金属硅的作用

什么是金属硅 “金属硅”（我国也称工业硅）是本世纪六十年代中期出现的一个商品名称。它的出现与半导体行业的兴起有关。目前，国际通用作法是把商品硅分成金属硅和半导体硅。金属硅是由石英和焦炭在电热炉内冶炼成的产品，主成分硅元素的含量在98%左右（近年来，含Si量9999%的也名手在金属硅内），其余杂质为铁、铝、钙等。半导体硅用于制作半导体器件的高纯度金属硅。是以多晶、单晶形态出售，前者价廉，后者价昂。因其用途不同而划分为多种规格。据统计，1985年全世界共消耗金属硅约50万吨，其中用于铝合金的金属硅约占60%，用于有机硅的不足30%，用于半导体的约占3%，其余用于钢铁冶炼及精密陶瓷等。 硅的性质 硅是半金属之一,旧称“矽”。熔点为1412℃，密度为234克/厘米3。质硬而脆。在常温下不溶于酸，易溶于碱。金属硅的性质与锗、铅、锡相近，具有半导体性质。硅在地壳中资源极为丰富，仅次于氧，占地壳总重的四分之一还强，以二氧化硅或硅酸盐形式存在。最纯的硅矿物是石英或硅石。硅有两种同素异形体：一种为暗棕色无定形粉末，性质活泼，在空气中能燃烧；另一种为性质稳定的晶体（晶态硅）。一般硅石和石英用于玻璃和其它建材，优质的石英用于制作合金、金属和单晶。 硅的用途硅大量用于冶炼成硅铁合金作钢铁工业中合金元素，在很多种金属冶炼中作还原剂。硅还是铝合金中的良好组元，绝大多数铸造铝合金都含有硅。硅是电子工业超纯硅的原料，超纯半导体单晶硅做的电子器件具有体积小、重量轻、可靠性好和寿命长等优点。掺有特定微量杂质的硅单晶制成的大功率晶体管、整流器及太阳能电池，比用锗单晶制成的好。近年来非晶硅太阳能电池研究进展很快，转换率达到了8%以上。硅钼棒电热元件最高使用温度可达1700℃，具有电阻不易老化和良好的抗氧化性能。用硅生产的三氯氢硅，可配制几百种硅树脂润滑剂和防水化合物等。此外，碳化硅可作磨料，高纯氧化硅制作的石英管是高纯金属冶炼及照明灯具的重要材料。 八十年代的纸张——硅 人们称硅为“八十年代的纸张”。这是因为纸张只能记录信息，而硅不仅能记载信息，还能对信息进行处理加工以获得新的信息。1945年制造的世界上第一台电子计算机，装有18000个电子管、70000只电阻、10000只电容，整个机器重30吨，占地170平方米，相当于10间房子大小。而今天的电子计算机，由于技术的进步和材质的改善，在一个指甲盖大小的硅片上，可以容纳上万个晶体管；并且有输入、输出、运算、存储和控制信息等一系列功能。 微孔硅钙保温材料微孔硅钙保温材料是一种优良的保温材料。它具有热容量小、机械强度高、导热系数低、不燃烧、无毒无味、可切割、运输方便等特点，可广泛用于冶金、电力、化工、船舶等各种热力设备及管道上。经测试，节能效益优于石棉、水泥、蛭石和水泥珍珠岩等保温材料。特种硅钙材料可用作催化剂载体，在石油炼制、汽车尾气净化等多方面广泛应用。 超纯硅目前，超纯硅（每一千个原子中杂质不高于几个原子）是最重要的半导体材料，广泛用于计算机、微波通讯、光纤通讯、太阳能发电等方面。半导体硅材料发展很快，每年单晶硅的用量超过2500吨，硅片消费25亿平方英寸。我国硅材料的研究和生产也有很大发展，直径3英寸以下的单晶已达到国际水平，并且建立了切、磨、抛工艺和设备，但总体水平与国际上还有一定差距。所以，我国超纯硅发展潜力很大，任重道远。 为什么把现时代称为硅时代 在第七届国际晶体硅生产会议上，科学家们把现时代称为硅时代。为什么把硅提到如此高的地位呢？这是因为，当今世界正处在由工业时代走向信息时代。在工业时代，领头的是钢铁，所以钢铁生产量标志着一个国家的经济和军事实力。在信息时代，领头的是半导体材料——硅。可作半导体材料的品种为数是很多的，不过工业生产的品种并不多，主要是硅、锗、砷化镓和磷化镓等，而其中硅占目前整个半导体材料产量的90%左右。这就是人们把现时代称为硅时代的原因。

在常温常压下，铁的密度是78g/cm3，读作78克每立方厘米。

密度是物质每单位体积内的质量。

密度的公式：ρ=m/V

ρ——密度——千克每立方米（kg/m^3）

m——质量——千克（kg）

V——体积——立方米（m^3）

密度的常用单位g/cm^3，g/cm^3单位大，1g/cm^3=10×10^3kg/m^3。

水的密度为10×10^3kg/m^3，读作10×10^3千克每立方米，它表示物理意义是：1立方米的水的质量为10×10^3千克。

扩展资料：

常见金属密度（g/cm3）排列：

铂 2145 ；金 193 ；汞 135 ；铅 113 ；银 105 ；铜 89 ；铁 786 ；锰 73

铬 72 ；钛 455 ；铝 269 ；镁 174 ；钙 155 ；钠 097； 钾 087； 锂 054

铁是一种金属元素，原子序数26，铁单质化学式：Fe。纯铁是白色或者银白色的，有金属光泽。熔点1538℃、沸点2750℃，能溶于强酸和中强酸，不溶于水。铁有0价、+2价、+3价和+6价，其中+2价和+3价较常见，+6价少见。

铁在生活中分布较广，占地壳含量的475%，仅次于氧、硅、铝，位居地壳含量第四。纯铁是柔韧而延展性较好的银白色金属，用于制发电机和电动机的铁芯，铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等，是工业上所说的“黑色金属”之一（另外两种是铬和锰）（其实纯净的生铁是银白色的。

铁元素被称之为“黑色金属”是因为铁表面常常覆盖着一层主要成分为黑色四氧化三铁的保护膜） 。另外人体中也含有铁元素，+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分，用于氧气的运输。

外观与形状：纯铁是带有银白色金属光泽的金属晶体，通常情况下呈灰色到灰黑高纯铁丝色无定形细粒或粉末。

有良好的延展性、导电、导热性能。

有很强的铁磁性，属于磁性材料。

比热容为460J/(kg·℃)。

声音在铁中的传播速率：5120m/s。

纯铁质地软，不过如果是铁与其他金属的合金或者是掺有杂质的铁，通常情况下熔点降低，硬度增大。

晶体结构：面心立方和体心立方。

铁的相对原子质量约为56，基态原子电子排布式为：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d64s2。（粗体部分是价电子）

参考资料：

——密度表

参考资料：

——铁

依据当前世界上非金属矿开发利用主要发展趋势，以及河南省非金属矿资源和利用现状，本着“有所为，有所不为”的原则，发展河南省非金属矿工业必须服务于河南省的经济建设，为河南省工业、农业、高新技术产业的发展提供优质的非金属矿原料；同时着眼于国内和国际市场，扩大内销、外销，增加河南省的财政收入。发挥科技是第一生产力的作用，加强科研院所，尤其是加强国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心、洛耐院、三磨所等科研单位与厂矿的密切合作，联合攻关，形成一批带动性、示范性的成果，尽快改变仅生产原料和初加工产品的落后局面，加速非金属矿工业从简单劳动密集型向技术开发型的转变，向深加工产品的产业发展方向转变，提高厂矿的经济效益，变资源优势为经济优势。

下面列出的非金属矿是河南省“十五”至2010年重点开发的非金属矿产：①蓝晶石、红柱石、硅线石；②信阳上天梯膨润土、珍珠岩、沸石、凝灰岩等多种非金属矿；③铝土矿和耐火粘土；④石墨；⑤金红石；⑥绢云母；⑦霞石正长岩；⑧天然碱。

在河南省的非金属矿工业中，重点发展以下产业。

一、巩固和发展耐火材料工业优势，进一步提高耐火材料原料矿产加工工艺水平

河南省耐火原料矿产，除储量大外，品种也较齐全，耐火粘土包括高铝矾土、硬质粘土（焦宝石）、软质半软质粘土、铁矾土等，还有可供生产优质、特种耐火材料的蓝晶石、硅线石、红柱石（称为“三石”）以及镁橄榄石等。目前已形成了开采原矿250万t/年、耐火材料150万t/年的生产规模。尽管如此，可供开发利用的资源严重不足，原因是低品位矿石储量多，优质的高品位少。某些外贸出口单位和耐火材料厂竟相收购Al2O3含量大于85%的高铝熟材，铝厂只收铝硅比大于8～10的富矿，这势必造成乱采滥挖，矿山采率只有30%～40%，优质高铝粘土迅速减少，资源遭到破坏和浪费。面对这种现象，除加强政府部门的行政管理，认真贯彻《中华人民共和国矿产资源法》，做好资源开发的统筹规划外，更重要的是加强中低品位（生料中Al2O3含量60%以下）矿石的选矿提纯工艺研究，以补充短缺的优质高品位矿石资源，在保证耐火材料工业持续健康发展的同时，也保证高铝水泥和氧化铝生产对高铝矿石的需求。

依靠科学技术进步，改进采矿、选矿和煅烧生产工艺技术及装备水平，是提高我省耐火粘土矿产品质量的关键。开采过程中要减少混级，同一级别的矿石也应取均化等措施，确保供矿成分的稳定和矿石的质量。改进煅烧窑炉和采用先进的煅烧窑炉是提高耐火粘土熟料质量的重要措施。在煅烧生产中应逐步淘汰一些直径小、进出料口高差小的土竖窑，改造和推广直径大于30m、进出料口高差10m的大型煅烧竖窑，有条件的地方还可建一些100m3以上的倒焰窑或03×60m的回转窑，使煅烧熟料的质量档次不断提高，以增强市场竞争力。

依靠科学技术的进步，更新我省耐火粘土产品结构。对于优质高铝粘土资源（杜家沟、贾家洼等）应向深加工方向发展，用于生产镁铝尖晶石、莫来石等优质高铝硬质耐火材料。

针对目前精矿品位低、回收率低、经济效益差的情况，应加强对“三石”选矿工艺的研究。蓝晶石的酸性矿浆选矿工艺所获得的精矿品位比碱性矿浆选矿工艺偏高，但对设备腐蚀较严重，脱泥作业带走一部分细粒蓝晶石，使之回收率降低。碱性矿浆选矿工艺的药剂制度比前者严格，对矿石的适应性差，为了保证精矿品位，有时不得不将入选矿石的品位提高，从而增加了选矿成本。硅线石、红柱石选矿中也有类似问题，因此对河南省“三石”选矿工艺的研究是十分重要的。

今后应以隐山蓝晶石，内乡、镇平、桐柏硅线石，西峡红柱石为开发对象，重点解决“三石”矿物的工艺特性研究，石英、云母、石榴子石等主要伴生矿物综合利用研究，变“三石”资源优势为经济优势。简而言之，中国的高铝矿物开发利用基地应在河南南阳地区形成，其产品将在国内外市场占有重要地位。

目前，我省的“三石”以开采富矿、优质矿、经选矿处理销售选矿精矿为主，在用其生产特种耐火材料制品的研究上有待于加强。应向高档次、市场急需的系列红柱石砖、硅线石砖、不定形耐火材料方向发展。增加高附加值的优质、高档次耐火制品比例，改变只卖原料和初低产品的局面。

为满足国内冶金和其他高温工业发展的要求，并增加在国际市场上占有的份额，应尽快研制开发出一批技术含量高，市场前景好，可进行产业化的优质合成耐火原料和高效制品，如烧结料、电熔料、还原氮化料、优质不定形耐火材料等。

建成一批技术上有代表性，经济上有辐射性，可带动相关产业并具有一定规模的优质高效耐火原材料基地。如千吨级滑板、千吨级连铸水口、千吨级透气塞、千吨级优质窑具、千吨级新型不定型耐火材料、千吨级新世纪焦炉硅砖等生产基地。

调整产品结构，普通耐火制品下降至40%以下，不定形耐火材料比例增至35%以上，优质高效耐火材料产值要占70%以上。培育一批管理先进、技术创新能力强、年产值在1～5亿元的优势骨干企业。

二、强化上天梯非金属矿产综合利用程度，加强原矿深加工工业的发展

信阳上天梯非金属矿是国内少有的特大型多种非金属矿床。其中珍珠岩、膨润土、沸石、凝灰岩等工业储量之大、质量之佳已驰名中外。矿区具有良好的经济、交通、地理环境。该矿虽已开发多年，但资源并未得到合理利用，基本上以出售原矿为主，经济效益很差。要摆脱这种现状，必须充分地合理开发利用上天梯所有的矿种，加强科学试验研究力度，扩大各种深加工制品品种及应用领域。

首先是珍珠岩，它是轻质建筑材料的主要原料。高速发展的建筑业对建筑材料提出了更高的要求，需要大量的高强度、轻质量、保温隔音性能好、扩大使用面积、提高施工进度的新型建筑材料。根据建筑市场的需求，主要应开发以下产品：轻质珍珠岩内墙板、轻质珍珠岩外墙板、轻质珍珠岩墙体砌块、珍珠岩吊顶装饰板、高档珍珠岩屋面保温砖瓦等。要开发这些产品，要注意解决以下几个技术问题。

一是改造现有的珍珠岩膨胀炉或引进新型膨胀炉。目前使用的膨胀炉膨胀倍数小，－60目珍珠岩不能入炉，生产效率低，污染严重，尤其是不能膨胀出符合建筑业要求的珍珠岩板材原料玻壳状珍珠岩微珠。日本人却大量购买上天梯珍珠岩砂，生产出各种粒级的玻壳珍珠岩微珠，制成各种颜色的高档轻质建筑板材。

二是加强对珍珠岩矿粉综合利用的研究，扩大其应用范围。尤其是－60目矿粉的利用。除了改进与制造新型膨胀炉、扩宽入炉矿粉粒度范围外，应加强对其用作陶瓷原料、珍珠岩泡沫制品、助滤剂原料、磨料、填料以及化工制品的硅源的试验研究，以解决资源的浪费和环境污染问题。

三是要研制出生产珍珠岩板材的工艺流程。从配制、搅拌、成型、养护、烘干到包装入库，形成一套高效、低成本、完整的生产流程，彻底改变目前手工操作的落后生产方式。

四是应研制出新型实用的早强固化粘合剂，这是生产珍珠岩板材所必需的材料，这种粘合剂必需具有粘合效果好、牢固、耐候、无毒、价格低廉等特点。

除上述之外，珍珠岩的新用途不断被人们发现。例如，作吸附剂：动物粪便快速除臭，用盐酸或硫酸活化后用于废水和废物的纯化剂；作载体材料：用于杀虫剂、除草剂载体，再吸附药剂后仍具有流动性。还可用于珍珠岩水泥砂浆，具有阻燃、绝缘性好的特点，比常规水泥砂浆轻60%；如果填加增强纤维，抗裂强度高，珍珠岩水泥浆易于使用。珍珠岩微粉是质量较佳的橡胶、塑料填料。

上天梯膨润土矿的主要产品是原矿经细磨后的－200目的钙基粉，其工艺性能欠佳，经济效益很低。要彻底改变依靠生产－200目钙基粉为主的落后面貌，首先必须解决膨润土矿提纯工艺技术和设备问题，只有提纯的原料才能加工出高附加值产品。针对蒙脱石含量不同的提纯产品，开发有机膨润土、锂基膨润土、高效活性白土系列产品、高质量铸造土等。

目前上天梯沸石矿主要做水泥原料，应加强在农业、环保等领域的应用。

上天梯的凝灰岩中含铁较高，除铁后做玻璃原料替代部分纯碱。

上天梯非金属矿为多种非金属矿床，集多矿为一地，这是得天独厚的优势。矿区具有良好的经济、交通、地理环境，经多年开发已有一定基础。应加强对上天梯矿的投资力度，组织科技攻关，改造更新陈旧设备，以生产市场对路的深加工产品为主，逐渐将上天梯矿建成我国非金属矿综合开发利用的一个基地。

三、充分开发利用石墨，加强石墨深加工技术的研究

石墨是河南省较优势非金属矿产之一，主要分布在豫西和豫西南山区，储量较丰富。其中灵宝鳞片石墨矿和西峡隐晶质石墨矿在国内外均有一定的知名度。由于石墨具有特殊的晶体结构和晶体化学性质，使其具有一系列的优良特性。

石墨被应用于冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等领域。在耐火材料中，用来制作石墨坩埚、钢锭保护剂、镁碳砖、冶金炉内衬等，在电器工业中做电极、电刷、碳棒、垫圈等。铸造业是天然石墨的主要应用领域，其用量约占石墨总量的1/3。

石墨的开发在河南已有相当的规模。目前，已建国有、集体、个体的石墨采选企业有上百家，以生产中低碳石墨为主，少量高碳石墨，但经济效益不理想。石墨原矿每吨不足百元，中碳石墨200～800元/t，高碳石墨3000～5000元/t，而超细石墨粉、石墨乳等深加工产品每吨可达2000～10000美元，价差很大。为能使我省石墨矿产资源优势迅速转化为经济优势，提高在国内外市场的竞争能力，应加强以下几方面工作。

加强石墨提纯工艺研究。

河南省近百家石墨采选厂，多数以生产低碳石墨为主，只有少数厂家用这种低碳石墨生产中、高碳石墨。石墨的可浮性极好，通常采用二号油、煤油、水玻璃石灰等药剂很容易生产出低碳石墨。生产高碳石墨目前除采用机械选矿方法外，还有化学提纯法、高温提纯法、联合法。机械选矿主要采用了高效磨矿技术及设备，如振动磨矿机、塔式磨矿机、立式磨矿机等，使石墨鳞片之间、石墨鳞片与脉石充分解离，再经浮选获得高碳石墨。高温提纯是将石墨置于特制的电炉中，隔绝空气加热到2500℃时，石墨中杂质挥发逸出。化学提纯分为干法和湿法，干法提纯是将活性气体（如氯气）与石墨中的杂质发生化学反应，使杂质转化为易挥发物质从石墨中逸出；湿法提纯有烧碱法、苏打法、低温碱浸法。目前使用最多的是氢氧化钠法：将NaOH与石墨混匀，在500℃以上的温度下熔融，这时石墨中含硅矿物转化为可溶性硅酸盐，然后水洗脱硅，脱硅后的产物用HCl在常温下浸出，使其中金属离子转化为可溶性氯化物，再水洗脱出。除去二氧化硅，然后再置于1500℃温度下煅烧，除去残余杂质，可获得9999%的高纯石墨。从上述可见，石墨的提纯，设备与工艺中磨矿是关键，应加强磨矿设备的研制与改进。高碳与高纯石墨的制取选矿工艺难度很大，主要应用化学法和高温法，目前我省在这方面的研究工作开展得十分有限。因此，应加强这方面试验研究的投入力度。

石墨提纯中注意保护石墨鳞片。

石墨分为鳞片石墨和无定形石墨（非晶质石墨）。鳞片石墨的鳞片大小不同，它们的用途和价值差别很大，大鳞片用途广，其价格比中细鳞片高数倍。因此在石墨提纯中，除要求提高精矿的品位和回收率外，保护石墨鳞片也是十分重要的。保护大鳞片石墨不受破坏就成为制定选矿工艺流程的主要因素，石墨选矿流程大多采用多段磨矿、多段选别的流程。由于中矿返回资数多，性质各异，故中矿返回位置的选择十分重要，它直接关系到流程结构的合理性。此外还必须注意的是选择合适的磨矿设备。

加强制取膨胀石墨及制品的研究

可膨胀石墨是由天然晶质鳞片石墨经酸性氧化剂或电解氧处理后获得的。可膨胀石墨经加热后可迅速膨胀几十倍至几百倍，膨胀后呈纤维型蠕虫状石墨膨体，称之为膨胀石墨或柔性石墨。膨胀后石墨仍保留晶体的六角形骨架结构，因此它仍具石墨原有的优良性能，同时又增加了成型可塑性、柔韧延展性、密封性等宝贵性能。

将可膨胀石墨变为膨胀石墨的热源有电加热、气体燃料加热、微波红外加热、激光热等。加热膨胀炉型有立式膨胀炉、卧式膨胀炉和微波炉。膨胀石墨主要用于高级密封材料，采用碾压、模压、挤压等方法加工成所需要的板、管、槽、柱等制品。其次，可膨胀石墨在钢铁工业中是发热剂不可缺少的主要原料。

胶体石墨也称为石墨乳，是含碳99%以上，粒度－5μm，加水及添加剂后制成的。常见的胶体石墨制品有模锻石墨乳、显象管石墨乳、拉丝石墨和石墨节能油。主要用作模锻、拉丝工艺中的润滑剂，在电视机显象管中做涂料用，如外涂石墨乳、锥体石墨乳、管颈石墨乳、黑底石墨乳、销钉石墨乳，涂敷部位不同，对其性能要求也不同。

膨胀石墨、胶体石墨及其制品均为高科技、高附加值产品，加大对它们的生产工艺及设备的科研力量，将会为我省的资源优势转化为经济优势带来更多的机遇。

四、加强填料非金属矿产的开发利用

塑料、橡胶、造纸、涂料、粘结剂、化妆品等工业产品需要大量的非金属矿物做填料。在这些工业产品中，非金属矿物加入量从20%～60%不等，一般在20%～30%。做填料的非金属矿物种类较多，如方解石、白云石、白垩土、滑石、硅灰石、高岭土、云母等，这些矿物填加剂的选择可因地制宜。

在填料非金属矿的开发中要解决提纯、增白、微粉的粒度及粒径分布、表面改性等技术。

五、加强农用非金属矿产的开发利用研究

河南是一个农业大省，人口多，耕地少，提高农作物产量任务十分繁重，除需要科学种田外，还要靠增加肥料，施用氮、钾、磷肥是主要途径。我省农用非金属矿有：含钾岩石、沸石、蛇纹石、石灰石、硅石、膨润土、珍珠岩、麦饭石等。加强农用非金属矿的开发研究，建立3～5个保肥及土壤改良用非金属矿的示范工程，再向全省推广，必将产生巨大的经济效益。

六、加强有出口创汇潜力的宝玉石开发

河南省宝玉石资源丰富，其加工工业具有悠久历史。近年来，南阳镇平已成为国内最大的珠宝玉器集散市场和生产基地。为建立宝玉石科工贸一体化的产业结构，扩大宝玉石出口规模，增加宝玉石创汇能力，应加强以下几方面工作。

（1）合理开发，保护资源，加强找矿。河南省宝玉石已有近千年的开采历史。闻名遐耳的南阳独山玉，1994年底保有储量仅196万t，按现有储量计，独山玉保证生产限仅20年。密玉、梅花玉、米黄玉等玉石保证生产年限也只有10年。这些玉石的储量不久即将告罄。在珠宝市场蓬勃发展的今天，也出现了宝玉石开采和寻找的热潮，同时也给宝玉石的合理开采带来了诸多的弊端。主要表现在无计划无规章乱采乱挖，只采好料，大量丢弃一般料的掠夺式开采，致使名贵品种资源危机。独山玉、密玉、梅花玉等就面临着这样的局面。因此，必须建立规章、法制，合理而有计划地进行开采，对名贵品种应加强资源保护，坚决防止“有水快流”观念、行为的泛滥。在我省宝石发现种类虽多，但是大多都没有探明储量。如南阳的紫晶、泌阳的茶晶、卢氏南部含有稀有金属伟晶岩中的绿柱石、红蓝绿彩色电气石等，地质勘探程度都很低。资源是发展宝玉石业的基础，所以，加大宝玉石资源的地质勘查工作是当务之急。

（2）改革工艺，提高产品质量，取得更大的经济效益

我省宝玉石加工工厂繁多，但多数是较小的或家庭式的手工作坊，工艺原始落后，设备陈旧，除少数厂家外，精品甚少，一般加工比较粗糙，制品的光洁度、磨制精度较差，创新制品少，好料加工不出好产品，难于参与国内外市场的竞争。因此，有必要引进先进的加工设备，培养高级工艺设计人才；除发展完善传统的工艺品外，还应开拓适合国内外不同阶层品位的新工艺品。

（3）建立健全我省珠宝市场体系，制定市场行规，保护我省珠宝行业。

在上述重点发展的非金属矿产业中，建议建立以下开发基地和示范工程：①在南阳地区建立“三石”开发利用基地；②建立信阳上天梯多种非金属矿综合利用开发基地；③建立2～3个农用非金属矿示范工程。

镧是一种金属稀土元素，原子序数57，原子量1389055，元素名来源于希腊文，原意是“隐蔽”。银灰色光泽，质地较软，密度6174g/cm 3 ，熔点921℃，沸点3457℃；化学性质活泼，暴露于空气中很快失去金属光泽生成一层蓝色的氧化膜，但是它并不能保护金属，继而进一步氧化生成白色的氧化物粉末。能和冷水缓慢作用，易溶于酸，可以多种非金属反应。金属镧一般保存于矿物油或稀有气体中。镧在地壳中的含量为000183%，在稀土元素中含量仅次于铈。镧有两种天然同位素：镧139和放射性镧138。

基本介绍 中文名 ：镧 外文名 ：Lanthanum 元素符号 ：La 原子量 ：1389055 族群 ：镧系 原子序数 ：57 发现人 ：莫桑德尔 发现历史,基本信息,物理性质,化学性质,贮存方法,合成方法,用途,化合物,氧化镧,氢化镧,碳酸镧,镧系元素,镧石,相关历史, 发现历史 发现时间和地点：1839，瑞典 发现人：卡尔·古斯塔法·莫桑德尔（Carl·Gustaf·Mosander） 镧于1839年1月，由在斯德哥尔摩的卡罗林斯卡研究所的Carl Gustav Mosander（卡尔·古斯塔法·莫桑德尔）发现。他从在1803已经发现的铈中提取了它。Mosander注意到他的大多数氧化铈样本不可溶，而有些是可溶的，他推断这是一种新元素的氧化物。他的发现的讯息传开了，但Mosander出奇的沉默。 发现者：卡尔·古斯塔法·莫桑德尔 同年，Axel Erdmann，一位同样来自卡罗林斯卡研究所的学生，他从一种来自位于挪威峡湾的Låven岛的新矿物中发现了镧。 最终，Mosander解释了他的延迟，说他从铈中提取出了第二种元素，他称之为didymium（镨钕混合物）。然而他没有意识到didymium也是混合物，在1885年它被分离成了镨和钕。 基本信息 元素名称：镧（lán） CAS号：7439-91-0 元素符号：La 元素英文名称：Lanthanum 核内质子数、核外电子数、核电荷数：57 质子质量：95361E-26 质子相对质量：57399 所属周期：6 所属族数：IIIB 元素原子量：1389 元素类型：金属 原子体积:(立方厘米/摩尔) 2073 元素在太阳中的含量:(ppm) 0002 元素在海水中的含量:(ppm) 太平洋表面 00000026 地壳中含量（ppm）：32 原子序数：57 氧化态：Main La+3 物理性质 金属镧是银白色的金属，质软易切割。新鲜截面呈银灰色，在空气中易被氧化。有三种晶型，α型，六方晶系，β型，面心立方堆积，350℃稳定存在，密度=619g/cm 3 ；γ型，>868℃稳定存在，密度=598g/cm 3 。避免与酸、氧化物、卤素、硫磺接触。遇热、明火、氧化剂等物质接触有引起燃烧危险。一般封存于固体石蜡或浸于煤油中易受无机酸的侵蚀。具提信息如下： 镧 摩尔质量：139 密度：67 熔点：921℃ 镧 沸点：3457℃ 外围电子排布：5d1 6s2 核外电子排布：2,8,18,18,9,2 电子层：K-L-M-N-O-P 外围电子层排布：5d1 6s2 晶体结构：晶胞为六方晶胞。 晶胞参数： a = 3772 pm b = 3772 pm c = 12144 pm α = 90° β = 90° γ = 120° 莫氏硬度：25 声音在其中的传播速率：2475（m/S） 电离能 (kJ /mol) M - M+ 5381 M+ - M2+ 1067 M2+ - M3+ 1850 M3+ - M4+ 4819 M4+ - M5+ 6400 M5+ - M6+ 7600 M6+ - M7+ 9600 M7+ - M8+ 11000 M8+ - M9+ 12400 M9+ - M10+ 15900 颜色和状态：银白色金属 原子半径：274 常见化合价：+3 化学性质 金属镧 金属镧的化学性质活泼，易溶于稀酸。在空气中易氧化，新鲜的表面遇空气迅速变暗；加热能燃烧，生成氧化物和氮化物。在氢气中加热生成氢化物，在热水中反应强烈并放出氢气。镧存在于独居石沙和氟碳铈镧矿中。镧单质是可锻压、可延展的银白色金属；熔点921°C，沸点3457°C，密度6174克/立方厘米。镧化学性质活泼，在冷水中缓慢腐蚀，热水中加快；镧可直接与碳、氮、硼、硒、矽、磷、硫、卤素等反应；镧的化合物呈反磁性。高纯氧化镧可用于制造精密透镜；镧镍合金可做储氢材料，六硼化镧广泛用作大功率电子发射阴极。 贮存方法 加入密封的储藏器内，储存在阴凉、干燥的地方。确保工作间有良好的通风设施。远离火源、水源，避免与湿气接触。 切勿与氧化物，酸性物质保存在一起。必须保存于石蜡或矿物油中。 合成方法 1一般由水合氯化镧经脱水后，用金属钙还原，或由无水氯化镧经熔融后电解而制得。 270g LaCl 3 、185g Ca在惰性气氛下彻底混合摇匀装入钽坩埚或用机动压力机压成圆柱体放入钽坩埚中，坩埚配有打孔的钽盖子以便通气，置于密闭MgO坩埚[d=2(in,in=00254m,下同),h=7(in,in=00254m,下同)]中。然后放在石英管[d=225(in,in=00254m,下同)]中，管的一端熔封，另一端打磨后使嵌入55/50锥形接头中。用石蜡将石英管密封在真空体系中。充入Ar(先经过热的金属铀纯化)达到P=1atm，用6kW感应炉加热到550~600℃，使反应发生(钽坩埚温度突然上升为据)。5min后达到1000℃，维持13min使产生的稀土金属完全结块。冷却到室温，用水浸泡钽坩埚以除掉CaCl 2 、Ca，熔融的稀土金属保留在底部(1%~3% Ca)。 3在100mL镍坩埚中电解熔融50gKOH+20gNaOH+8gH 2 O+10gLa 2 O 3 的混合物。镍坩埚置于300W的电炉中，用一支装金属箍头的玻璃温度计测量温度，厚的铂丝作为阳极稍稍浸入熔融物的液面下，坩埚作为阴极，电压4V。温度控制在300℃直至得到清澈的熔化物，5min后，当温度达310℃时，清澈的熔融物中开始出现沉淀。待观察到反应放热，停止加热，温度下降到290℃，持续20min后，轻轻倒出熔化物，得到晶体。熔融物在260~280℃再次加热25h，能够形成较好的晶体。产物用稀醋酸洗涤。 用途 镧的主要用途 1、金属镧壳用于生产镍氢电池，这是镧最主要的套用之一。

2、主要用于制造制特种合金精密光学玻璃、高折射光学纤维板，适合做摄影机、照相机、显微镜镜头和高级光学仪器棱镜等。还用了制造陶瓷电容器、压电陶瓷掺入剂和X射线发光材料溴氧化镧粉等。由磷铈镧矿砂萃取或由灼烧碳酸镧或硝酸镧而得。也可以由镧的草酸盐加热分解可以制得。 3、用作多种反应的催化剂，如掺杂氧化镉时催化一氧化碳的氧化反应，掺杂钯时催化一氧化碳加氢生成甲烷的反应。浸渗入氧化锂或氧化锆(1%)的氧化镧可用于制造铁氧体磁体。是甲烷氧化偶联生成乙烷和乙烯的非常有效的选择性催化剂。用于改进钛酸钡(BaTiO 3 )、钛酸锶(SrTiO 3 )铁电体的温度相依性和介电性质，以及制造纤维光学器件和光学玻璃。 4、镧138是放射性的，半衰期为11×10 1 1 年，曾被试用来治疗癌症。 化合物 氧化镧 名称： 氧化镧;lanthanum oxide 资料： La 2 O 3 分子量325．84 白色无定形粉末。密度651g/cm 3 。 熔点2217℃。沸点4200℃。微溶于水，易溶于酸而生成相应的盐类。露置空气中易吸收二氧化碳和水，逐渐变成碳酸镧。灼烧的氧化镧与水化合放出大量的热。 套用领域：主要用于制造制特种合金精密光学玻璃、高折射光学纤维板，适合做摄影机、照相机、显微镜镜头和高级光学仪器棱镜等。还用了制造陶瓷电容器、压电陶瓷掺入剂和X射线发光材料溴氧化镧粉等。由磷铈镧矿砂萃取或由灼烧碳酸镧或硝酸镧而得。也可以由镧的草酸盐加热分解可以制得。用作多种反应的催化剂，如掺杂氧化镉时催化一氧化碳的氧化反应，掺杂钯时催化一氧化碳加氢生成甲烷的反应。浸渗入氧化锂或氧化锆(1%)的氧化镧可用于制造铁氧体磁体。是甲烷氧化偶联生成乙烷和乙烯的非常有效的选择性催化剂。用于改进钛酸钡(BaTiO 3 )、钛酸锶(SrTiO 3 )铁电体的温度相依性和介电性质，以及制造纤维光学器件和光学玻璃。 氧化镧 氢化镧 lanthanum hydride分子式： LaH195~3 氯化镧 性质：二氢化镧具有立方结构、三氢化镧为面心立方结构LaH 2 的磁性比金属镧略下降，而LaH 3 为抗磁性。LaH 2 ，LaH 3 导电性能低于金属La。用金属镧和H2直接反应可制取镧的氢化物。镧与铁、镍、钴形成的合金和氢形成的化合物可以制备贮氢材料。 碳酸镧 名称碳酸镧;lanthanum carbonate 资料:分子式：La 2 (CO 3 )·8H 2 O 性质：一般均含有一定的水合水分子。是斜方晶系，能和大多数酸反应，在25℃水中溶解度238×10 - 7 mol/L。在900℃时可热分解为三氧化二镧。在热分解过程可产生碱式盐La 2 O 3 ·2CO 2 ·2H 2 O。碳酸镧可与碱金属碳酸盐生成可溶于水的碳酸复盐La2(CO3)3·Na2CO3·nH2O。向可溶性的镧盐的稀溶液中加入略过量碳酸铵即可制得碳酸镧沉淀。 镧系元素 镧系元素：lanthanide element，周期系ⅢB族中原子序数为 57~71的15种化学元素的统称。包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥，它们都是稀土元素的成员。 镧系元素通常是银白色有光泽的金属，比较软，有延展性并具有顺磁性。镧系元素的化学性质比较活泼。新切开的有光泽的金属在空气中迅速变暗，表面形成一层氧化膜，它并不紧密，会被进一步氧化，金属加热至200~400℃生成氧化物。金属与冷水缓慢作用，与热水反应剧烈，产生氢气，溶于酸，不溶于碱。金属在200℃以上在卤素中剧烈燃烧，在1000℃以上生成氮化物，在室温时缓慢吸收氢，300℃时迅速生成氢化物。镧系元素是比铝还要活泼的强还原剂，在150~180℃着火。镧系元素最外层（6S)的电子数不变，都是2。而镧原子核有57个电荷，从镧到镥，核电荷增至71个，使原子半径和离子半径逐渐收缩，这种现象称为镧系收缩。由于镧系收缩，这15种元素的化合物的性质很相似，氧化物和氢氧化物在水中溶解度较小、碱性较强，氯化物、硝酸盐、硫酸盐易溶于水，草酸盐、氟化物、碳酸盐、磷酸盐难溶于水。 镧石 lanthanite ，分子式：(La,Ce) 2 [CO 3 ] 3 ·8H 2 O，性质：斜方晶系。晶体呈板状；通常成细粒状及土状集合体。颜色灰白、淡红或淡**。莫氏硬度25~3。相对密度2605。珍珠光泽，土状者光泽暗淡。偶尔与其他稀土碳酸盐矿物相伴，产于某些蚀变石灰岩内。是提炼镧、铈元素来源之之一。 相关历史 铈和钇被发现后，虽然一些化学家们意识到，它们不是纯净的元素，但是直到它们被发现大约40年后，由于瑞典化学家莫桑德尔等人耐心的分析才把谜解开。莫桑德尔是贝齐里乌斯的学生和助手，他对发现和研究稀土元素作出较大贡献。1839年他将硝酸铈加热分解，发现只有一部分溶解在硝酸中。他把溶解的氧化物称为镧土（lanthana），元素称为lanthanum（镧），元素符号是La，来自希腊文lanthanō（“隐藏”）。 氧化镧 镧以及接着发现的铒、铽打开了发现稀土元素的第二道大门，是发现稀土元素的第二阶段。他们的发现是继铈和钇两个元素后又找到稀土元素中的三个。