Virtual Laboratory Wiki
Advertisement
Файл:La,57.jpg

Кусочки лантана в пробирке

Лантан(La)
Атомный номер 57
Внешний вид простого вещества мягкий, ковкий, вязкий металл
серебристо-белого цвета
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
138.9055 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 187 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
541.1(5.61) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Xe] 5d1 6s2
Химические свойства
Ковалентный радиус 169 пм
Радиус иона 101.(+3e) 6 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
1.10
Электродный потенциал La←La3+ -2.38В
Степени окисления 3
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 6.162 г/см³
Удельная теплоёмкость 0.197 Дж/(K·моль)
Теплопроводность 13.4 Вт/(м·K)
Температура плавления 1194 K
Теплота плавления 8.5 кДж/моль
Температура кипения 3730 K
Теплота испарения 402 кДж/моль
Молярный объём 22.5 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки гексагональная
Период решётки 3.750 Å
Отношение c/a 1.619
Температура Дебая 132.00 K


История

Берцелиуса Мозандера, в 1826 году пришел к заключению, что в цериевой земле помимо церия содержится окисел другого неизвестного элемента. Когда в его распоряжении оказалось большее количество церита, Мозандер сумел выделить новый элемент.

Происхождение названия

Лантан, как химический элемент, не удавалось открыть на протяжении 36 лет. В 1803 г. 24-летний шведский химик Йене Якоб Берцелиус исследовал минерал, известный теперь под названием церита. В этом минерале была обнаружена иттриевая земля и еще одна редкая земля, очень похожая на иттриевую. Ее назвали цериевой. В 1826 г. Карл Мозандер исследовал цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, помимо церия, содержится еще один новый элемент. Доказать сложность цериевой земли Мозандеру удалось лишь в 1839 г. Новый элемент, обнаруженный в церите и мозандерите, по предложению Берцелиуса назвали лантаном. Оно было дано в честь истории его открытия и происходит от греческого lanthanein — «скрываться», «таиться».

Получение

Получение лантана связано с разделением исходного сырья на фракции. Лантан концентрируется вместе с цезием, празеодимом и неодимом. Сначала из смеси отделяют церий, затем оставшиеся элементы разделяют экстракцией.

Цены

Цены на металлический лантан чистотой 99-99,9 составляют около 15-30 долл за 1 кг. [1]

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 электросопротивление 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

Совершенно исключительное 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, вмешивают расплавленный лантан. Расплавленный лантан полностью извлекает изотопы плутония из основной массы урана в сплав и всплывает над ураном не смешиваясь с ним. Полученный сплав сливают и перерабатывают методами химической технологии. Можно утверждать, что лантан держит на своих «плечах» производство ядерного оружия.

Электроника

В последние годы в значительной степени возрос интерес к молибдату лантана, обладающему высокой проводимостью.

Гексаборид лантана используется для производства автоэмиссионных катодов.

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 видят в них альтернативу любым другим видам аккумуляторов.

Биологическая роль

В середине 30-х годов советский ученый А. А. Дробков исследовал влияние редких земель на разные растения. Он экспериментировал с горохом, репой и другими культурами, вводил редкие земли вместе с бором, марганцем или без них. Результаты опытов говорили, что редкие земли 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.

Примечания

Ссылки




Эта страница использует содержимое раздела Википедии на русском языке. Оригинальная статья находится по адресу: Лантан. Список первоначальных авторов статьи можно посмотреть в истории правок. Эта статья так же, как и статья, размещённая в Википедии, доступна на условиях CC-BY-SA .


Advertisement