稀土百科丨稀土金属的磁性及其他物理性质

稀土金属因具有特殊的电子构型而显示特殊的性能。前面已经说及从镧到镥的稀土元素随着原子序数从57到71的增大，在内层的4f 轨道中逐一填充电子，而这些4f电子被外层完全充满的5s²和5p⁶电子所屏蔽。

4f电子不同的运动方式使稀土具有不同于其他元素磁、光、电学和化学特性。就磁学而言，稀土元素在 4f组态中的未成对电子数可高达7个。例如，Gd³⁺(4f⁷)离子具有7个自旋平行的4f电子，是具有自旋平行电子最多的元素：稀的未成对电子数多于d族过渡元素在d层的未成对电子数（它们最多只有5个）。

这些4f电子的自旋运动和轨道运动，较强的自旋一轨道耦合作用以及跟周围环境的间接作用，使稀土的磁性不同于铁、钴、镍等d族过渡元素，使它们具有很大的顺磁化率，很大的磁饱和强度，很大的磁各向异性，很大的磁致伸缩，很大的磁光旋转和很大的磁熵效应，从而使稀土在永磁材料、磁致伸缩材料、磁光材料、磁制冷材料等各方面获得广泛的应用，稀土成为创造新型磁性材料的重要源头。