1.4　稀土元素磁性之源

1.4.1　稀土元素

——4f亞層電子未填滿的元素

稀土就是元素周期表中鑭系元素以及與鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相似的兩個元素——鈧(Sc)和釔(Y)，即化學(xué)周期表IIIB族中原子序數(shù)為21、39和57～71的17種化學(xué)元素的統(tǒng)稱。

稀土一般是以氧化物狀態(tài)分離出來的，當(dāng)時又很稀少，因此得名為稀土。我國用“RE”（rare earth）表示稀土的符號。實際上它們在地殼內(nèi)的含量并不低，最高的鈰是地殼中第25豐富的元素，比鉛的含量還要高。因此，國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會現(xiàn)在已經(jīng)廢棄了“稀土金屬”這個稱呼。

稀土元素具有一系列有別于其他元素特點的根本原因在于它的電子層結(jié)構(gòu)。稀土元素的5p、6p軌道的電子數(shù)不變，但具有不同的4f軌道電子。由于具有未填滿的4f電子層結(jié)構(gòu)，由此可以產(chǎn)生多種多樣的電子能級。稀土元素的電子排布如圖1-19所示。

稀土元素有多種分組方法，目前最常用的有兩種。

兩分法：鈰族稀土，La～Eu，亦稱輕稀土（LREE）；釔族稀土，Gd～Lu+Y，亦稱重稀土（HREE）。兩分法分組以Gd劃界的原因是：從Gd開始在4f亞層上新增加電子的自旋方向改變了。而Y歸入重稀土組主要是由于Y3+的離子半徑與重稀土相近，化學(xué)性質(zhì)與重稀土相似，它們在自然界密切共生。

三分法：輕稀土為La～Nd；中稀土為Sm～Ho；重稀土為Er～Lu+Y。

稀土元素的特點如圖1-20所示。