Lantan
nieruchomości | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ogólnie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nazwa , symbol , liczba atomowa | Lanthanum, La, 57 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kategoria elementu | Metale przejściowe | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupa , kropka , blok | 3 , 6 , d | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Popatrz | srebrzystobiały | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
numer CAS | 7439-91-0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Numer WE | 231-099-0 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Karta informacyjna ECHA | 100.028.272 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ułamek masowy powłoki Ziemi | 17 ppm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomowy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Masa atomowa | 138,90547 (7) i in | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Promień atomowy | 195 po południu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Promień kowalencyjny | 207 pm | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Konfiguracja elektronów | [ Xe ] 5 d 1 6 s 2 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Energia jonizacji | 5.5769 (6) eV ≈ 538.09 kJ / mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. Energia jonizacji | 11.18496 (6) eV ≈ 1 079.18 kJ / mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. Energia jonizacji | 19.1773 (6) eV ≈ 1 850.33 kJ / mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. Energia jonizacji | 49.95 (6) eV ≈ 4 820 kJ / mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5. Energia jonizacji | 61.6 (6) eV ≈ 5 940 kJ / mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fizycznie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stan fizyczny | mocno | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Modyfikacje | 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Struktura krystaliczna | sześciokątny | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
gęstość | 6,17 g / cm 3 (20 ° C ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Twardość Mohsa | 2.5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
magnetyzm | paramagnetyczny ( Χ m = 5,4 · 10-5 ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Temperatura topnienia | 1193 K (920 ° C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
temperatura wrzenia | 3743 K (3470 ° C) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Objętość molowa | 22,39 10-6 m 3 mol -1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ciepło parowania | 400 kJ / mol | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ciepło topnienia | 6,2 kJ mol −1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Szybkość dźwięku | 2475 m · s −1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Przewodność elektryczna | 1,626 · 10 6 A · V −1 · m −1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Przewodność cieplna | 13 W · m −1 K −1 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chemicznie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stany utleniania | 3 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Potencjał normalny | −2,38 V (La 3+ + 3 e - → La) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektroujemność | 1,1 ( skala Paulinga ) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Izotopy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
W przypadku innych izotopów patrz lista izotopów | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Właściwości NMR | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
instrukcje bezpieczeństwa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
W miarę możliwości i zwyczajów stosuje się jednostki SI . O ile nie zaznaczono inaczej, podane dane dotyczą warunków standardowych . |
Lantan [ LANTAN (] ) to pierwiastek chemiczny o symbolu La i liczbie atomowej 57. Jest jednym z metali przejściowych i metali ziem rzadkich w układzie okresowym w szóstym okresie i trzecim podrzędnym -grupa lub trzecia grupa IUPAC lub grupa Scandium . Zwykle zalicza się go również do lantanowców , nawet jeśli powłoka F elementu nie jest zajęta.
historia
W 1751 roku szwedzki mineralog Axel Fredrik Cronstedt odkrył ciężki minerał z kopalni Bastnäs , później nazwany Cerite . Trzydzieści lat później piętnastoletni Vilhelm Hisinger z rodziny, która była właścicielem kopalni, wysłał próbkę do Carla Scheele , który nie znalazł w niej żadnych nowych elementów. W 1803 roku, po tym jak Hisinger został mistrzem żelaza, on i Jöns Jacob Berzelius wrócili do minerału i wyizolowali nowy tlenek , który nazwali Ceres Ceria na cześć planety karłowatej odkrytej dwa lata wcześniej. W tym samym czasie ceria została niezależnie wyizolowana przez Martina Heinricha Klaprotha w Niemczech . Między 1839 a 1843 rokiem ceria została nazwana mieszaniną tlenkową przez szwedzkiego chirurga i chemika Carla Gustava Mosandera , który mieszkał w tym samym domu co Berzelius: Wydzielił dwa inne tlenki, które nazwał lantanem i didymią. Częściowo rozłożył próbkę azotanu ceru przez prażenie go na powietrzu, a następnie potraktowanie powstałego tlenku rozcieńczonym kwasem azotowym . Ponieważ właściwości lantanu różniły się tylko nieznacznie od ceru i były zawarte w jego solach, nazwał go od starożytnej greki λανθάνειν [lantanina] („do ukrycia”). Stosunkowo czysty metal lantanu został po raz pierwszy wyizolowany w 1923 roku.
Występowanie
Lantan występuje naturalnie tylko w związkach chemicznych związanych z innymi lantanowcami w różnych minerałach. Głównie są to:
Wydobycie i prezentacja
Po żmudnym oddzieleniu innych towarzyszących lantanu, tlenek przekształca się w fluorek lantanu za pomocą fluorowodoru . Następnie jest redukowany do lantanu z wapniem, tworząc fluorek wapnia . Pozostałe pozostałości wapnia i zanieczyszczenia są oddzielane w dodatkowym procesie przetapiania w próżni .
nieruchomości
Właściwości fizyczne
Błyszczący srebrno-biały metal jest kowalny i plastycznie odkształcalny ( ciągliwy ). Istnieją trzy metaliczne modyfikacje .
Właściwości chemiczne
Lantan jest niegodziwy. W powietrzu szybko pokrywa się białą warstwą tlenku, który dalej reaguje, tworząc wodorotlenek w wilgotnym powietrzu .
- Lantan reaguje z tlenem w powietrzu, tworząc tlenek lantanu , a z wodą, tworząc wodorotlenek lantanu .
W temperaturach powyżej 440 ° C lantan spala się, tworząc tlenek lantanu (La 2 O 3 ). Wraz z tworzeniem się wodoru zachodzi powolna reakcja w zimnej wodzie i szybka reakcja w ciepłej wodzie z wytworzeniem wodorotlenku.
- Lantan w wodzie tworzy wodorotlenek lantanu i wodór.
Lantan rozpuszcza się w rozcieńczonych kwasach z wydzielaniem wodoru.
- Lantan i kwas siarkowy reagują, tworząc siarczan lantanu i wodór.
Reaguje bezpośrednio z wieloma pierwiastkami w cieple, z halogenami nawet w temperaturze pokojowej. Lantan i wodór tworzą czarny, wrażliwy na wodę, niestechiometryczny wodorek.
posługiwać się
Lantan jest składnikiem miszmetalu . Piroforyczne materiały krzemienne zawierają od 25 do 45 procent wagowych lantanu. Jest również stosowany jako środek redukujący w metalurgii. Jako dodatek do żeliwa wspomaga powstawanie sferoidalnego grafitu , jako dodatek stopowy poprawia odporność na utlenianie . Dodanie lantanu zmniejsza twardość i wrażliwość molibdenu na temperaturę .
Wysokiej jakości katody do generowania wolnych elektronów składają się z sześcioborku lantanu jako zamiennika drutu wolframowego . Tlenek lantanu o wysokiej czystości jest stosowany w przemyśle szklarskim do produkcji wysokiej jakości szkieł o wysokim współczynniku załamania światła dla optyki , np. B. do obiektywów aparatu .
Jako stop
- z kobaltem :
Kobaltu i lantanu, stop laco 5 stosuje się jako materiał magnetyczny, lantanu domieszkowany tytanian baru do wytwarzania PTC termistory (zależne od temperatury rezystory). W połączeniu z kobaltem, żelazem , manganem , strontem i innymi. służy jako katoda do wysokotemperaturowych ogniw paliwowych ( SOFC ). „Zanieczyszczony” nikiel lantanowy (LaNi 5 ) jest używany jako magazyn wodoru w akumulatorach niklowo-wodorkowych . Dodatkowo występuje w lampach z łukiem węglowym do oświetlenia studyjnego oraz w systemach projekcji filmowej (zastosowanie historyczne?).
- z tytanem :
Uważa się, że stop metaliczny zawierający lantan i tytan powoduje zmniejszenie długości wióra podczas obróbki wiórowej. Ma to na celu ułatwienie obróbki metalu.
W medycynie stop ten jest używany do produkcji odpornych na korozję i łatwych do sterylizacji instrumentów. Ten stop metalu z tytanem powinien szczególnie dobrze nadawać się na narzędzia i aparaturę do zabiegów chirurgicznych, ponieważ skłonność do alergii przy stosowaniu takiego stopu metalu z tytanem powinna być niska w stosunku do innych stopów.
Jako tlenek lantanu
- W szkle optycznym tlenek lantanu ma wysoki współczynnik załamania światła i niską dyspersję . Okulary te są używane w urządzeniach optycznych, takich jak aparaty fotograficzne, teleskopy czy okulary.
- Tlenek lantanu zastępuje bardziej toksyczne związki ołowiu w zastawach stołowych, takich jak kieliszki do wina i glazurze porcelanowej. Poprawia również odporność chemiczną na alkalia . Naczynia można myć w zmywarce.
- Dodatek katalizatora do zeolitów w fluidalnym krakingu katalitycznym w rafinerii do przerobu ropy naftowej
- Produkcja ceramicznych mas kondensatorowych i szkieł bezkrzemianowych
- Składnik środków do polerowania szkła
- Produkcja gorących katod do lamp elektronowych (także borków lantanu)
Jako węglan lantanu
- Lek obniżający poziom fosforanów u pacjentów dializowanych (tzw. Substancje wiążące fosforany , wytrącanie jako słabo rozpuszczalny fosforan lantanu )
instrukcje bezpieczeństwa
Lantan jest klasyfikowany jako mający niską toksyczność. Nie jest jeszcze znana dawka toksyczna . Uważa się jednak, że proszek lantanu jest silnie korozyjny, ponieważ bardzo łatwo ulega uszkodzeniu np. B. Wilgoć skóry reaguje tworząc zasadowy wodorotlenek lantanu (podobny do pierwiastków wapnia i strontu ). Śmiertelna dawka u szczurów wynosi 720 mg.
spinki do mankietów
W związkach lantan może występować w postaci bezbarwnego La 3+ .
- Tlenek lantanu La 2 O 3
- Fluorek lantanu LaF 3
- Chlorek lantanu LaCl 3
- Bromek lantanu LaBr 3
- Lantaniodid Lal 3
- Azotan lantanu La (NO 3 ) 3
- Siarczan lantanu La 2 (SO 4 ) 3
- Węglan lantanu La 2 (CO 3 ) 3
- Sześcioborek lantanu
- Fluorek tlenku lantanu LaOF
- Fluorek siarczku lantanu LaSF
- Chlorek siarczku lantanu LaSCl
- Fluorek lantanu węglan LaF [CO 3 ]
- Wodorek lantanu (LaH 10 )
Nadprzewodnictwo wodorków
Wodorek lantanu (LaH 10 ) jest nadprzewodnikiem o najwyższej znanej temperaturze przejścia 250 K (−23 ° C) przy ciśnieniu około 170 gigapaskali.
linki internetowe
- Wejście do lantanu. W: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, ostatnia wizyta 3 stycznia 2015.
Indywidualne dowody
- ↑ Harry H. Binder: Leksykon pierwiastków chemicznych. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
- ↑ Wartości właściwości (okienko informacyjne) pochodzą z www.webelements.com (lantan) , chyba że określono inaczej .
- ↑ CIAAW, Standardowe wagi atomowe poprawione w 2013 r .
- ↑ b c d e wejście na lantanu w Kramida, A. Ralchenko Yu, Czytnik J. i NIST ASD zespołu (2019). NIST atomowej Widma bazy danych (wersja 5.7.1.) . Wyd .: NIST , Gaithersburg, MD. doi : 10.18434 / T4W30F ( https://physics.nist.gov/asd ). Źródło 11 czerwca 2020 r.
- ↑ b c d e Wejście na lantanu w WebElements, https://www.webelements.com , dostępne w dniu 11 czerwca 2020 roku.
- ^ NN Greenwood, A. Earnshaw: Chemia pierwiastków. Wydanie 1. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9 , s. 1219.
- ↑ Robert C. Weast (red.): Podręcznik chemii i fizyki CRC . CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9 , str. E-129 do E-145. Wartości są oparte na g / mol i podane w jednostkach cgs. Podana tutaj wartość jest obliczoną z niej wartością SI, bez jednostki miary.
- ^ A b Yiming Zhang, Julian RG Evans, Shoufeng Yang: Poprawione wartości punktów wrzenia i entalpii parowania pierwiastków w podręcznikach. W: Journal of Chemical & Engineering Data . 56, 2011, ss. 328-337, doi: 10.1021 / je1011086 .
- ↑ b Wejście na lantanu w bazie substancji GESTIS z tej IFA , dostępnym w dniu 30 kwietnia 2017 r. (Wymagany JavaScript)
- ^ Odkrycie i nazewnictwo ziem rzadkich - elementymologia i elementy multidict. Źródło 24 marca 2019 r .
- ↑ NN GREENWOOD, A. EARNSHAW: Bor . W: Chemistry of the Elements . Elsevier, 1984, ISBN 978-0-08-030712-1 , s. 155-242 .
- ^ Tygodnie Mary Elvira: Odkrycie pierwiastków. XI. Niektóre pierwiastki wyodrębniono za pomocą potasu i sodu: cyrkon, tytan, cer i tor . W: Journal of Chemical Education . taśma 9 , nie. 7 lipca 1932, s. 1231 , doi : 10.1021 / ed009p1231 .
- ↑ Lucien F. Trueb: Pierwiastki chemiczne, przegląd układu okresowego. S. Hirzel Verlag, Stuttgart / Leipzig 1996, ISBN 3-7776-0674-X .
- ^ AP Drozdov, PP Kong, VS Minkov, SP Besedin, MA Kuzovnikov: Nadprzewodnictwo w 250 K w wodorku lantanu pod wysokim ciśnieniem . W: Nature . taśma 569 , nie. 7757 , maj 2019, s. 528-531 , doi : 10.1038 / s41586-019-1201-8 .