稀土元素

金属的性质

如上所述，稀土元素（尤其是镧系元素）非常相似。它们在自然界中一起出现，它们的完全分离很难实现。但是，存在一些惊人的差异，特别是在纯金属元素的物理性质上。例如，它们的熔点相差近两倍，而蒸气压相差十亿倍以上。这些和其他有趣的事实将在下面讨论。

晶体结构

除euro外，所有稀土金属均在四个密排结构之一中结晶。当人们沿着镧系从镧到to的过程进行时，晶体结构从面心立方（fcc）变为六方密堆积（hcp），两个中间结构由fcc和hcp层的混合物组成，一个是每个的50％（双六角形[dhcp]），另一个是fcc的三分之一和hcp（Sm型）的三分之二。在所有金属元素的晶体结构中，这两种中间结构是唯一的，而fcc和hcp结构却很常见。

几个元素具有两个紧密堆积的结构：镧和铈具有fcc和dhcp结构，sa具有Sm型和hcp结构，and具有fcc和hcp结构。这些结构的存在取决于温度。除了密排结构以外，大多数稀土金属（scan，钇，镧（通过，）和g（通过through））具有高温体心立方（bcc）多晶型物。are例外，euro是从0 K（−273°C或−460°F）到822°C（1,512°F）熔点的bcc，并且、,、 th和是单态的与hcp结构。铈，ter和具有低温（低于室温）转变。铈的那些是由于化合价的变化，而ter和中的那些是磁性的。

熔点

镧系元素金属的熔点随着原子序数的增加而迅速增加，从铈的798°C（1,468°F）到的1,663°C（3,025°F）（熔点温度的两倍），而dium和钇与三价镧系金属的最后一个元素相当。轻至中镧系元素的低熔点被认为是由于4f电子对键的贡献，这在铈处最大，并随着原子序数增加而降低，在at处约为零。melting和melting的低熔点是由于它们的不同。

沸点

稀土金属的沸点几乎相差三倍。镧，铈，，钇和的那些是所有化学元素中最高的，而euro和的那些可以放在沸点最低的金属组中。较大的差异是由固体金属和相应气体中原子的电子结构差异引起的。对于具有最高沸点的三价固体金属，气态原子具有三个外部电子5d ¹ 6s ²，而具有低沸点的二价固体金属具有气态原子仅具有两个外部电子6s ²。具有中间沸点的镧系元素是三价固体，但是它们的气态形式只有两个外电子6s ²。固态金属与其相应的气态原子的电子态的这种差异解释了所观察到的行为。

电性能

稀土金属的电阻率介于25到131微欧-厘米（μΩ-厘米）之间，落入金属元素的电阻值的中间。大多数三价稀土金属在室温下的值约为60至90μΩ-cm。25μΩ-cm的低值适用于二价fcc metal金属，而largest（131μΩ-cm）和ter（115μΩ-cm）的两个最大值是由于磁对电阻率的贡献，这种电阻在附近发生材料的磁性排序温度。

镧金属是大气压下唯一的超导稀土金属（即无电阻），而scan，钇，铈和也是超导但处于高压下。镧的fcc修饰在T _s = 6.0 K（-267.2°C，或-448.9°F）时变得超导，而dhcp多晶型物的T _s为5.1 K（-268.1°C，或-450.5°F）。

磁性能

稀土金属，合金和化合物的磁性非常取决于未配对的4f电子的数量。像许多其他非稀土金属一样，没有未配对电子的金属（scan，钇，镧，和二价）的磁性很弱。其余的镧系元素（铈到，）具有强磁性，因为它们具有不成对的4f电子。因此，镧系元素形成最大的磁性金属族。磁有序温度通常取决于未配对的4f电子的数量。铈在13 K（-260°C或-436°F）时具有不成对电子顺序，而orders在室温下具有七个（可能的最大数量）顺序。所有其他镧系元素的磁序温度都在这两个值之间。room在室温下呈铁磁性有序化，是除3d电子元素（铁，钴和镍）外唯一能做到这一点的元素。用其有效磁矩测量的磁强度与未成对的4f电子数具有更复杂的相关性，因为它还取决于它们的轨道运动。考虑到这一点，发现effective和a的最大有效磁矩非常接近，分别为10.64与10.60玻尔磁子。lin的价值是7.94。

稀土金属具有随温度变化的奇异（有时是复杂的）磁性结构。大多数镧系元素具有至少两个磁性结构。room在室温下具有最简单的结构。所有4f自旋在一个方向上彼此平行排列；这种结构称为铁磁性ado。大多数其他镧系金属具有4f自旋，彼此反平行排列，有时完全相反，但通常仅是部分相反。无论自旋是完全补偿还是部分补偿，这些都称为反铁磁性金属。在许多反铁磁结构中，自旋形成螺旋结构。

热膨胀

在比较六角形金属的LCTE值时，紧密堆积方向的热膨胀始终大于平面（A，B和C层）的热膨胀。LC和LC的LCTE异常大值再次证实了这两种金属的二价性质。