发信人: emacs (In the Name of Love), 信区: Science
标 题: 元素·电子·稀土族元素
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年08月03日12:49:14 星期六), 站内信件
【三思言论集】→<FONT class=p3
color=hotpink>【三思藏书架】→<FONT class=p3
color=green>《阿西莫夫最新科学指南·元素》 <FONT class=p3
color=steelblue> 〖本书由时清扫校〗
稀土族元素
路易斯一朗缪尔的概念不仅不适用于惰性气体，而且几乎完
全不能用于原子序数大干20的多数元素，特别是涉及周期表中令
人为难的方面，包括第57～71号在内的所谓稀土元素时，就不得
不加以改进了。
回顾一下过去，早期的化学家把不溶于水和受热不改变的任
何物质都看作上（古希腊人遗留的观点，将“土”看作一种元
素）。这种物质包括今天我们所说的氧化钙、氧化镁、二氧化硅、
氧化铁。氧化铝等——事实上这些化合物大约构成了地壳的90％。
氧化钙和氧化镁是微溶的，在溶液里呈碱性（即与那些酸相反），
被称为碱土族，当戴维从这些土中分离出金属钙和镁时，它们就
被称为碱土金属，最后，周期表中与镁和钙一行的元素，即铍、
锶、钡和镭，均叫做碱土金属。
1794年，芬兰化学家加多林研究了在瑞典的一座小村庄（于
特比）附近找到的奇特岩石，并认定它是一种新的“土”，加多
林称该“稀土”为镱。后来德国化学家克拉普罗特发现镱可以分
成两种“土”，其中一种他沿用了原名镱，另一种则命名为铈
（是根据新发现的小行星“谷神星”命名的）。但是瑞典化学家
莫桑德尔后来又把它们分成一系列不同的“土”。最后证实这些
“土”全都是被称为稀土金属的新元素的氧化物。到1907年，已
有14种元素被鉴定。按原子量增加的次序，它们为：镧、铈、镨、
钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥。
根据它们的X射线性质，把这些元素的原子序数定为从57
（澜）到71（镥）。如前面所提到的，在61号处有一空位直到从
铀的裂变物中发现钷为止。它在表中占第15位。
现在稀土元素麻烦的问题在于，它们显然不能刚好填入周期
表内。幸好在门捷列夫提出周期表时，这类元素只有4个被确切
知道；假如当时所有的这些元素都已被发现的话，那么整个表将
会混乱得难以令人接受了。有时候，即使是在科学领域里，无知
也是福。
第一个稀土金属镧，和钇很相称，化的原子序数为39，在周
期表内位于镧之上（图6－2。虽然钇与稀土族元素是在同样的矿
中发现的，性质也与稀土金属相似，但它不是稀土金属）。稀土
元素造成的混乱是在镧之后即铈才开始的，它应该和化后面的元
素即锆相像，但一点也不像；相反而是再次与钇相似。稀土族的
15个元素都是这样，性质都很像钇且彼此相似（事实上它们化学
性质如此相似，以致早期除了用最冗长的步骤外，便无法把它们
分开），但是它们与表内它们前面的任何一个元素都没有关系。
我们必须跳过整个稀土族接到72号元素铪，才能找到和钇后面的
元素锆相关联的元素。
图6—2 镧的电子壳层。注意N层的第四亚层已经跳过并未占用
由于这种情况，化学家们只好把所有稀土元素聚集在钇正下
方的一个框中，并单独地排列在周期表的脚注里。
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