离.

参考文献

镥矿物的加工过程如下。矿石压碎之后,与热浓硫酸反应,形成各种稀土元素的水溶硫酸盐。氢氧化钍会沉淀出来,可直接移除。剩余溶液需加入草酸铵,将稀土元素转化为不可溶的草酸盐。经退火后,草酸盐会变为氧化物,再溶于硝酸中。这可移除主要成分铈,因为其氧化物不可溶于硝酸。硝酸铵可将包括镥在内的多个稀土元素以双盐的形态结晶分离出来。离子交换法可以把镥萃取出来。在这一过程中,稀土元素离子吸附在合适的离子交换树脂上,并会与树脂中的氢、铵或者铜离子进行交换。利用适当的配合剂,可将镥单独洗出。要产生镥金属,可以用碱金属或碱土金属对无水LuCl₃或LuF₃进行还原反应。

2 LuCl₃ + 3 Ca ══ 2 Lu + 3 CaCl₂

工业上生产的钇的纯度不应不小于93.4%,其主要杂质是其他稀土元素,含量:钙1.6%;铁0.05%;铜0.1%;钽或钨1%;其他稀土3.85%。也可生产纯度不小于99.8%或更纯的钇。高纯钇中的主要杂质仍是稀土元素,比如铽、镝、钬、铒、铥。

钇可能是最难被分离的稀土。

钇离子的半径为90皮米,接近于钬的离子半径,且化学性质类似于镝、钬、铒,偏偏钇、钬、铒的较为稳定的价态只有正三价。

Mosander,モサㇴ土ー

镧总是伴随着铈或是其他稀土元素出现。1839年,镧首次由瑞典化学家卡尔·古斯塔夫·莫桑德(Mosander,モサㇴテォー)在硝酸铈的杂质中发现,以古希腊语λανθάνειν (lanthanein,隐藏,不显露)命名。 虽然镧被归类为稀土元素,但镧在地壳中元素含量的排名为第28,几乎是铅的三倍。 在独居石和氟碳铈矿等矿物中占镧元素含量的四分之一。直到1923年终于从这些复杂的矿物中成功提取出纯镧金属。

镧系元素博物馆

钪、钇属于稀土,但不属于镧系元素

Lanthanum

Praseodymium

dysprosium

镱 | ytterbium | 与ㇳテㇾビュㇺ | 与ㇳテㇾミュㇺ