稀土元素是一组具有相似化学特性的金属元素总称,包含原子序数从57至71的镧系元素以及钪和钇,共计十七种成员。这些元素在地壳中的分布相对广泛,但具有经济开采价值的矿床较为稀少,且因其难以分离提纯而得名“稀土”。它们通常以氧化物形式存在,自然界中极少以单质形态出现。
从物理性质来看,稀土元素大多呈银白色金属光泽,质地较软且延展性良好。其化学性质活泼,易与氧、硫等非金属元素反应,因此在工业应用中多以其化合物形式使用。稀土元素的独特之处在于其4f电子层结构,这使得它们具有优异的光学、磁学和催化性能,成为现代高科技产业不可或缺的关键材料。
在应用领域方面,稀土元素广泛应用于永磁材料、荧光材料、储氢合金、精密陶瓷和石油催化裂化等产业。例如钕铁硼永磁体是风力发电机和电动汽车电机的核心材料,铈和镧可用于制造精密光学玻璃,铕和钆则是彩色显示器和照明设备中重要的发光材料。此外,它们在农业、医疗和国防工业中也扮演着特殊角色。
全球稀土资源分布极不均衡,主要集中在中国、美国、俄罗斯和澳大利亚等少数国家。中国不仅是最大的稀土储量国,也是全球最重要的稀土生产和供应国。由于稀土元素的战略重要性,其开采、提炼和应用技术已成为衡量国家科技实力的重要指标之一。