Lanthanum

ominaisuudet
[ Xe ] 5 d 1 6 s 2 57 La Jaksollinen järjestelmä
Yleisesti
Nimi , symboli , atominumero	Lanthanum, La, 57
Elementtiluokka	Siirtymämetallit
Ryhmä , jakso , lohko	3 , 6 , d
Katso	hopeanhohtoinen valkoinen
CAS-numero	7439-91-0
EY-numero	231-099-0
ECHA: n tietokortti	100.028.272
Massaosuus maan verhokäyrästä	17 ppm
Atomi
Atomimassa	138,90547 (7) et ai
Atomisäde	195 pm
Kovalenttinen säde	207 pm
Elektronikonfiguraatio	[ Xe ] 5 d 1 6 s 2
1. Ionisointienergia	5.5769 (6) eV ≈ 538.09 kJ / mol
2. Ionisointienergia	11.18496 (6) eV ≈ 1 079.18 kJ / mol
3. Ionisointienergia	19. päivä.1773 (6) eV ≈ 1 850.33 kJ / mol
4. Ionisointienergia	49.95 (6) eV ≈ 4 820 kJ / mol
5. Ionisointienergia	61.6 (6) eV ≈ 5 940 kJ / mol
Fyysisesti
Fyysinen tila	tiukasti
Muutokset	3
Kristallirakenne	kuusikulmainen
tiheys	6,17 g / cm 3 (20 ° C )
Mohsin kovuus	2.5
magnetismi	paramagneettinen ( Χ m = 5,4 · 10 −5 )
Sulamispiste	1193 K (920 ° C)
kiehumispiste	3743 K (3470 ° C)
Molaarinen tilavuus	22,39 10 −6 m 3 mol −1
Haihdutuslämpö	400 kJ / mol
Fuusiolämpö	6,2 kJ mol -1
Äänen nopeus	2475 m · s −1
Sähkönjohtavuus	1.626 · 10 6 A · V −1 · m −1
Lämmönjohtokyky	13 W m −1 K −1
Kemiallisesti
Hapetustilat	3
Normaali potentiaali	−2,38 V (La 3+ + 3 e - → La)
Elektronegatiivisuus	1.1 ( Pauling-asteikko )
Isotoopit
isotooppi NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 135 La {syn.} 19,5 tuntia e 1200 135 Ba 136 La {syn.} 9,87 min e 2.870 136 Ba 137 La {syn.} 60000 a e 0,600 137 Ba 138 La 0,09% 1,05 x 10 11 a e 1.737 138 Ba β - 1,044 138 Ce 139 La 99,91  % Vakaa 140 La {syn.} 1,6731 d β - 3,762 140 Ce 141 La {syn.} 3,92 h β - 2.502 141 Ce
Katso muut isotoopit isotooppiluettelosta
NMR- ominaisuudet
Spin kvantti numero I γ sisään rad · T -1 · s -1 E r  ( 1 H) f L on B = 4,7 T in MHz 138 La 5 3.557 · 10 7 0,00008 13.19 139 La 7/2 3.808 · 10 7 0,0605 14.13
turvallisuusohjeet
GHS-vaaramerkinnät jauhe vaara H- ja P-lauseet H: 260 EUH: 014 P: 223-231 + 232-370 + 378-422
Mahdollisuuksien mukaan ja tapana käytetään SI-yksiköitä . Ellei toisin mainita, annetut tiedot koskevat vakio-olosuhteita .

Lantaani [ Lantan (] kuunnella ^{? / I} ) on alkuaine, jossa elementti symboli La ja järjestysluku 57. Se on yksi siirtymämetallien ja harvinaisten maametallien on jaksollisen se on kuudenneksi aikana ja kolmas osa -ryhmä , tai 3rd  IUPAC ryhmä tai Scandium ryhmä . Yleensä se lasketaan myös lantanideihin , vaikka elementin f-kuori ei olisikaan.

historia

Vuonna 1751 ruotsalainen mineralogisti Axel Fredrik Cronstedt löysi Bastnäsin kaivokselta raskasmineraalin , myöhemmin nimeltään Cerite . Kolmekymmentä vuotta myöhemmin 15-vuotias Vilhelm Hisinger kaivoksen omistaneesta perheestä lähetti näytteen Carl Scheelelle , joka ei löytänyt siitä uusia elementtejä. Vuonna 1803, kun Hisinger tuli rauta mestari, hän ja Jöns Jacob Berzelius palasi sen mineraali ja eristettiin uusi oksidi , jonka he nimesivät Ceres Ceria jälkeen planetoidiksi löysi kaksi vuotta aikaisemmin. Samaan aikaan, ceriumoksidin eristettiin itsenäisesti by Martin Klaproth vuonna Saksassa . Välillä 1839 ja 1843, ceriumoksidin oli nimeltään oksidiseos Ruotsin kirurgi ja kemisti Carl Gustav Mosander , jotka asuivat samassa talossa kuin Berzelius: Hän erotti kaksi muuta oksideja, jota hän kutsui lantaani ja didymia. Hän hajotti osittain seriumnitraattinäytteen paahtamalla sitä ilmassa ja käsittelemällä syntynyttä oksidia laimealla typpihapolla . Koska lantaanin ominaisuudet poikkesivat vain vähän seriumin ominaisuuksista ja sisältyivät sen suoloihin, hän kutsui sitä antiikin kreikan kielestä λανθάνειν [lanthanein] ("piilotettavaksi"). Suhteellisen puhdas lantaanimetalli eristettiin ensimmäisen kerran vuonna 1923.

Tapahtuma

Lantaania esiintyy luonnossa vain kemiallisissa yhdisteissä, jotka liittyvät muihin lantanideihin eri mineraaleissa. Pääasiassa nämä ovat:

• Monatsiitti : (Ce, La, Th, Nd, Y) PO ₄
• Bastnesite : (Ce, La, Y) CO ₃ F

Uuttaminen ja esittely

Kun työlästä erottamisen muut lantaanin kumppaneita, oksidi muunnetaan on lantaani fluoridi kanssa vedyn fluoridi . Tämä on sitten vähennetään ja lantaanin kanssa kalsium muodostamiseksi kalsiumfluoridia . Jäljelle jäävät kalsiumjäämät ja epäpuhtaudet erotetaan uudella sulatusprosessilla tyhjössä .

ominaisuudet

Lanthanum

Fyysiset ominaisuudet

Kiiltävä hopeanvalkoinen metalli on taipuisa ja plastisesti deformoituva ( pallografiitti ). Metallisia modifikaatioita on kolme .

Kemialliset ominaisuudet

Lantaani on sileä. Ilmassa se nopeasti päällystetään valkoisella oksidikerroksella, joka reagoi edelleen muodostaen hydroksidin kosteassa ilmassa .

${\ displaystyle \ mathrm {2 \, La + 1,5 \, O_ {2} \ rightarrow \, La_ {2} O_ {3} \ _ {\ overrightarrow {\ mathrm {3 \, H_ {2} O}}} \ 2 \, La (OH) _ {3}}}$

Lantaani reagoi hapen ilmassa muodostaen lantaanioksidi , ja vettä se reagoi muodostaen lantaani hydroksidi .

Lämpötiloissa yli 440  ° C: ssa , lantaani palovammoja muodossa lantaani oksidia (La ₂ O ₃ ). Muodostumista vety , hidas reaktio tapahtuu kylmää vettä ja nopea reaktio lämpimään veteen , jolloin muodostuu hydroksidi.

${\ displaystyle \ mathrm {2 \, La + 6 \, H_ {2} O \ oikeanpuoleinen nuoli 2 \, La (OH) _ {3} +3 \, H_ {2}}}$

Vedessä oleva lantaani muodostaa lantaanihydroksidia ja vetyä.

Lantaani liukenee laimeaan happoon vedyn kehittyessä.

${\ displaystyle \ mathrm {2 \, La + 3 \, H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow La_ {2} (SO_ {4}) _ {3} +3 \, H_ {2}}}$

Lantaani ja rikkihappo reagoivat muodostaen lantaanisulfaatin ja vedyn.

Se reagoi suoraan monien lämpöelementtien kanssa halogeenien kanssa jopa huoneenlämmössä. Lantaani ja vety muodostavat mustan, vesiherkän, ei-stökiometrisen hydridin.

${\ displaystyle \ mathrm {La + n \, H_ {2} \ oikealle LaH_ {2n}; 1 <n <1,5}}$

käyttää

Lantaani on osa mischmetalia . Pyroforiset piikivimateriaalit sisältävät 25 - 45 painoprosenttia lantaania. Sitä käytetään myös pelkistävänä aineena metallurgiassa. Kuten valurauta lisäainetta , se tukee muodostumista pallografiittia , kuin metalliseos lisäaineena , se parantaa hapettumiskestävyys . Lantaanin lisääminen vähentää molybdeenin kovuutta ja lämpötilaherkkyyttä .

Laadukkaat katodit vapaiden elektronien tuottamiseksi koostuvat lantaaniheksaboridista volframilangan korvikkeena . Korkea-puhtaus lantaanioksidista käytetään lasiteollisuudessa tuottaa laadukkaita lasit, joilla on korkea taitekerroin ja optiikka , esim. B. kameran linsseille .

Seoksena

• kanssa koboltti :

Koboltti- lantaani metalliseos laco ₅ käytetään magneettista materiaalia, lantaani-seostettu bariumtitanaattia valmistukseen PTC termistorit (lämpötila-vastukset). Koboltin, raudan , mangaanin , strontiumin ja muiden yhteydessä. se toimii katodina korkean lämpötilan polttokennoille ( SOFC ). "Saastunut" lantaani nikkeli (Lani ₅ ) käytetään vedyn varastointi nikkelimetallihybridiparistojen akut . Lisäksi sitä esiintyy studiovalojen hiilikaarivalaisimissa ja elokuvaprojektiojärjestelmissä (historiallinen sovellus?).

• jossa titaani :

Seosmetallilla, jonka materiaalikoostumus on lantaania ja titaania, sanotaan olevan sellainen vaikutus, että hakkeen pituus vähenee lastunmuodostuksen aikana. Tämän on tarkoitus helpottaa metallin käsittelyä.

Lääketieteen alalla seosterästä käytetään korroosionkestävien ja helposti steriloitavien instrumenttien tuottamiseen. Tämän titaanimetalliseoksen tulisi sopia erityisen hyvin kirurgisiin toimenpiteisiin tarkoitettuihin työkaluihin ja laitteisiin, koska allergiataipumuksen käytettäessä tällaista metalliseosta titaanin kanssa tulee olla vähäinen suhteessa muihin seoksiin.

Lantaanioksidina

• On optinen lasi , lantaanioksidi on korkea taitekerroin ja alhainen dispersion . Näitä laseja käytetään optisissa laitteissa, kuten kameroissa, teleskoopeissa tai lasissa.
• Lantaanioksidia korvaa enemmän myrkyllisiä lyijy-yhdisteitä on astioita kuten viiniä lasit ja lasite posliini. Se parantaa myös kemiallista kestävyyttä emäksille . Astiat ovat "konepesun kestäviä".
• Lisäksi katalyytin zeoliittien sisään nesteiden katalyyttiseen krakkaukseen jalostamon raakaöljyn jalostukseen
• Keraamisten kondensaattorimassojen ja silikaattittomien lasien valmistus
• Lasin kiillotusaineiden komponentti
• Elektronisten putkien (myös lantaaniboridien) kuumien katodien valmistus

Lantaanikarbonaattina

• Lääke fosfaattitason alentamiseksi dialyysipotilailla (ns. Fosfaattisideaineet , saostuminen huonosti liukoisena lantaanifosfaattina )

turvallisuusohjeet

Lantaanilla on vähäinen myrkyllisyys. Myrkyllinen annos ei ole vielä tiedossa. Lantaanijauheen katsotaan kuitenkin olevan erittäin syövyttävää, koska se vahingoittuu hyvin helposti esim. Ihon kosteus reagoi muodostaen emäksisen lantaanihydroksidin (samanlainen kuin kalsium ja strontium ). Tappava annos rotilla on 720 mg.

linkkejä

Yhdisteissä lantaania voi esiintyä värittömänä La ^{3+: na} .

• Lantaanioksidi La ₂ O ₃
• Lantaanifluoridi LaF ₃
• Lantaanikloridi LaCl ₃
• Lantaanibromidi LaBr ₃
• Lantaanijodidi Lal ₃
• Lantaaninitraatti La (NO ₃ ) ₃
• Lantaanisulfaatti La ₂ (SO ₄ ) ₃
• Lantaanikarbonaatti La ₂ (CO ₃ ) ₃
• Lantaaniheksaboridi
• Lantaaniumoksidifluoridi LaOF
• Lantaanisulfidifluoridi LaSF
• Lantaanisulfidikloridi LaSCl
• Lantaanifluoridikarbonaatti LaF [CO ₃ ]
• Lantaanihydridi (LaH ₁₀ )

Hydridin suprajohtavuus

Lantaanihydridi (LaH ₁₀ ) on suprajohde , jonka korkein tunnettu siirtymälämpötila on 250 K (-23 ° C) noin 170 gigapaskalin paineessa.

nettilinkit

Wikisanakirja: Lanthanum  - selitykset merkityksille, sanan alkuperälle, synonyymeille, käännöksille

• Sisäänpääsy lantaaniin. Julkaisussa: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, käyty 3. tammikuuta 2015.

Yksittäiset todisteet

1. ↑ Harry H.Binder: Kemiallisten alkuaineiden sanasto. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
2. ↑ Ominaisuuksien arvot (tietoruutu) otetaan osoitteesta www.webelements.com (lantaani) , ellei toisin mainita .
3. ↑ CIAAW, standardi atomipainot tarkistettu 2013 .
4. ↑ ^{a b c d e} Merkintä lantaanista Kramidassa, A., Ralchenko, Yu., Reader, J. ja NIST ASD Team (2019): NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.7.1) . Toim.: NIST , Gaithersburg, MD. doi : 10.18434 / T4W30F ( https://physics.nist.gov/asd ).  Haettu 11. kesäkuuta 2020.
5. ↑ ^{b c d e} Merkintä lantaanin klo WebElements, https://www.webelements.com , pääsee 11. kesäkuuta 2020 mennessä.
6. ^ NN Greenwood, A. Earnshaw: Elementtien kemia. 1. painos. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9 , s. 1219.
7. ↑ Robert C. Weast (Toim.): CRC Handbook of Chemistry and Physics . CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9 , s. E-129 - E-145. Arvot perustuvat g / mol: een ja ilmoitetaan yksikköinä cgs. Tässä annettu arvo on siitä laskettu SI-arvo ilman mittayksikköä.
8. ^ ^{A b} Yiming Zhang, Julian RG Evans, Shoufeng Yang: Korjatut arvot kiehumispisteille ja alkuaineiden höyrystymisen entalpioille käsikirjoissa. Julkaisussa: Journal of Chemical & Engineering Data . 56, 2011, s. 328-337, doi: 10.1021 / je1011086 .
9. ↑ ^b Merkintä lantaanin vuonna GESTIS aine tietokanta IFA , pääsee 30. huhtikuuta 2017 mennessä. (JavaScript vaaditaan)
10. ^ Harvinaisten maametallien löytäminen ja nimeäminen - Elementymology & Elements Multidict. Haettu 24. maaliskuuta 2019 . 
11. ↑ NN GREENWOOD, A. EARNSHAW: boori . Julkaisussa: Elementtien kemia . Elsevier, 1984, ISBN 978-0-08-030712-1 , s. 155-242 . 
12. ^ Mary Elvira Weeks: Elementtien löytäminen. XI. Joitakin kaliumin ja natriumin avulla eristettyjä elementtejä: zirkonium, titaani, cerium ja torium . Julkaisussa: Journal of Chemical Education . nauha 9 , ei. 7. heinäkuuta 1932, s. 1231 , doi : 10.1021 / ed009p1231 . 
13. ↑ Lucien F. Trueb: Kemialliset alkuaineet, katsaus jaksolliseen taulukkoon. Hirzel Verlag, Stuttgart / Leipzig 1996, ISBN 3-7776-0674-X .
14. ^ AP Drozdov, PP Kong, VS Minkov, SP Besedin, MA Kuzovnikov: Suprajohtavuus 250 K: ssa lantaanihydridissä korkeissa paineissa . Julkaisussa: Nature . nauha 569 , ei. 7757 , toukokuuta 2019, s. 528-531 , doi : 10.1038 / s41586-019-1201-8 .