稀土元素的分析化學(xué)性質(zhì)、試樣分解、分離富集知識(shí)點(diǎn)解說(shuō)

1、 稀土元素的性質(zhì)、試樣分解、分離富集知識(shí)點(diǎn)一、稀土元素的分析化學(xué)性質(zhì)（一）稀土元素的化學(xué)性質(zhì)簡(jiǎn)述稀土元素位于元素周期表的B族，包括鈧（Sc）、釔（Y）和鑭系元素（Ln）共17個(gè)元素。Ln又包括鑭（La）、鈰（Ce）、鐠（Pr）、釹（Nd）、钷（Pm）、釤（Sm）、銪（Eu）、釓（Gd）、鋱（Tb）、鏑（Dy）、鈥（Ho）、鉺（Er）、銩（Tm）、鐿（Yb）和镥（Lu）。它們的原子序數(shù)分別為21,39和5771。其中鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪為輕稀土，釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔為重稀土。稀土元素是典型的金屬元素，其金屬活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬，近似于鋁。稀土金屬在空氣中不穩(wěn)定，與潮濕

2、空氣接觸會(huì)被氧化而變色，因此需要保存在煤油中。稀土金屬能分解水，在冷水中作用緩慢，在熱水中作用較快，放出氫氣。稀土金屬與堿不起作用。（二）稀土元素主要化合物的性質(zhì)1稀土氧化物在稀土分析化學(xué)中，稀土氧化物是一類非常重要的化合物。各種稀土元素標(biāo)準(zhǔn)溶液基本上是用高純的稀土氧化物配制而成的。稀土氫氧化物、草酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽及稀土金屬在空氣中灼燒均可獲得稀土氧化物。經(jīng)灼燒后，多數(shù)稀土元素生成三價(jià)氧化物，鈰為四價(jià)氧化物CeO2，鐠為Pr6O11，鋱為Tb4O7。稀土氧化物不溶于水和堿性溶液中，能溶于無(wú)機(jī)酸（氫氟酸和磷酸除外）。2稀土草酸鹽稀土草酸鹽的溶解度較小，這是草酸鹽重量法測(cè)定稀土總量的基礎(chǔ)。隨著

3、原子序數(shù)的增大，稀土草酸鹽的溶解度增大，因此當(dāng)用重量法測(cè)定重稀土元素時(shí)較輕稀土的誤差大。在800900灼燒稀土草酸鹽可使其完全轉(zhuǎn)化為稀土氧化物。3稀土氫氧化物一般情況下，稀土氫氧化物為膠狀沉淀。不同稀土氫氧化物開(kāi)始沉淀的pH不同，并且隨原子序數(shù)的增加而降低，堿性越來(lái)越弱。稀土氫氧化物主要用于稀土元素與銅、鋅、鎳、鈣、鎂等元素的分離。4稀土鹵化物稀土鹵化物中，氟化物難溶，可用于稀土元素的分離與富集。其它鹵化物在水中有較大溶解度并且易潮解。稀土氟化物可以溶解于H2SO4或HNO3-HClO4中。二、稀土礦石的分解方法1.酸分解法由于稀土礦物的多樣性與復(fù)雜性，它們的分解方法各不相同。大部分稀土礦物均

4、能為硫酸或酸性溶劑分解，如硅鈹釔礦、鈰硅石等可以用鹽酸分解，而獨(dú)居石、磷釔礦等用濃鹽酸分解不完全，而必須采用熱硫酸分解。對(duì)難溶的稀土鈮鉭酸鹽類礦物則可用氫氟酸和酸性硫酸鹽分解。密閉或微波消解是分解稀土礦石的非常有效的方法，該法具有速度快、分解完全、空白低、損失小等優(yōu)點(diǎn)。微波消解一般使用硝酸+氫氟酸。2.堿熔分解法堿熔分解法幾乎適用于所有的稀土礦，該法一般使用過(guò)氧化鈉或氫氧化鈉（或氫氧化鈉加少許過(guò)氧化鈉）。其優(yōu)點(diǎn)是熔融時(shí)間短，水浸取后可借以分離磷酸根、硅酸根、鋁酸根和氟離子等陰離子，簡(jiǎn)化了以后的分析過(guò)程。3.離子型稀土礦的鹽浸取法離子型稀土礦的送檢樣品除了通過(guò)化學(xué)法提取并經(jīng)其它處理過(guò)程得到的混合

5、稀土氧化物外，也有一部分是稀土原礦。離子型稀土原礦一般要求測(cè)定離子相稀土總量和全相（離子相和礦物相等）稀土總量，全相稀土總量的測(cè)定其樣品分解方法同其它稀土礦的方法相同。而離子相稀土總量的測(cè)定有其特有的樣品處理方法鹽浸法。用于離子型稀土礦浸出的浸礦劑為各種電解質(zhì)溶液，浸礦過(guò)程為離子交換過(guò)程，遵循離子交換的一般規(guī)律。鹽浸法的實(shí)質(zhì)是用一定濃度的鹽溶液作為浸礦劑（實(shí)為解析劑）使被吸附于礦土中稀土陽(yáng)離子解吸，進(jìn)而轉(zhuǎn)入浸出液中。適當(dāng)濃度的各種電解質(zhì)（酸、堿、鹽）溶液均可作為離子型稀土礦的浸出劑。常用的浸礦劑有：氯化銨、氯化鈉、硫酸銨、鹽酸、硫酸等。影響浸出率的主要因素是浸礦劑的類型、濃度和pH值。稀土浸出

6、率隨浸出劑濃度的增加而增加。但此時(shí)非稀土雜質(zhì)的浸出率也相應(yīng)增加，因此必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇合適的浸出劑濃度。稀土離子在水中水解的pH約67.5。因此，稀土浸出液的pH值必須小于6。pH值太低，浸出劑的酸度太高，此時(shí)雖可獲得較高的稀土浸出率，但非稀土雜質(zhì)的浸出率也相應(yīng)提高，有可能對(duì)后續(xù)的測(cè)定產(chǎn)生干擾；相反，浸出液的pH值太高，稀土離子會(huì)水解析出沉淀，使浸出率下降。一般浸出液的pH值控制在4.55.5范圍可獲得比較理想的結(jié)果。在稀土分析中，綜合考慮稀土浸出率、雜質(zhì)浸出率、浸出液pH值的控制難易等因素，一般選擇2%的硫酸銨作為離子型稀土礦的浸出劑。三、稀土元素的分離富集方法稀土元素的主要分離富集方法見(jiàn)表1。表1稀土元素的主要分離富集方法分離富集方法分離條件主要應(yīng)用草酸鹽沉淀法pH1.52.5稀土元素與鐵、鋁、鉻、錳、鎳、鋯、鉿和鈾等的分離。氫氧化物沉淀法氨性介質(zhì)或氫氧化鈉介質(zhì)氨水分離法主要用于稀土與鈣、鎂、鋇、銅