稀土是17种金属元素，位于元素周期表中间（原子序数21、39和57-71）。这些金属具有不寻常的荧光、导电和磁性特性，这使得它们在与铁等更常见的金属少量合金化或混合时非常有用。

　　我们对稀土元素独特性质的了解不断加深，导致其在当代社会中的用途得到扩大。稀土是许多常见技术的组成部分，包括智能手机、LED灯和混合动力汽车。少量稀土元素用于炼油和核电；其他对于风力涡轮机和电动汽车也很重要；更专业的用途出现在医药和制造业中。稀土对现代生活至关重要。

　　稀土元素的发现和商业化，稀土一词是1788年瑞典伊特比的一名矿工在开采出一块不寻常的黑色岩石时创造的。这种矿石被称为“稀有”是因为它以前从未见过，被称为“地球”是因为那是18世纪的地质情况。可以溶解在酸中的岩石的术语。1794年，化学家约翰·加多林(Johan Gadolin)将这种以前不为人知的“地球”命名为氧化钇，以发现它的城镇命名。随着时间的推移，伊特比周围的矿山开采出的岩石产生了四种以该镇命名的元素（钇、镱、铽和铒）。

　　对于19世纪的欧洲化学家来说，识别新元素是一项享有盛誉但颇具争议的活动。Jöns Jacob Berzelius于1803年分离并命名了铈，于1828年分离并命名了钍。1839年，瑞典化学家Carl Gustaf Mosander开始系统分析混合稀土，发现并命名了镧、铒和铽。十九世纪下半叶，化学家古斯塔夫·基尔霍夫和罗伯特·本生开发了光谱学，作为一种通过检查光谱来识别元素的技术。无论是当时还是现在，稀土化学面临的巨大挑战是找到分离它们的方法。

　　1880年，卡尔·奥尔·冯·韦尔斯巴赫(Carl Auer von Welsbach)是本生灯发明者罗伯特·本生(Robert Bunsen)在德国海德堡大学的学生。在那里，韦尔斯巴赫开始研究稀土元素。作为一名熟练的实验室化学家，他证明了当时被认为是一种元素的镨实际上是两种稀土元素的合金，他将其命名为钕和镨（编辑注：167次结晶后分离成2种盐）。随着韦尔斯巴赫将注意力转向工业问题，他成为第一个开发稀土元素商业用途的人。

　　他认识到稀土元素的白炽特性可能有用。（“白炽光”描述了材料加热时发出的可见光。）韦尔斯巴赫使用白炽材料开发了一种气罩（灯），该材料可产生明亮的光线，并且可以批量生产。到1935年，已经生产了超过50亿个灯罩，但这项发明却带来了问题：灯很难点燃，生产后留下的成堆的稀土废料很容易着火。韦尔斯巴赫找到了一种方法，将这些稀土废料与铁混合，制造出一种在撞击时会产生火花的“燧石”，他将其命名为铈铁（ferrocerium）。这种材料广泛用于打火机以及汽车点火装置。供应这些稀土元素的矿石主要来自巴西、印度和北卡罗来纳州，从而创造了第一个稀土元素国际贸易。

　　原子时代的稀土，随着20世纪原子物理学的进步，稀土元素在科学和地缘政治上都呈现出新的重要性。将稀土元素与矿石以及彼此之间分离的挑战使得人们不清楚其中可能含有多少稀土元素。1913年，英国物理学家亨利·莫斯利（Henry Moseley）利用X射线光谱法确定了镧系元素（原子序数57至71）中有15种元素。

　　1939年，奥托·哈恩(Otto Hahn)、莉斯·迈特纳(Lise Meitner)和弗里茨·斯特拉斯曼(Fritz Strassmann)发现了铀的核裂变（这一发现催生了原子弹）并确定了裂变产物中的稀土元素后，稀土获得了新的地位。在美国，代号为“曼哈顿计划”的原子弹制造计划利用了美国领先的稀土化学家弗兰克·斯佩丁的专业知识来解决一个关键问题。稀土元素是通过吸收中子来阻止核链式反应的杂质。在提纯铀的过程中需要分离除去稀土。爱荷华州立大学艾姆斯实验室在斯佩丁的战时工作中诞生，现在是美国政府首屈一指的稀土元素研究机构。

　　学习使用稀土元素，在美国寻找铀矿源的努力导致了位于内华达州边境附近的加利福尼亚州莫哈韦沙漠的芒廷帕斯矿的开发。虽然该矿的铀和钍矿床没有被证明有用，但其稀土元素矿床却有用。20世纪50年代初，该矿山和分离厂提取了铕，用于为新开发的彩色电视技术生产红色荧光粉。后来生产扩大到包括铈、镧、钕和镨。该矿由美国钼公司(Molycorp)所有，从1960年左右到2000年，它主导着世界稀土生产和出口。

　　1945年至1991年美国和苏联之间的军备竞赛导致政府资助的许多领域的研发经费大幅增加，其中包括稀土元素。美国空军研究人员在20世纪60年代开发了钐钴磁铁。即使在非常热的情况下，这种材料仍能保持其强大的磁性，从而使更强大的雷达仪器成为可能。苏联冶金学家在20世纪80年代使用钪使铝变得更强更轻，从而提高了MiG-29战斗机的性能。激光研究导致了钇铝石榴石激光器的发展，用于激光测距仪或制导武器的目标指示器。

　　企业和工业研究为消费者开发了使用稀土元素的新产品。20世纪70年代和80年代的电池研究导致了使用镧和钕的镍氢电池的发展。这些电池可以反复充电，同时保持相对于其体积（尺寸）而言的大量能量。它们在20世纪90年代广泛用于便携式电子产品（例如摄像机），并广泛用于混合动力汽车（例如2001年发布的丰田普锐斯）。通用汽车公司的研究人员在20世纪80年代获得了钕铁硼磁铁的专利，创建了一家名为Magnequench的公司，生产用于电动车窗和门锁、挡风玻璃刮水器电机和电动发动机起动器的轻质、强大的永磁体。随着20世纪90年代个人电脑在美国家庭和办公室的普及，麦格昆磁很快就在销售用于计算机硬盘驱动器的微型磁铁方面找到了一个宝贵的市场。

　　20世纪90年代和2000年代，稀土元素在电子产品中的使用不断扩大。20世纪90年代初，贝尔实验室开发了掺铒光纤放大器来增强光纤电缆中的信号。这些小型设备使长光纤电缆的全球网络成为可能，从而降低了长途电话的价格，现在可以在世界各地传输互联网数据。2008年第一代iPhone的发布展示了稀土冶金和应用领域的进步。智能手机使用镧来减少微型玻璃相机镜头的失真，使用钕磁铁来改善微型扬声器的声音，并使用钇和铒荧光粉在节能屏幕中呈现明亮的色彩。

　　编辑注：稀土应用广泛，较难展示全景图，更多应用还需开拓。以上内容仅为展示稀土重要节点及部分应用，可供参考。

　　文章来源：https://www.sciencehistory.org/education/classroom-activities/role-playing-games/case-of-rare-earth-elements/history-future/，摘录部分内容，图片来自Wikipedia