- Лантан
-
57 Барий ← Лантан → Церий Внешний вид простого вещества Свойства атома Имя, символ, номер Лантан / Lanthanum (La), 57
Атомная масса
(молярная масса)Электронная конфигурация [Xe] 5d1 6s2
Радиус атома 187 пм
Химические свойства Ковалентный радиус 169 пм
Радиус иона 101.(+3e) 6 пм
Электроотрицательность 1,10 (шкала Полинга)
Электродный потенциал La←La3+ -2.38В
Степени окисления 3
Энергия ионизации
(первый электрон)Термодинамические свойства простого вещества Плотность (при н. у.) 6,162 г/см³
Температура плавления 1194 K
Температура кипения 3730 K
Теплота плавления 8,5 кДж/моль
Теплота испарения 402 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 27,11[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём Кристаллическая решётка простого вещества Структура решётки гексагональная
Параметры решётки a=3,772 c=12,14 Å
Отношение c/a 3,22
Температура Дебая 132 K
Прочие характеристики Теплопроводность (300 K) 13,4 Вт/(м·К)
57 ЛантанLa138,9065d16s2 Ланта́н — элемент побочной подгруппы третьей группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 57. Обозначается символом La (лат. Lanthanum). Простое вещество лантан (CAS-номер: 7439-91-0) — металл серебристо-белого цвета. Существует в трёх кристаллических модификациях: α-La с гексагональной решёткой, β-La с кубической решёткой типа меди, γ-La с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe, температуры переходов α↔β 277 °C и β↔γ 861 °C[1].
История
Лантан, как химический элемент, не удавалось открыть на протяжении 36 лет. В 1803 г. 24-летний шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус исследовал минерал, известный теперь под названием церита. В этом минерале была обнаружена иттриевая земля и ещё одна редкая земля, очень похожая на иттриевую. Её назвали цериевой. В 1826 г. Карл Мозандер исследовал цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, помимо церия, содержится ещё один новый элемент. Доказать сложность цериевой земли Мозандеру удалось лишь в 1839 г. Он сумел выделить новый элемент, когда в его распоряжении оказалось большее количество церита.
Происхождение названия
Новый элемент, обнаруженный в церите и мозандерите, по предложению Берцелиуса назвали лантаном. Оно было дано в честь истории его открытия и происходит от др.-греч. λανθάνω — «скрываюсь», «таюсь».
Нахождение в природе
Подробнее по этой теме см.: Редкоземельные элементы.Содержание в земной коре порядка 18 — 30 г/т, в воде океанов 0,012 мкг/л[2].
Месторождения
Главные месторождения лантана находятся в США, Казахстане, России, Украине, Австралии, Бразилии, Индии, Скандинавии .
Получение
Получение лантана связано с разделением исходного сырья на фракции. Лантан концентрируется вместе с церием, празеодимом и неодимом. Сначала из смеси отделяют церий, затем оставшиеся элементы разделяют экстракцией.
Стоимость
Цены на металлический лантан чистотой 99-99,9 составляют около 2 — 4 долл за 1 г.
Применение
Производство стекла
Оксид лантана (от 5 до 40 %) применяется для варки оптического стекла (лантановое стекло), для изготовления линз и призм используемых в кино и фотоаппаратуре, а также для астрономических целей.
Производство керамических электронагревателей
Хромит лантана, легированный кальцием, стронцием, магнием, используется для производства высокотемпературных печных нагревателей (температура плавления ― 2453 °C, раб.темп. — около 1780 градусов в атмосфере кислорода). С ростом температуры электрическое сопротивление хромита лантана резко уменьшается. Коэффициент термического расширения хромита лантана очень низкий и это предопределяет долговечность электронагревателей.
Высокотемпературная сверхпроводимость
Оксид лантана применяется для синтеза высокотемпературных сверхпроводников на основе оксидов лантана, иттрия, бария, стронция, меди и др.
Металлотермия
Изредка лантан применяют в металлотермии для восстановления редких элементов.
Специальные покрытия стекла
На основе соединений лантана производятся покрытия для оконного стекла позволяющие понижать температуру в помещении на 5-7 градусов.
Термоэлектрические материалы
Монотеллурид лантана имеет очень высокую термо-э.д.с (834 мкВ/К) и применяется в термоэлектрогенераторах с высоким кпд.
Производство металлогидридных накопителей водорода
Лантан-никелевый гидрид широко употребляется как емкий аккумулятор водорода (металлогидридное хранение водорода) для автомобилей.
Ядерная энергетика
Важное значение металлический лантан высокой чистоты имеет в атомной промышленности, и конкретно, в технологии переработки ядерного топлива с целью извлечения плутония. В расплавленный металлический уран, имеющий в качестве примеси металлический плутоний, добавляют расплавленный лантан. Расплавленный лантан полностью извлекает изотопы плутония из урана и всплывает над ним, не смешиваясь с ураном. Полученный сплав сливают и перерабатывают методами химической технологии.
На текущий момент данный способ не используется. Последний плутониевый (промышленный) реактор был закрыт в Железногорске в 2010—2011 гг. Для извлечения плутония использовался экстракционный передел.
Электроника
В последние годы[когда?] в значительной степени возрос интерес к молибдату лантана, обладающему высокой проводимостью.
Электронная микроскопия
Применение катодов из LaB6 (Гексаборид лантана) в электронных микроскопах позволило повысить разрешающую способность за счёт увеличения плотности тока в 6 раз и одновременно увеличить ресурс катода в 5 раз (до 500 часов) по сравнению с вольфрамовыми катодами.
Химические источники тока
Весьма значительный интерес промышленности и электроники вызывают производство и исследования в области аккумуляторов с твёрдым электролитом. В этой области очень большое значение приобрёл фторид лантана в качестве электролита и с металлическим лантаном в качестве анода, катодом обычно является фторид висмута, свинца или меди. Привлекательная сторона таких источников тока — это очень высокая удельная энергоёмкость по объёму (3000 Вт·ч/дм³, практически достигнутая — 1500—2300 Вт·ч/дм³), длительный срок сохранности энергии, прочность, долговечность; в этой связи многие ведущие специалисты[кто?] видят в них альтернативу любым другим видам аккумуляторов.
Биологическая роль
В середине 30-х годов советский ученый А. А. Дробков исследовал влияние редкоземельных металлов на разные растения. Он экспериментировал с горохом, репой и другими культурами, вводил редкоземельные металлы вместе с бором, марганцем или без них. Результаты опытов говорили, что редкоземельные металлы нужны для нормального развития растений… Но прошла четверть века, прежде чем эти элементы стали относительно доступны. Окончательный ответ на вопрос о биологической роли лантана предстоит ещё дать.
В медицине карбонат лантана используется при гиперфосфатемии как препарат, препятствующий всасыванию фосфатов из пищи.
Изотопы
В природе лантан встречается в виде смеси двух изотопов: стабильного 139La и радиоактивного 138La (период полураспада 2·1011 лет). Доля наиболее распространённого изотопа 139La в смеси составляет 99,911 %[3]. Искусственно получены 39 неустойчивых изотопов с массовыми числами 117—155 и 12 ядерных изомеров лантана[4][5]. Наиболее устойчивым из них является лантан-137 с периодом полураспада около 60 тыс. лет. Остальные изотопы имеют периоды полураспада от нескольких миллисекунд до нескольких часов.
См. также
- Мишметалл — сплав лантана с другими редкоземельными элементами.
Примечания
- ↑ 1 2 Химическая энциклопедия: в 5-ти тт. / Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 577. — 671 с. — 100 000 экз.
- ↑ J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
- ↑ Статья в Большой Химической Энциклопедии
- ↑ Данные приведены по G. Audi, A.H. Wapstra, and C. Thibault (2003). «The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs, and references.». Nuclear Physics A 729: 337—676. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003.
- ↑ Данные приведены по G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot and A. H. Wapstra (2003). «The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties». Nuclear Physics A 729: 3–128. DOI:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001.
Ссылки
Лантан на Викискладе? - Лантан на Webelements
- Лантан в Популярной библиотеке химических элементов
- Лантан и его соединения на chemister.ru
Ацетат лантана(III) (La(CH3COO)3) • Борид лантана(III) (LaB6) • Бромид лантана(III) (LaBr3) • Гидрид лантана(I) (LaH) • Гидрид лантана(II) (LaH2) • Гидрид лантана(III) (LaH3) • Гидроксид лантана(III) (La(OH)3) • Иодид лантана(III) (LaI3) • Карбид лантана(III) (LaC2) • Карбонат лантана(III) (La2(CO3)3) • Нитрат лантана(III) (La(NO3)3) • Оксалат лантана(III) (La2(C2O4)3) • Оксид лантана(III) (La2O3) • Оксисульфид лантана (La2O2S) • Оксифторид лантана(III) (LaOF) • Силицид лантана(III) (LaSi2) • Сульфат лантана(III) (La2(SO4)3) • Сульфит лантана(III) (La2(SO3)3) • Сульфид лантана(III) (La2S3) • Сульфиды лантана • Фосфат лантана(III) (LaPO4) • Фосфид лантана(III) (LaP) • Фторид лантана(III) (LaF3) • Хлорид лантана(III) (LaCl3) • Хромат лантана(III) (La2(CrO4)3)
Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 H He 2 Li Be B C N O F Ne 3 Na Mg Al Si P S Cl Ar 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo Щелочные металлы Щёлочноземельные металлы Лантаноиды Актиноиды Переходные металлы Другие металлы Металлоиды Другие неметаллы Галогены Инертные газы Электрохимический ряд активности металлов Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au
Элементы расположены в порядке возрастания стандартного электродного потенциала.Категории:- Химические элементы
- Соединения лантана
- Лантаноиды
Wikimedia Foundation. 2010.