Lantan

Lantan
←  Bariu | Ceriu  →
57 La

as
Sistem periodic de elemente57la _
Aspectul unei substanțe simple
Probă de lantan într-o fiolă
Proprietățile atomului
Nume, simbol, număr Lanthanum / Lanthanum (La), 57
Grup , punct , bloc 3 (învechit 3), 6,
element f
Masa atomica
( masa molara )
138,90547(7) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Configuratie electronica [Xe] 5d 1 6s 2
Raza atomului ora 187
Proprietăți chimice
raza covalentă ora 169 
Raza ionică 101.(+3e)  ora 18.00
Electronegativitatea 1.10 (scara Pauling)
Potențialul electrodului La←La 3+ -2.38V
Stări de oxidare 0, +3
Energia de ionizare
(primul electron)
541,1(5,61)  kJ / mol  ( eV )
Proprietățile termodinamice ale unei substanțe simple
Densitate (la n.a. ) 6,162-6,18 (modificare alfa) g/cm³
Temperatură de topire 1193K _
Temperatura de fierbere 3447-3469K _
Oud. căldură de fuziune 8,5 kJ/mol
Oud. căldură de evaporare 402 kJ/mol
Capacitate de căldură molară 27,11 [2]  J/(K mol)
Volumul molar 22,5  cm³ / mol
Rețeaua cristalină a unei substanțe simple
Structura de zăbrele Hexagonal
Parametrii rețelei a=3,772 c=12,14  Å
raport c / a 3.22
Debye temperatura 132K  _
Alte caracteristici
Conductivitate termică (300 K) 13,4 W/(m K)
numar CAS 7439-91-0
57 Lantan
La138,9055
5d1 6s2 _ _

Lantan ( simbol chimic - La , din lat.  Lanthanum ) - un element chimic al grupului al 3-lea (conform clasificării învechite - un subgrup lateral al celui de-al treilea grup, IIIB) din a șasea perioadă a sistemului periodic de elemente chimice din D. I. Mendeleev , cu număr atomic 57.

Conduce familia " Lanthanoid ".

Substanța simplă lantanul este un metal strălucitor , alb-argintiu , pământuri rare .

Istorie

Lantanul ca element chimic nu a putut fi descoperit timp de 36 de ani. În 1803, chimistul suedez Jöns Jakob Berzelius , în vârstă de 24 de ani, a investigat mineralul cunoscut acum sub numele de cerită . În acest mineral s-au găsit pământ de ytriu și un alt pământ rar, foarte asemănător cu ytriul. L-au numit ceriu. În 1826, Carl Mosander a investigat pământul de ceriu și a concluzionat că este eterogen, că, pe lângă ceriu , conține încă un element nou. Mosander a reușit să demonstreze complexitatea pământului de ceriu abia în 1839. A reușit să izoleze un nou element când a avut la dispoziție o cantitate mai mare de cerită.

Originea numelui

Noul element găsit în cerită și mosanderit a fost numit lantan la sugestia lui Berzelius. A fost dat în cinstea istoriei descoperirii sale și provine din altă greacă. λανθάνω  - „Mă ascund”, „mă ascund”.

Fiind în natură

Lantanul, împreună cu ceriul și neodimul , este unul dintre cele mai comune elemente de pământuri rare. Conținutul de lantan în scoarța terestră este de aproximativ 2,9·10 −3 % din masă, în apa de mare - aproximativ 2,9·10 −6 mg/l [2] [3] . Principalele minerale industriale ale lantanului sunt monazit , bastnäsite , apatit și loparit . Aceste minerale includ și alte elemente de pământuri rare [2] .

Proprietăți fizice

Configurația electronică completă a atomului de lantan este: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 0 5d 1

Lantanul este un metal moale, ductil , lucios , alb-argintiu, care este maleabil și maleabil în stare pură. Slab paramagnetic . Structura cristalină este de tip compact, cea mai densă împachetare hexagonală [4] .

Există în trei modificări cristaline: α-La cu o rețea hexagonală (a=0,3772 nm , c=1,2144 nm, z=4, grupa spațială Р6 3 /тс) [2] , β-La cu o rețea cubică ca cuprul ( a=0,5296 nm, z=4, grup spațial Fm3m), γ-La cu o rețea cubică centrată pe corp de tip α-Fe (a=0,426 nm, z=2, grup spațial Im3m, stabilă până la 920 °C ) temperaturi de tranziție α↔β 277 °C și β↔γ 861 °C [2] . DH° tranzițiilor polimorfe: α:β - 0,36 kJ/mol, β:γ - 3,12 kJ/ mol [2] . La trecerea de la o modificare la alta, densitatea lantanului se modifică: α-La are o densitate de 6,162-6,18 g/cm 3 [4] , β-La - 6,19 g/cm 3 , γ-La - 5,97 g /cm 3 . 3 vezi 3 [2] .

Cu unele metale, de exemplu, zinc , magneziu , calciu , taliu , staniu , plumb , nichel , cobalt , mangan , mercur , argint , aluminiu , cupru , cadmiu etc., lantanul metalic formează aliaje . Cu fierul , lantanul formează un aliaj piroforic [4] .

Proprietăți chimice

În ceea ce privește proprietățile sale chimice, lantanul este cel mai asemănător cu cele 14 elemente care îl urmează, motiv pentru care sunt numite lantanide . Lantanul metalic are o activitate chimică ridicată [2] .

Conexiuni de bază

Minerale

Obținerea

Obținerea lantanului este asociată cu separarea materiei prime în fracțiuni. Lantanul este concentrat împreună cu ceriu, praseodim și neodim . Mai întâi, ceriul este separat de amestec, apoi elementele rămase sunt separate prin extracție.

Aplicație

Rolul biologic

În anii 1930, omul de știință sovietic A. A. Drobkov a studiat efectul metalelor pământurilor rare asupra plantelor cultivate. A efectuat experimente cu mazăre , napi și alte plante, introducând elemente de pământuri rare (REE) în sol cu ​​sau fără bor , mangan . Rezultatele experimentale au arătat că elementele pământurilor rare, inclusiv lantanul, îmbunătățesc creșterea plantelor [27] [41] [42] . Cu toate acestea, utilizarea microîngrășămintelor pe bază de lantan și alte elemente de pământuri rare duce la rezultate opuse pentru diferite specii și chiar soiuri ale aceluiași tip de plante cultivate [43] . În China, care este cel mai mare producător mondial de elemente din pământuri rare, astfel de microîngrășăminte sunt utilizate pe scară largă în agricultură [43] [44] .

Ionii de lantan sunt capabili să mărească amplitudinea semnalelor activate de GABA pe neuronii piramidali genei CA1 observate în hipocampul creierului [ 45] Obținerea acestor date a făcut posibilă compararea sensibilității receptorilor GABA A din neuronii piramidali cu receptorii similari din alte celule în ceea ce privește susceptibilitatea la ionii de GABA și lantan [45] .

Izotopi

În natură, lantanul apare ca un amestec de doi izotopi : stabil 139 La și radioactiv 138 La ( timp de înjumătățire 1,02⋅10 11 ani). Ponderea izotopului mai comun 139 La în amestecul natural este de 99,911% [16] . Au fost obținuți artificial 39 de izotopi instabili cu numere de masă 117-155 și 12 izomeri nucleari ai lantanului [46] [47] . Cel mai longeviv dintre ele este lantanul-137, cu un timp de înjumătățire de aproximativ 60 de mii de ani. Izotopii rămași au timpi de înjumătățire variind de la câteva milisecunde până la câteva ore.

Precauții

Lantanul aparține substanțelor moderat toxice. Praful de lantan metalic, precum și particulele mici din compușii săi, pot irita căile respiratorii superioare dacă sunt ingerate și, de asemenea, pot provoca pneumoconioză [48] [49] .

Vezi și

Note

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Greutăți atomice ale elementelor 2011 (Raport tehnic IUPAC  )  // Chimie pură și aplicată . - 2013. - Vol. 85 , nr. 5 . - P. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 Enciclopedia chimică: în 5 vol. / Ed.: Knunyants I. L. (editor șef). - Moscova: Enciclopedia Sovietică, 1990. - T. 2. - S. 577. - 671 p. — 100.000 de exemplare.
  3. JP Riley și Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
  4. 1 2 3 Ripan R., Chetyanu I. Chimie anorganică. Chimia metalelor. - M . : Mir, 1972. - T. 2. - 871 p.
  5. 1 2 3 Reacții chimice ale  elementelor . WebElements. Preluat la 16 iulie 2013. Arhivat din original la 22 octombrie 2021.
  6. Bastnezit // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  7. Gadolinit  . _ baza de date mindat.org. Preluat la 21 iulie 2013. Arhivat din original la 19 august 2013.
  8. Gadolinite // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  9. Lantan // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  10. Allanit  . _ Ortita în galeria minerală. Preluat la 21 iulie 2013. Arhivat din original la 25 iulie 2013.
  11. Allanit  . _ baza de date mindat.org. Preluat la 21 iulie 2013. Arhivat din original la 25 mai 2009.
  12. Orthitis // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  13. Iluminare (link în jos) . a XI-a ediție a Encyclopædia Britannica (1911). Consultat la 6 iunie 2009. Arhivat din original la 5 ianuarie 2013. 
  14. Iluminat incandescent // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  15. Jason D. Sommerville și Lyon B. King. [ http://www.me.mtu.edu/researchAreas/isp/Papers/AIAA-2007-5174-907.pdf Efectul poziției catodului asupra performanței propulsorului cu efect Hall și a tensiunii de cuplare catodă]  //  Al 43-lea AIAA/ASME/ SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 8–11 iulie 2007, Cincinnati, OH : jurnal.
  16. 1 2 3 4 [www.xumuk.ru/encyklopedia/2271.html Articol din Marea Enciclopedie Chimică]
  17. În interiorul bateriei cu hidrură metalică de nichel (link nu este disponibil) . Consultat la 6 iunie 2009. Arhivat din original la 5 ianuarie 2013. 
  18. Tliha, M; Mathlouthi, H; Lamloumi, J; Percheronguegan, A. Aliaj de stocare a hidrogenului de tip AB5 utilizat ca materiale anodice în bateriile Ni-MH  //  Journal of Alloys and Compounds  : journal. - 2007. - Vol. 436 . — P. 221 . - doi : 10.1016/j.jallcom.2006.07.012 .
  19. Mischmetal—Enciclopedia Britannica . Preluat la 28 decembrie 2012. Arhivat din original la 18 iunie 2013.
  20. 1 2 3 4 5 C. R. Hammond. Elementele, în Manualul de chimie și fizică ediția a 81-a  . - CRC press, 2000. - ISBN 0-8493-0481-4 .
  21. Pe măsură ce mașinile hibride înghit metale rare, lipsa se găsește , Reuters 2009-08-31 (31 august 2009). Arhivat din original pe 25 octombrie 2021. Preluat la 2 octombrie 2017.
  22. Bauerlein, P; Antonius, C; Loffler, J; Kumpers, J. Progrese în bateriile de mare putere nichel-hidrură metalică  //  Journal of Power Sources : jurnal. - 2008. - Vol. 176 , nr. 2 . — P. 547 . - doi : 10.1016/j.jpowsour.2007.08.052 .
  23. 1 2 FDA aprobă Fosrenol(R) la pacienții cu boală renală în stadiu terminal (IRST) (link indisponibil) (28 octombrie 2004). Consultat la 6 iunie 2009. Arhivat din original pe 26 aprilie 2009. 
  24. Uchida, H. Hydrogen solubility in rare earth based hydrogen storage alloys  // International Journal of Hydrogen Energy  :  journal. - 1999. - Vol. 24 , nr. 9 . — P. 871 . - doi : 10.1016/S0360-3199(98)00161-X .
  25. Lampă de cărbune cu arc - articol din Marea Enciclopedie Sovietică  (ediția a III-a)
  26. Hendrick, James B. Rare Earth Elements and Yttrium // Mineral Facts and Problems  (neopr.) . - Biroul Minelor, 1985. - T. Buletinul 675. - S. 655.
  27. 1 2 Lantan la Biblioteca Populară a Elementelor Chimice . Preluat la 25 martie 2007. Arhivat din original la 25 februarie 2020.
  28. Patnaik, Pradyot. Manual de compuși chimici anorganici  (nedefinit) . - McGraw-Hill Education , 2003. - S. 444-446. — ISBN 0-07-049439-8 .
  29. Harrington, James A. Infrared Fiber Optics (PDF)  (link nu este disponibil) . Universitatea Rutgers . Data accesului: 31 decembrie 2012. Arhivat din original la 16 decembrie 2009.
  30. Kim, K. Efectul lantanului asupra fabricării compozitelor ZrB2–ZrC prin sinterizarea cu plasmă cu scânteie  //  Caracterizarea materialelor: jurnal. - 2003. - Vol. 50 . — P. 31 . - doi : 10.1016/S1044-5803(03)00055-X .
  31. EVD van Loef, P. Dorenbos, CWE van Eijk, KW Kraemer și H.U. Guedel Appl. Fiz. Lett. 79 2001 1573
  32. Knoll, Glenn F., Radiation Detection and Measurement Ed. a 3-a. (Wiley, New York, 2000).
  33. Ripan R., Chetyanu I. Chimie anorganică. Chimia metalelor. - M . : Mir, 1972. - T. 2. - 871 p.
  34. Chau YP, Lu KS Investigarea proprietăților barierei sânge-ganglionare în ganglionii simpatici de șobolan prin utilizarea ionilor de lantan și a peroxidazei de hrean ca trasori  // Acta Anatomica (  Basel): jurnal. - 1995. - Vol. 153 , nr. 2 . - P. 135-144 . — ISSN 0001-5180 . - doi : 10.1159/000313647 . — PMID 8560966 .
  35. Hagheseresht și colab. Un nou bentonit modificat cu lantan, Phoslock, pentru îndepărtarea fosfatului din apele uzate  //  Applied Clay Science : jurnal. - 2009. - Vol. 46 , nr. 4 . - P. 369-375 .
  36. Phosphate in Swimming Pool Water - The Root of Algae Problems
  37. CK Gupta, Nagaiyar Krishnamurthy. Metalurgia extractivă a pământurilor rare  (neopr.) . - CRC Press , 2004. - P. 441. - ISBN 0-415-33340-7 .
  38. Howard B. Cary. Automatizare sudare cu arc  (nedefinită) . - CRC Press , 1995. - P. 139. - ISBN 0-8247-9645-4 .
  39. Larry Jeffus. Tipuri de wolfram // Sudarea: principii și aplicații  (neopr.) . - Clifton Park, NY: Thomson/Delmar Learning, 2003. - P. 350. - ISBN 978-1-4018-1046-7 .
  40. S. Nakai, A. Masuda, B. Lehmann. Dating La-Ba de bastnaesite   // Mineralog american : jurnal. - 1988. - Vol. 7 . — P. 1111 .
  41. Drobkov A. A. Influența elementelor pământurilor rare asupra creșterii plantelor. Doklady AN SSSR, 1935, 17(5), 261-263.
  42. Drobkov A. A. Oligoelemente și elemente radioactive naturale în viața plantelor și animalelor / Ed. ed. N. G. Zhezhel. - M .: Editura Academiei de Științe a URSS, 1958. - 208 p.
  43. 1 2 Komarov S. M. Sarea rară a pământului. Chimie și viață, nr. 5, 2013, p. 20-22.
  44. Zhengyi Hu și colab. Efectele fiziologice și biochimice ale elementelor de pământ rare asupra plantelor și semnificația lor agricolă: o revizuire. Journal of Plant Nutrition, 2004, 27(1), p. 183-220.
  45. 1 2 Boldyreva, AA Lantanul potențează curenții activați de GABA în neuronii piramidali de șobolan din câmpul hipocampal CA1  //  Buletin de biologie și medicină experimentală: jurnal. - 2005. - Vol. 140 , nr. 4 . - P. 403-405 . - doi : 10.1007/s10517-005-0503-z . — PMID 16671565 .
  46. Date conform Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. Evaluarea masei atomice AME2003 (II). Tabele, grafice și referințe  (engleză)  // Fizica nucleară A . - 2003. - Vol. 729 . - P. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - Cod .
  47. Date bazate pe Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH Evaluarea NUBASE a proprietăților nucleare și de dezintegrare  // Nuclear Physics A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - Cod biblic .Acces deschis
  48. Dufresne, A; Krier, G; Muller, J; Caz, B; Perrault, G. Particule de lantanide în plămânul unei imprimante  //  Știința mediului total : jurnal. - 1994. - Vol. 151 , nr. 3 . - P. 249-252 . - doi : 10.1016/0048-9697(94)90474-X . — PMID 8085148 .
  49. Waring, P.M.; Watling, RJ Depozite de pământ rare într-un proiectionist de film decedat. Un nou caz de pneumoconioză cu pământuri rare  (engleză)  // The Medical Journal of Australia : jurnal. - 1990. - Vol. 153 , nr. 11-12 . - P. 726-730 . — PMID 2247001 .

Literatură

Link -uri