表 10—3 Ln³⁺离子的颜色

除 La³⁺、Ce⁴⁺（f⁰）和 Lu³⁺（f¹⁴）没有未成对电子，呈现逆磁性外，其它都含有不成对的 f 电子，因而都是顺磁性的，镧系元素的磁性较复杂，不同于 d 区过渡元素。由于稀土元素有很好的磁性能是重要的永磁材料，它是用作电子设备和机械电子化的心脏部分的基本材料。自第一代的 Sm—Co 永磁体发展为第二、第三代的 RE2（FeCo）17，Nd2Fe14B 化合物，向低成本，小型化发展，有广阔的发展前途。

10.1.5 镧系金属

稀土元素是典型的金属元素，为银白色金属，较软，有延展性，它们的活泼性仅次于碱金属，碱土金属。因此稀土金属要保存在煤油里，否则与潮湿空气接触就被氧化而变色。金属活泼顺序由钪—钇—镧递增；由镧—镥递减；即镧最活泼。见镧系元素标准电极电势（表 10—4）。

表 10-4 标准电极电势ϕ /V

*数据摘自：J. E. Huheey，Inorganic Chemisfy：Principles of structure and Reactivity， 3rd.ed.A-45，Harper＆Row（1983）

镧系金属化学性质相当活泼，其电极电势为-2.25～-2.52V，能与大多数

元素发生反应，室温下与卤素生成卤化物 LnX3，约在 473K 时，反应激烈进

行，并迅速燃烧。在 1273K 时，与氮气反应生成 LnN。与沸腾的硫反应生成Ln2S3，与氢气反应生成 LnH2、LnH3 等非整比化合物。在高温下生成碳化物LnC2、Ln2O3 和硼化物 LnB4 和 LnB6 等，稀土金属能与水反应生成不溶于水的氢氧化物或水合氧化物并放出氢气，在冷水中反应缓慢，热水中较快。

镧系金属燃点低，如 Ce 为 438K，Pr 为 563K，Nd 为 543K 等，燃烧时放出大量的热量，因此以 Ce 为主体的混合轻稀土长期被用于制民用打火石和军用发火合金。如 Ce 为 50％，La 和 Nd 为 44％，Fe、Al、Ca、C、Si 等为 6％ 的稀土引火合金可用于制造子弹的引信和点火装置。

稀土金属及其合金有吸收大量气体的能力，因此可用作电子工业中的吸气材料。它们对氢的吸收能力最大，1 公斤的 LaNi5 合金在室温和 2.53×10⁵Pa下，可以吸收相当于标准状况下 170 升的氢气，同时稀土金属吸收氢气和放出氢气的过程是可逆的，因此可作为氢能源中的储氢材料。

稀土金属本身的机械性能较差，但由于它们形成的合金，则具有优良的

性能，能使钢的强度增强，能使镁在高温时的强度和蠕动性大大增强。镍铬合金中添加稀土金属，能使器件寿命延长。

稀土元素独特的物理和化学性质，为稀土元素的广泛应用提供了基础。目前稀土金属和化合物已成为发展现代科学技术不可缺少的特殊材料。

10.1.6. +3 氧化态化合物