1.4　稀土元素磁性之源

1.4.1　稀土元素

——4f亚层电子未填满的元素

稀土就是元素周期表中镧系元素以及与镧系元素化学性质相似的两个元素——钪(Sc)和钇(Y)，即化学周期表IIIB族中原子序数为21、39和57～71的17种化学元素的统称。

稀土一般是以氧化物状态分离出来的，当时又很稀少，因此得名为稀土。我国用“RE”（rare earth）表示稀土的符号。实际上它们在地壳内的含量并不低，最高的铈是地壳中第25丰富的元素，比铅的含量还要高。因此，国际纯粹与应用化学联合会现在已经废弃了“稀土金属”这个称呼。

稀土元素具有一系列有别于其他元素特点的根本原因在于它的电子层结构。稀土元素的5p、6p轨道的电子数不变，但具有不同的4f轨道电子。由于具有未填满的4f电子层结构，由此可以产生多种多样的电子能级。稀土元素的电子排布如图1-19所示。

图1-19　稀土元素的电子排布

稀土元素有多种分组方法，目前最常用的有两种。

两分法：铈族稀土，La～Eu，亦称轻稀土（LREE）；钇族稀土，Gd～Lu+Y，亦称重稀土（HREE）。两分法分组以Gd划界的原因是：从Gd开始在4f亚层上新增加电子的自旋方向改变了。而Y归入重稀土组主要是由于Y3+的离子半径与重稀土相近，化学性质与重稀土相似，它们在自然界密切共生。

三分法：轻稀土为La～Nd；中稀土为Sm～Ho；重稀土为Er～Lu+Y。

稀土元素的特点如图1-20所示。

图1-20　稀土元素的特点