1.什麼是稀土元素?

嚴格地說，它們和周期表上的其他元素一樣——比如碳、氫和氧——原子序數在57到71之間。另外還有兩種性質相似的稀土元素，有時也會與它們組合在一起，但主要的稀土元素就是這15種。要制作第一個，镧，從鋇原子開始，加上一個質子和一個電子。每一個連續的稀土元素都會增加一個質子和一個電子。

有15種稀土元素是很重要的:化學專業的學生可能還記得，當電子被加到一個原子上時，它們會以團或層的形式聚集在一起，被稱為軌道，這些軌道就像靶心周圍目标的同心圓。

任何原子的最内層靶圓可以包含兩個電子;增加第三個電子意味着在第二個靶圓中增加一個。接下來的7個電子也在那裡——之後電子必須進入第三個能容納18個電子的靶圓。接下來的18個電子進入第四個靶圓。

然後事情開始變得有點奇怪。雖然在第四個靶圓中還有電子的空間，但接下來的八個電子進入了第五個靶圓。盡管第五圈空間更大，接下來的兩個電子進入了第六圈。

這時原子就變成了鋇原子，原子序數為56，而早期目标圓中的空位就開始被填滿。再加上一個電子——制造镧——稀土元素系列的第一個電子——就把這個電子放到了第五圈。再加上一個，使铈原子序數為58，在第四個圓上增加了一個電子。制造下一個元素praseodymium，實際上就是把第五圈的最新電子移到第四圈，再加一個。從那裡，額外的電子填滿了第四個圓。

在所有元素中，最外層的電子在很大程度上影響元素的化學性質。由于稀土具有相同的最外層電子構型，它們的性質非常相似。

2.稀土元素真的很稀有嗎?

不,它們在地殼中比許多其他有價值的元素豐富得多。即使是最稀有的稀土元素铥原子的原子序數為69，是金的125倍。最稀有的稀土铈原子序數為58，是黃金的1.5萬倍。

最稀有的稀土元素，铥。

從某種意義上說，它們又很罕見——礦物學家們會稱它們為“分散的”，也就是說它們大多以相對較低的濃度散布在地球上。稀土通常存在于被稱為碳酸鹽岩的稀有火成岩中。

有幾個地區稀土儲量豐富，而且主要集中在中國。中國每年生産的稀土量占全球13萬噸稀土總量的80%以上。澳大利亞也有一些地區，其他一些國家也是如此。美國有一小塊稀土資源豐富的地區，但美國最後一個稀土資源來源——加州山口采石場(Mountain Pass鲗)在2015年關閉。

3.如果它們并不罕見，價格貴嗎?

是的,相當貴。2018年，一氧化二钕(原子序數為60)的成本是每公噸10.7萬美元。預計到2025年，價格将攀升至15萬美元。

铕的成本甚至更高——每公噸約71.2萬美元。

部分原因是稀土元素在化學上很難相互分離以獲得純物質。

4.稀土元素具有什麼用途?

在20世紀後半葉，原子序數為63的铕被廣泛應用于視頻屏幕(包括電腦顯示器和等離子體)中，作為産生顔色的熒光粉，它對于吸收核反應堆控制棒中的中子也很有用。

如今，其他稀土元素也普遍用于電子設備。例如，原子序數為60的钕是一種強大的磁鐵，在智能手機、電視、激光、可充電電池和硬盤驅動器上都很有用。即将推出的特斯拉電動汽車發動機也将使用钕。

自20世紀中期以來，對稀土的需求一直在穩步上升，而且沒有真正的替代材料來替代它們。可以說，稀土對于現代科技社會至關重要。