4.Физические свойства.

Неокисленная поверхность редкоземельных металлов имеет металлический светло-серебристый блеск. Более активные металлы на воздухе быстро тускнеют, покрываясь темной окисной пленкой. Потускнение идет энергичнее во влажном воздухе. На поверхности более активных и недостаточно чистых металлов образуется малопрочная по сцеплению пленка окислов, которая отслаивается, обнажая свежую поверхность, где окисление продолжается.

Физические, тепловые, упругие, магнитные и электрические свойства, а также данные о давлении пара редкоземельных металлов приведены в табл. 7—11. Наиболее распространенной структурой при комнатной температуре является гексагональная плогноупако-ваниая. Лантан, празеодим и неодим кристаллизуются в гексагональной решетке типа лантана (A37); скандий, иттрий и все редкоземельные металлы от гадолиния до лютеция, кроме иттербия имеют гексагональную плотно упакованную структуру типа магния (ЛЗ). При комнатной температуре церий и иттербий кристаллизуются в кубической гранецентрированной решетке типа меди (Л 1). Самарий при комнатной температуре имеет гексагональную структуру с осевым числом в 4,5 раза больше, чем у обыкновенной гексагональной решетки. Европий кристаллизуется в кубической объем-ноцеитрированной решетке типа вольфрама (А2). В этом отношении он отличается от всех прочих редкоземельных металлов. О структуре прометия данных не имеется.

Вопрос о температурных модификациях церия был предметом тщательного изучения. Охлаждение обычной при комнатной температуре \'~модифи-кации с кубической объемноцентрированной решеткой сопровождается ее превращением в р-модификацию, начинающимся при температуре — 10° и протекающим вплоть до — 178°. Ниже этой температуры у~мо_ днфикация превращается непосредственно в а-цернй. Количество образовавшегося р-церия зависит от скорости охлаждения, степени загрязнения церия примесями и условий предшествующей деформации и обработки. Обработка церия давлением при комнатной температуре подавляет или полностью предотвращает превращения уцерия в р-модифинацию, а обработка охлажденного церия давлением при комнатной температуре сопровождается превращением р-церия в ^модификацию. Наклеп при —196 способствует образованию а-модификации. Низкотемпературные фазовые превращения протекают с широкой петлей гистерезиса.

Церий имеет структуру гранецентриррваиного куба с периодом решетки при температуре жидкого азота а = 4,85 А. Оказалось, что металл сохраняет эту структуру даже под давлением 15 000 am. При комнатной температуре устойчивы обе модификации — гексагональная плотноупакованная и кубическая гранецентрированная. Последняя модификация образуется при быстром охлаждении металла, а первая — при термообработке чистого металла. В техническом церии содержится такое количество примесей кальция и магния, которого оказывается достаточно, чтобы помешать образованию кубической гранецентрированной структуры.

Некоторые элементы стабилизируют аллотропические модификации редкоземельных металлов. Так, магний и медь стабилизируют высокотемпературные модификации лантана и церия с решеткой объемноцентриро-ванного куба, а торий, уран, плутоний и углерод стабилизируют фазу с решеткой гранецентрированного куба. Высказывалось предположение, что вообще элементы с валентностью ниже трех должны стабилизировать фазу с решеткой объемноцентрированного куба, а элементы с валентностью выше трех — кубическую гранецентрированную структуру. В литературе попадаются сообщения и о прочих проявлениях стабилизации модификаций.

Ряду редкоземельных металлов присуще аномальное изменение объема и электрического сопротивлении под высоким давлением. Подобная аномалия не распространяется на иттрий, неодим, самарий, европий, тулий и лютеций.

Наличие в церии примесей железа в количестве 0,05% изменяет величину магнитного момента. Несколько процентов железа в церии изменяют форму кривой зависимости магнитной восприимчивости от температуры, но сохраняют неизменным положение магнитных аномалий. Присутствие примесей магния вместе с железом существенно отражается на магнитных свойствах. Примесн магния н кальция понижают точку Кюри в церии и гадолинии и видоизменяют характер аномального расширения при низких температурах.