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伊特比矿场入口处铭牌，上写：“国际材料信息学会指定伊特比矿为历史地标，从这里开采的黑色石中，曾经分离出钇、铽、铒、镱等四种新元素，并以伊特比命名。” |
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《从此世间有稀土》 羊顿 著 湖南科学技术出版社 |
□ 羊顿（科普人、科学写作者）
■ 炮兵军官发现“黑石”
瑞典东南海岸外有个雷萨罗岛，小岛上有个叫伊特比的地方，在化学史上声名显赫。
人类史上，究竟发现了多少种元素？答案是，118种，包括20多种人工合成元素。这中间，稀土元素只有十几种，而单单借用“伊特比”作为名称的就有4种。
伊特比原本荒无人烟，后来有人在此开采石英石，供应给周边的玻璃厂和炼铁厂。矿场的归属权几经流转，到了1790年，被归于罗斯特兰德陶瓷名下。伊特比所在雷萨罗岛附近，驻有一个炮团，稀土元素发现史上第一个关键人物就在此登场——炮兵中尉阿雷纽斯。
阿雷纽斯对技术问题很有兴趣，结识了不少学界人物，包括罗斯特兰德陶瓷的“少东家”、研究化学的盖伊尔。阿雷纽斯接受盖伊尔的安排，到伊特比矿场考察。
他的注意力很快就被开采目标之外、废置一旁的伴生矿石吸引住了。那是一种带有玻璃光泽的黑色矿石，外观明显与矿场的开采目标不同，比一般矿石沉得多。他猜测这可能是一种新矿石，就把石头带了回去。
稀土元素发现史，就此肇始。
阿雷纽斯自己没有能力分析这种黑石的成分。最早将这一发现在学术界公开的是盖伊尔，他的论文在1788年发表，首先介绍了新矿石的物理性质，还列出了煅烧等初步化学检验的结果。
就这样，盖伊尔的家族矿场及其本人为稀土研究拿出一块黑色的石头和一篇论文，阿雷纽斯则贡献了最初的发现和一个名字。因为矿石产在伊特比，他把这种石头命名为“伊特比石”。
■ 加多林大显身手
接下来出场的是化学教授加多林。加多林也收到了阿雷纽斯寄来的伊特比石样品。1794年，加多林发表了自己的分析结果，他的实验要比盖伊尔深入得多。
加多林先是将其加热熔化为泡沫状的黑色矿渣。接着，他把磨碎的矿石粉末溶解在浓硝酸中，溶解之后，得到一种绿色溶液，不能溶解的部分在溶液中形成了白色粉末状的沉淀。他将沉淀物与碳酸钠一起高温焙烧，形成了透明的玻璃，说明白色沉淀的成分是二氧化硅。对于溶液，加多林也用碳酸钠处理，结果验证了盖伊尔的推测，确认这种矿石中含有铁。
接下来的操作，才真正显示出加多林作为一流分析化学家的水准。他继续往剩下的溶液中加入氨水，结果得到一种灰色沉淀，接着又用浓氢氧化钾处理，发现并没有进一步形成沉淀。加多林知道，钙、镁、钨这3种金属的盐在氨水中不会沉淀，但与氢氧化钾反应会形成沉淀，既然没有新沉淀出现，证明溶液中不含这3种金属。
他继续用浓氢氧化钾处理溶液，发现不仅没有新沉淀生成，已形成的灰色沉淀甚至会有一部分重新溶解。加多林认为重新溶解的部分是矾土（氧化铝）。持续用浓氢氧化钾处理之后，总有一些白色沉淀存在，他猜测这部分应该不是矾土，而是一种包含新元素的“新土”。接下来，通过观察它与其他物质的反应，加多林确认这种新土确实具有不同的性质。
加多林把这种新土称为钇土。现在我们知道，所谓钇土其实是钇的氧化物，在加多林的时代，各种能够从其他物质中分离出来、却无法进一步分离出单质的金属氧化物都被称为“土”。
就这样，加多林发现了第一种稀土，也让钇（Yttrium）成为第一种以伊特比命名的元素。
此后，各路英豪轮番上场，围绕“伊特比石”大显身手，1843年发现了铒（Erbium）和铽（Terbium），1878年发现了镱（Ytterbium）。对比伊特比（Ytterby），就不难发现其间的联系。只有7个字母的一个单词，被用来命名了4种稀土元素。这大概是化学元素发现史上最重要的地名。
■ 从汽灯到火石，稀土首次工业应用
在第一种稀土元素发现近百年之后，在爱迪生凭借电灯闻名世界之前，一位名叫韦尔斯巴赫的奥地利化学家用稀土元素点亮了夜晚，这是人类首次将稀土运用在工业上。
早期的灯是烧煤气的，有部电影就叫《煤气灯下》。煤气灯的原理是用铂和铱的硝酸盐溶液浸泡纱布，然后把纱布晾干制成灯罩。点燃煤气，火焰会把纱布烧掉，硝酸盐则在高温下转化为亚硝酸盐，继而分解为熔点很高的金属氧化物，形成一种坚硬的网罩。这种网罩质地较脆，在汽灯高温火焰的灼烧下，会发出明亮的光。但早期产品或因成本高昂，或因效果不稳，都未能真正推广。1885年，韦尔斯巴赫独辟蹊径，利用稀土尝试发光效果，成功研发出一种全新配方的汽灯纱罩——包含60%的氧化镁、20%的氧化镧和20%的氧化钇。这被视为稀土元素在工业上的首次成功应用，堪称“稀土工业的黎明”。
韦尔斯巴赫将纱罩浸液的成分列为机密，在多个国家申请专利，然后授权给各国厂商，只允许他们使用由自己统一配制的神秘浸液进行生产。
然而，第一代稀土纱罩质地脆弱，且发出的光线中绿光过多，照明效果并不理想。与此同时，爱迪生等人的电灯技术正在迅猛发展，带来了巨大的竞争压力。到了1890年前后，韦尔斯巴赫被迫关闭了工厂。
韦尔斯巴赫重整旗鼓。经过多次失败与尝试，他终于找到了那个堪称“完美”的纱罩浸液新配比：硝酸钍1000克、硝酸铈10克、硝酸铍5克、硝酸镁1.5克，再加2000克水制成混合液。这一配比下的纱罩，发出的光线不再是恼人的绿色，而是更柔和、更明亮的白光，使用寿命也大大延长。
1891年11月4日，改变历史的时刻，配有这款新型纱罩的稀土汽灯在维也纳歌剧院咖啡馆外公开亮相，其优异的照明效果立刻引起巨大轰动，以无味、明亮、安全、便宜的绝对优势风靡整个欧洲，迅速取代了旧式光源。他的工厂在9个月内就售出了9万盏新型灯罩。即便到了1913年，通用电气已造出廉价的钨丝灯泡多年之后，韦尔斯巴赫汽灯的全球年产量仍高达3亿盏。这种灯传入中国，被称为“白炽汽灯”。
这款新产品标志着现代稀土工业的正式诞生。因为汽灯纱罩的巨大需求，直接拉动了对稀土原料的开采，进而推动了稀土分离、提纯等一系列产业链的发展。
韦尔斯巴赫后来发现了稀土元素的第二种应用——火石。在电解还原稀土金属时，铁质电极碰撞会产生火花，原因是形成了稀土-铁合金。1908年，他将800千克混合稀土加工成400万颗火石，这种火石成为打火机的核心部件，奠定了便携式点火技术的基础。
20世纪90年代以后，用滚轮的火石打火机渐渐淘汰了，但韦尔斯巴赫发明的火石仍在应用，堪称野外利器的打火棒就是用混合稀土合金制成的。