概述
定義
重稀土元素（heavyrare-earthelements），原子序數從64～71，加上39號元素，釓(Gd)、鎝(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、鑥(Lu)、釔(Y)稱為重稀土元素，又稱釔組(yttriumgroup)。稀土元素同屬於元素周期表第ⅢＢ族，化學性質十分相近。除鉕、鈧以外，根據稀土礦物的形成特點，分離工藝上的要求，將其分為兩組或三組。常見的分組方法如下：（應當指出，分組的界限並沒有嚴格的統一標準）
按礦物特點分：
（1）輕稀土元素（lightrareearthelement，LREE），包括鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪七個元素，或稱鈰族（ceriumgroup）稀土，它們具有較低的原子序數和較小質量；
（2）重稀土元素（heavyrareearthelements,HREE），包括釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥，它們具有較高的原子序數的較大質量，儘管釔的原子量僅為89，但由於其離子半徑在其它重稀土元素的離子半徑鏈環之中，其化學性質更接近重稀土元素，在自然界也與其它重稀土元素共生，故它被歸為重稀土組。因此重稀土元素也稱為釔族（yttriumgroup）稀土。
鈰組與釔組之別，是因為礦物經分離得到的稀土混合物中，常以鈰或釔比例多的而得名。
按硫酸復鹽溶解度分：
鈰組（硫酸復鹽難溶）—鑭、鈰、鐠、釹；
鋱組（硫酸復鹽微溶）—釤、銪、釓、鋱、鏑和鈥；
釔組（硫酸復鹽易溶）—銪、鉺、銩、鐿、鑥、釔。
輕中重三組稀土的分類法沒有一定之規，由於各組之間相鄰元素間的溶解度差別很小，用這種方法是分不淨的。
現在多用萃取法分組：
輕稀土（P204弱酸度萃取）—鑭、鈰、鐠、釹；
中稀土（P204低酸度萃取）—釤、銪、釓、鋱和鏑；
重稀土（P204中酸度萃取）—鈥、銪、鉺、銩、鐿、鑥、釔。
存在
稀土元素同屬於元素周期表第ⅢＢ族，化學性質十分相近稀土元素大都在礦物中共生，分離困難。在目前已發現的250多種稀土礦物和含稀土元素的礦物，適合現今選冶條件的工業礦物僅有10餘種：
1)含鈰族稀土(鑭、鈰、釹)的礦物：氟碳鈰礦、氟碳鈣鈰礦、氟碳鈰鈣礦、氟碳鋇鈰礦和獨居石。
2)富釤及釓的礦物：矽鈹釔礦、鈮釔礦、黑稀金礦。
3)含釔族稀土(釔、鏑、鉺、銩等)的礦物：磷釔礦、氟碳鈣釔礦、釔易解石、褐釔鈮礦、黑稀金礦。
套用
釓(Gd)：1，其水溶性順磁絡合物在醫療上可提高人體的核磁共振（NMR）成像信號。2，其硫氧化物可用作特殊亮度的示波管和x射線螢光屏的基質柵網。3，在釓鎵石榴石中的釓對於磁泡記憶存儲器是理想的單基片。4，在無Camot循環限制時，可用作固態磁致冷介質。5，用作控制核電站的連鎖反應級別的抑制劑，以保證核反應的安全。6，用作釤鈷磁體的添加劑，以保證性能不隨度而變化。另外，氧化釓與鑭一起使用，有助於玻璃化區域的變化和提高玻璃的熱穩定性。氧化釓還可用於製造電容器、x射線增感屏。在世界上目前正在努力開發釓及其合金在磁致冷方面的套用，現已取得突破性進展，室下採用超導磁體、金屬釓或其合金為致冷介質的磁冰櫃已經問世。鋱(Tb)：1，螢光粉用於三基色螢光粉中的綠粉的激活劑，如鋱激活的磷酸鹽基質、鋱激活的矽酸鹽基質、鋱激活的鈰鎂鋁酸鹽基質，在激髮狀態下均發出綠色光。2，磁光貯存材料，近年來鋱系磁光材料已達到大量生產的規模，用Tb-Fe非晶態薄膜研製的磁光光碟，作計算機存儲元件，存儲能力提高10～15倍。3，磁光玻璃，含鋱的法拉第鏇光玻璃是製造在雷射技術中廣泛套用的鏇轉器、隔離器和環形器的關鍵材料。特別是鋱鏑鐵磁致伸縮合金（TerFenol）的開發研製，更是開闢了鋱的新用途，當Terfenol置於一個磁場中時，其尺寸的變化比一般磁性材料變化大這種變化可以使一些精密機械運動得以實現。鋱鏑鐵開始主要用於聲納，目前已廣泛套用於多種領域，從燃料噴射系統、液體閥門控制、微定位到機械致動器、機構和飛機太空望遠鏡的調節機翼調節器等領域。
鏑（Dy）：1，作為釹鐵硼系永磁體的添加劑使用，在這種磁體中添加2~3%左右的鏑，可提高其矯頑力，過去鏑的需求量不大，但隨著釹鐵硼磁體需求的增加，它成為必要的添加元素，品位必須在95～99.9%左右，需求也在迅速增加。2，鏑用作螢光粉激活劑，三價鏑是一種有前途的單發光中心三基色發光材料的激活離子，它主要由兩個發射帶組成，一為黃光發射，另一為藍光發射，摻鏑的發光材料可作為三基色螢光粉。3，鏑是製備大磁致伸縮合金鋱鏑鐵（Terfenol）合金的必要的金屬原料，能使一些機械運動的精密活動得以實現。4，鏑金屬可用做磁光存貯材料，具有較高的記錄速度和讀數敏感度。5，用於鏑燈的製備，在鏑燈中採用的工作物質是碘化鏑，這種燈具有亮度大、顏色好、色高、體積小、電弧穩定等優點，已用於電影、印刷等照明光源。6，由於鏑元素具有中子俘獲截面積大的特性，在原子能工業中用來測定中子能譜或做中子吸收劑。7，Dy3Al5O12還可用作磁致冷用磁性工作物質。隨著科學技術的發展，鏑的套用領域將會不斷的拓展和延伸。
鈥(Ho)：1，用作金屬鹵素燈添加劑，金屬鹵素燈是一種氣體放電燈，它是在高壓汞燈基礎上發展起來的，其特點是在燈泡里充有各種不同的稀土鹵化物。目前主要使用的是稀土碘化物，在氣體放電時發出不同的譜線光色。在鈥燈中採用的工作物質是碘化鈥，在電弧區可以獲得較高的金屬原子濃度，從而大大提高了輻射效能。2，鈥可以用作釔鐵或釔鋁石榴石的添加劑。3，摻鈥的釔鋁石榴石（Ho:YAG）可發射2μm雷射，人體組織對2μm雷射吸收率高，幾乎比Hd:YAG高3個數量級。所以用Ho:YAG雷射器進行醫療手術時，不但可以提高手術效率和精度，而且可使熱損傷區域減至更小。鈥晶體產生的自由光束可消除脂肪而不會產生過大的熱量，從而減少對健康組織產生的熱損傷，據報導美國用鈥雷射治療青光眼，可以減少患者手術的痛苦。我國2μm雷射晶體的水平已達到國際水平，應大力開發生產這種雷射晶體。4，在磁致伸縮合金Terfenol-D中，也可以加入少量的鈥，從而降低合金飽和磁化所需的外場。5，另外用摻鈥的光纖可以製作光纖雷射器、光纖放大器、光纖感測器等等光通訊器件在光纖通信迅猛的今天將發揮更重要的作用。
鉺（Er）：1，Er3+在1550nm處的光發射具有特殊意義，因為該波長正好位於光纖通訊的光學纖維的最低損失，鉺離子（Er3+）受到波長980nm、1480nm的光激發後，從基態4I15/2躍遷至高能態4I13/2，當處於高能態的Er3+再躍遷回至基態時發射出1550nm波長的光，石英光纖可傳送各種不同波長的光，但不同的光光衰率不同，1550nm頻帶的光在石英光纖中傳輸時光衰減率最低（0.15分貝/公里），幾乎為下限極限衰減率。因此，光纖通信在1550nm處作信號光時，光損失最小。這樣，如果把適當濃度的鉺摻入合適的基質中，可依據雷射原理作用，放大器能夠補償通訊系統中的損耗，因此在需要放大波長1550nm光信號的電訊網路中，摻鉺光纖放大器是必不可少的光學器件，目前摻鉺的二氧化矽纖維放大器已實現商業化。據報導，為避免無用的吸收，光纖中鉺的摻雜量幾十至幾百ppm。光纖通信的迅猛發展，將開闢鉺的套用新領域。2，另外摻鉺的雷射晶體及其輸出的1730nm雷射和1550nm雷射對人的眼睛安全，大氣傳輸性能較好，對戰場的硝煙穿透能力較強，保密性好，不易被敵人探測，照射軍事目標的對比度較大，已製成軍事上用的對人眼安全的攜帶型雷射測距儀。3，Er3+加入到玻璃中可製成稀土玻璃雷射材料，是目前輸出脈衝能量最大，輸出功率最高的固體雷射材料。4，Er3+還可做稀土上轉換雷射材料的激活離子。5，另外鉺也可套用於眼鏡片玻璃、結晶玻璃的脫色和著色等。
銩（Tm）：1，銩用作醫用輕便X光機射線源，銩在核反應堆內輻照後產生一種能發射X射線的同位素，可用來製造攜帶型血液輻照儀上，這種輻射儀能使銩-169受到高中子束的作用轉變為銩-170，放射出X射線照射血液並使白血細胞下降，而正是這些白細胞引起器移植排異反應的，從而減少器的早期排異反應。2，銩元素還可以套用於臨床診斷和治療腫瘤，因為它對腫瘤組織具有較高親合性，重稀土比輕稀土親合性更大，尤其以銩元素的親合力最大。3，銩在X射線增感屏用螢光粉中做激活劑LaOBr:Br（藍色），達到增強光學靈敏度，因而降低了X射線對人的照射和危害，與以前鎢酸鈣增感屏相比可降低X射線劑量50%，這在醫學套用具有重要現實的意義。4，銩還可在新型照明光源金屬鹵素燈做添加劑。5，Tm3+加入到玻璃中可製成稀土玻璃雷射材料，這是目前輸出脈衝量最大，輸出功率最高的固體雷射材料。Tm3+也可做稀土上轉換雷射材料的激活離子。
鐿（Yb）：1，作熱禁止塗層材料。鐿能明顯地改善電沉積鋅層的耐蝕性，而且含鐿鍍層比不含鐿鍍層晶粒細小，均勻緻密。2，作磁致伸縮材料。這種材料具有超磁致伸縮性即在磁場中膨脹的特性。該合金主要由鐿/鐵氧體合金及鏑/鐵氧體合金構成，並加入一定比例的錳，以便產生超磁致伸縮性。3，用於測定壓力的鐿元件，試驗證明，鐿元件在標定的壓力範圍內靈敏度高，同時為鐿在壓力測定套用方面開闢了一個新途徑。，4，磨牙空洞的樹脂基填料，以替換過去普遍使用銀汞合金。5，日本學者成功地完成了摻鐿釓鎵石榴石埋置線路波導雷射器的製備工作，這一工作的完成對雷射技術的進一步發展很有意義。另外，鐿還用於螢光粉激活劑、無線電陶瓷、電子計算機記憶元件（磁泡）添加劑、和玻璃纖維助熔劑以及光學玻璃添加劑等。
鑥（Lu）：1，製造某些特殊合金。例如鑥鋁合金可用於中子活化分析。2，穩定的鑥核素在石油裂化、烷基化、氫化和聚合反應中起催化作用。3，釔鐵或釔鋁石榴石的添加元素，改善某些性能。4，磁泡貯存器的原料。5，一種複合功能晶體摻鑥四硼酸鋁釔釹，屬於鹽溶液冷卻生長晶體的技術領域，實驗證明，摻鑥NYAB晶體在光學均勻性和雷射性能方面均優於NYAB晶體。6，經國外有關部門研究發現，鑥在電致變色顯示和低維分子半導體中具有潛在的用途。此外，鑥還用於能源電池技術以及螢光粉的激活劑等。
釔(Y)：1，鋼鐵及有色合金的添加劑。FeCr合金通常含0.5-4%釔，釔能夠增強這些不鏽鋼的抗氧化性和延展性；MB26合金中添加適量的富釔混合稀土後，合金的綜合性能得到明顯的改善，可以替代部分中強鋁合金用於飛機的受力構件上；在Al-Zr合金中加入少量富釔稀土，可提高合金導電率；該合金已為國內大多數電線廠採用；在銅合金中加入釔，提高了導電性和機械強度。2，含釔6%和鋁2%的氮化矽陶瓷材料，可用來研製發動機部件。3，用功率400瓦的釹釔鋁石榴石雷射束來對大型構件進行鑽孔、切削和焊接等機械加工。4，由Y-Al石榴石單晶片構成的電子顯微鏡螢光屏，螢光亮度高，對散射光的吸收低，抗高和抗機械磨損性能好。5，含釔達90%的高釔結構合金，可以套用於航空和其它要求低密度和高熔點的場合。6，目前倍受人們關注的摻釔SrZrO3高質子傳導材料，對燃料電池、電解池和要求氫溶解度高的氣敏元件的生產具有重要的意義。此外，釔還用於耐高噴塗材料、原子能反應堆燃料的稀釋劑、永磁材料添加劑以及電子工業中作吸氣劑等。
鈧(Sc)：1，在冶金工業中，鈧常用於製造合金（合金的添加劑），以改善合金的強度、硬度和耐熱和性能。如，在鐵水中加入少量的鈧，可顯著改善鑄鐵的性能，少量的鈧加入鋁中，可改善其強度和耐熱性。2，在電子工業中，鈧可用作各種半導體器件，如鈧的亞硫酸鹽在半導體中的套用已引起了國內外的注意，含鈧的鐵氧體在計算機磁芯中也頗有前途。3，在化學工業上，用鈧化合物作酒精脫氫及脫水劑，生產乙烯和用廢鹽酸生產氯時的高效催化劑。4，在玻璃工業中，可以製造含鈧的特種玻璃。5，在電光源工業中，含鈧和鈉製成的鈧鈉燈，具有效率高和光色正的優點。6，自然界中鈧均以45Sc形式存在，另外，鈧還有9种放射性同位素，即40～44Sc和46～49Sc。其中，46Sc作為示蹤劑，已在化工、冶金及海洋學等方面使用。7，在醫學上，國外還有人研究用46Sc來醫治癌症。
