Lantan

Lantan
←  Barium | Cerium  →
57 La

ess
Periodiska system av element57la _
Utseendet av en enkel substans
Prov av lantan i en ampull
Atomegenskaper
Namn, symbol, nummer Lantan / Lantan (La), 57
Grupp , punkt , block 3 (föråldrad 3), 6,
f-element
Atommassa
( molmassa )
138.90547(7) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration [Xe] 5d 1 6s 2
Atomradie 187 pm
Kemiska egenskaper
kovalent radie 169  pm
Jonradie 101.(+3e)  18.00
Elektronnegativitet 1,10 (Pauling-skala)
Elektrodpotential La←La 3+ -2,38V
Oxidationstillstånd 0, +3
Joniseringsenergi
(första elektron)
541,1(5,61)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiska egenskaper hos ett enkelt ämne
Densitet (vid ej ) 6,162-6,18 (alfamodifiering) g/cm³
Smält temperatur 1193K _
Koktemperatur 3447-3469K _
Oud. fusionsvärme 8,5 kJ/mol
Oud. avdunstningsvärme 402 kJ/mol
Molär värmekapacitet 27,11 [2]  J/(K mol)
Molar volym 22,5  cm³ / mol
Kristallgittret av en enkel substans
Gallerstruktur Hexagonal
Gitterparametrar a=3,772 c=12,14  Å
c / a -förhållande 3.22
Debye temperatur 132K  _
Andra egenskaper
Värmeledningsförmåga (300 K) 13,4 W/(m K)
CAS-nummer 7439-91-0
57 Lantan
La138,9055
5d1 6s2 _ _

Lantan ( kemisk symbol - La , från lat.  Lantan ) - ett kemiskt element av den 3: e gruppen (enligt den föråldrade klassificeringen - en sidoundergrupp av den tredje gruppen, IIIB) av den sjätte perioden av det periodiska systemet av kemiska element av D. I. Mendelejev , med atomnummer 57.

Leder familjen " Lanthanoid ".

Det enkla ämnet lantan är en glänsande , silvervit sällsynt jordartsmetall .

Historik

Lantan som kemiskt grundämne kunde inte upptäckas på 36 år. År 1803 undersökte den 24-årige svenske kemisten Jöns Jakob Berzelius mineralet som nu kallas cerit . Yttriumjord och en annan sällsynt jordart, mycket lik yttrium, hittades i detta mineral. De kallade det cerium. År 1826 undersökte Carl Mosander ceriumjord och kom fram till att den är heterogen, att den förutom cerium innehåller ytterligare ett nytt grundämne. Mosander lyckades bevisa ceriumjordens komplexitet först 1839. Han lyckades isolera ett nytt grundämne när han hade en större mängd cerit till sitt förfogande.

Namnets ursprung

Det nya grundämnet som finns i cerit och mosanderit fick namnet lantan på förslag av Berzelius. Det gavs för att hedra historien om dess upptäckt och kommer från andra grekiska. λανθάνω  - "Jag gömmer mig", "gömmer mig".

Att vara i naturen

Lantan, tillsammans med cerium och neodym , är ett av de vanligaste sällsynta jordartsmetallerna. Halten av lantan i jordskorpan är cirka 2,9·10 −3 viktprocent, i havsvatten - cirka 2,9·10 −6 mg/l [2] [3] . De viktigaste industriella mineralerna i lantan är monazit , bastnäsit , apatit och loparit . Dessa mineraler inkluderar även andra sällsynta jordartsmetaller [2] .

Fysiska egenskaper

Den fullständiga elektroniska konfigurationen av lantanatomen är: 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

Lantan är en mjuk, formbar , glänsande , silvervit metall som är formbar och formbar i sitt rena tillstånd. Svagt paramagnetisk . Kristallstrukturen är tätpackad typ av den tätaste hexagonala packningen [4] .

Det finns i tre kristallina modifikationer: α-La med ett hexagonalt gitter (a=0,3772 nm , c=1,2144 nm, z=4, rymdgrupp Р6 3 /тс) [2] , β-La med ett kubiskt gitter som koppar ( a=0,5296 nm, z=4, rymdgrupp Fm3m), γ-La med ett kubiskt kroppscentrerat gitter av α-Fe-typ (a=0,426 nm, z=2, rymdgrupp Im3m, stabil upp till 920 °C ) övergångstemperaturer α↔β 277 °C och β↔γ 861 °C [2] . DH° för polymorfa övergångar: α:β - 0,36 kJ/mol, β:γ - 3,12 kJ/ mol [2] . Vid övergång från en modifiering till en annan ändras densiteten av lantan: α-La har en densitet på 6,162-6,18 g/cm 3 [4] , β-La - 6,19 g/cm 3 , γ-La - 5,97 g /cm 3 3 se 3 [2] .

Med vissa metaller, till exempel zink , magnesium , kalcium , tallium , tenn , bly , nickel , kobolt , mangan , kvicksilver , silver , aluminium , koppar , kadmium , etc., bildar lantanmetall legeringar . Med järn bildar lantan en pyrofor legering [4] .

Kemiska egenskaper

När det gäller dess kemiska egenskaper är lantan mest lik de 14 grundämnen som följer den, varför de kallas lantanider . Metalliskt lantan har en hög kemisk aktivitet [2] .

Grundläggande anslutningar

Mineraler

Får

Att erhålla lantan är associerat med separationen av råvaran i fraktioner. Lantan är koncentrerat tillsammans med cerium, praseodym och neodym . Först separeras cerium från blandningen, sedan separeras de återstående elementen genom extraktion.

Applikation

Biologisk roll

På 1930-talet studerade den sovjetiske vetenskapsmannen A. A. Drobkov effekten av sällsynta jordartsmetaller på odlade växter. Han genomförde experiment med ärtor , kålrot och andra växter, och introducerade sällsynta jordartsmetaller (REE) i jorden med eller utan bor , mangan . Experimentella resultat visade att sällsynta jordartsmetaller, inklusive lantan, förbättrar växternas tillväxt [27] [41] [42] . Användningen av mikrogödsel baserade på lantan och andra sällsynta jordartsmetaller leder dock till motsatta resultat för olika arter och till och med sorter av samma typ av odlade växter [43] . I Kina, som är världens ledande producent av sällsynta jordartsmetaller, används sådana mikrogödselmedel i stor utsträckning inom jordbruket [43] [44] .

Lantanjoner kan öka amplituden av GABA -aktiverade signaler på pyramidala neuroner CA1 -genen noterade i hippocampus i hjärnan [45] Att erhålla dessa data gjorde det möjligt att jämföra känsligheten hos GABAA -receptorer i pyramidala neuroner med liknande receptorer i andra celler vad gäller känslighet för GABA och lantanjoner [ 45] .

Isotoper

I naturen förekommer lantan som en blandning av två isotoper : stabil 139 La och radioaktiv 138 La ( halveringstid 1,02⋅10 11 år). Andelen av den vanligare isotopen 139 La i den naturliga blandningen är 99,911 % [16] . 39 instabila isotoper med massnummer 117-155 och 12 nukleära isomerer av lantan har erhållits på konstgjord väg [46] [47] . Den längsta livslängden av dem är lantan-137 med en halveringstid på cirka 60 tusen år. De återstående isotoperna har halveringstider som sträcker sig från några millisekunder till flera timmar.

Försiktighetsåtgärder

Lantan tillhör måttligt giftiga ämnen. Lantanmetalldamm, såväl som små partiklar av dess föreningar, kan irritera de övre luftvägarna vid förtäring och även orsaka pneumokonios [48] [49] .

Se även

Anteckningar

  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. Grundämnenas atomvikter 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 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 Chemical Encyclopedia: in 5 vols / Ed.: Knunyants I. L. (chefredaktör). - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 577. - 671 s. — 100 000 exemplar.
  3. JP Riley och Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
  4. 1 2 3 Ripan R., Chetyanu I. Oorganisk kemi. Kemi av metaller. - M . : Mir, 1972. - T. 2. - 871 sid.
  5. 1 2 3 Grundämnenas kemiska reaktioner  . WebElements. Hämtad 16 juli 2013. Arkiverad från originalet 22 oktober 2021.
  6. Bastnezit // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.
  7. Gadolinit  . _ mindat.org databas. Hämtad 21 juli 2013. Arkiverad från originalet 19 augusti 2013.
  8. Gadolinite // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.
  9. Lantan // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.
  10. Allanit  . _ Orthite i mineralgalleriet. Hämtad 21 juli 2013. Arkiverad från originalet 25 juli 2013.
  11. Allanit  . _ mindat.org databas. Hämtad 21 juli 2013. Arkiverad från originalet 25 maj 2009.
  12. Orthitis // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 volymer (82 volymer och ytterligare 4). - St Petersburg. 1890-1907.
  13. Belysning (nedlänk) . 11:e upplagan av Encyclopædia Britannica (1911). Hämtad 6 juni 2009. Arkiverad från originalet 5 januari 2013. 
  14. ↑ Glödljus // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 volymer (82 volymer och 4 extra). - St Petersburg. 1890-1907.
  15. Jason D. Sommerville och Lyon B. King. [ http://www.me.mtu.edu/researchAreas/isp/Papers/AIAA-2007-5174-907.pdf Effekt av katodposition på Hall-Effect Thruster-prestanda och katodkopplingsspänning]  //  43:e AIAA/ASME/ SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 8–11 juli 2007, Cincinnati, OH: tidskrift.
  16. 1 2 3 4 [www.xumuk.ru/encyklopedia/2271.html Artikel i Great Chemical Encyclopedia]
  17. Inuti nickelmetallhydridbatteriet (länk ej tillgänglig) . Hämtad 6 juni 2009. Arkiverad från originalet 5 januari 2013. 
  18. Tliha, M; Mathlouthi, H; Lamloumi, J; Percheronguegan, A. AB5-typ vätelagringslegering som används som anodmaterial i Ni-MH-batterier  //  Journal of Alloys and Compounds  : journal. - 2007. - Vol. 436 . — S. 221 . - doi : 10.1016/j.jallcom.2006.07.012 .
  19. Mischmetal—Encyclopedia Britannica . Hämtad 28 december 2012. Arkiverad från originalet 18 juni 2013.
  20. 1 2 3 4 5 C. R. Hammond. The Elements, i Handbook of Chemistry and Physics 81:a upplagan  . - CRC press, 2000. - ISBN 0-8493-0481-4 .
  21. När hybridbilar slukar sällsynta metaller, hotar bristen , Reuters 2009-08-31 (31 augusti 2009). Arkiverad från originalet den 25 oktober 2021. Hämtad 2 oktober 2017.
  22. Bauerlein, P; Antonius, C; Loffler, J; Kumpers, J. Framsteg inom högeffekts nickel-metallhydridbatterier  //  Journal of Power Sources : journal. - 2008. - Vol. 176 , nr. 2 . — S. 547 . - doi : 10.1016/j.jpowsour.2007.08.052 .
  23. 1 2 FDA godkänner Fosrenol(R) i slutstadiet med njursjukdom (ESRD) (länk ej tillgänglig) (28 oktober 2004). Hämtad 6 juni 2009. Arkiverad från originalet 26 april 2009. 
  24. Uchida, H. Vätelöslighet i sällsynta jordartsmetaller baserade vätelagringslegeringar  // International Journal of Hydrogen Energy  :  journal. - 1999. - Vol. 24 , nr. 9 . — S. 871 . - doi : 10.1016/S0360-3199(98)00161-X .
  25. Arc coal lamp - artikel från Great Soviet Encyclopedia  (3:e upplagan)
  26. Hendrick, James B. Rare Earth Elements and Yttrium // Mineralfakta och problem  (neopr.) . - Bureau of Mines, 1985. - T. Bulletin 675. - S. 655.
  27. 1 2 Lantan på det populära biblioteket av kemiska beståndsdelar . Hämtad 25 mars 2007. Arkiverad från originalet 25 februari 2020.
  28. Patnaik, Pradyot. Handbok för oorganiska kemiska föreningar  (obestämd) . - McGraw-Hill Education , 2003. - S. 444-446. — ISBN 0-07-049439-8 .
  29. Harrington, James A. Infraröd fiberoptik (PDF)  (länk inte tillgänglig) . Rutgers University . Datum för åtkomst: 31 december 2012. Arkiverad från originalet den 16 december 2009.
  30. Kim, K. Effekten av lantan på tillverkningen av ZrB2–ZrC-kompositer genom gnistplasmasintring  //  Materialkarakterisering: journal. - 2003. - Vol. 50 . — S. 31 . - doi : 10.1016/S1044-5803(03)00055-X .
  31. EVD van Loef, P. Dorenbos, CWE van Eijk, KW Kraemer och H.U. Guedel Appl. Phys. Lett. 79 2001 1573
  32. Knoll, Glenn F., Radiation Detection and Measurement 3rd ed. (Wiley, New York, 2000).
  33. Ripan R., Chetyanu I. Oorganisk kemi. Kemi av metaller. - M . : Mir, 1972. - T. 2. - 871 sid.
  34. Chau YP, Lu KS Undersökning av blod-ganglionbarriäregenskaperna i sympatiska ganglier från råtta genom att använda lantanjon och pepparrotsperoxidas som spårämnen  // Acta Anatomica (  Basel): journal. - 1995. - Vol. 153 , nr. 2 . - S. 135-144 . — ISSN 0001-5180 . - doi : 10.1159/000313647 . — PMID 8560966 .
  35. Hagheseresht et al. En ny lantanmodifierad bentonit, Phoslock, för borttagning av fosfat från avloppsvatten  //  Applied Clay Science : journal. - 2009. - Vol. 46 , nr. 4 . - s. 369-375 .
  36. Fosfat i simbassängvatten - roten till algproblem
  37. CK Gupta, Nagaiyar Krishnamurthy. Extraktiv metallurgi av sällsynta jordartsmetaller  (neopr.) . - CRC Press , 2004. - P. 441. - ISBN 0-415-33340-7 .
  38. Howard B. Cary. Automatisering av bågsvetsning  (obestämd tid) . - CRC Press , 1995. - P. 139. - ISBN 0-8247-9645-4 .
  39. Larry Jeffus. Typer av volfram // Svetsning: principer och tillämpningar  (neopr.) . - Clifton Park, NY: Thomson/Delmar Learning, 2003. - S. 350. - ISBN 978-1-4018-1046-7 .
  40. S. Nakai, A. Masuda, B. Lehmann. La-Ba-datering av bastnaesite   // Amerikansk mineralog : journal. - 1988. - Vol. 7 . — S. 1111 .
  41. Drobkov A. A. Inverkan av sällsynta jordartsmetaller på växternas tillväxt. Doklady AN SSSR, 1935, 17(5), 261-263.
  42. Drobkov A. A. Spårämnen och naturliga radioaktiva ämnen i växters och djurs liv / Ed. ed. N.G. Zhezhel. - M .: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1958. - 208 sid.
  43. 1 2 Komarov S. M. Jordens sällsynta salt. Kemi och liv, nr 5, 2013, sid. 20-22.
  44. Zhengyi Hu et al. Fysiologiska och biokemiska effekter av sällsynta jordartselement på växter och deras jordbruksmässiga betydelse: En översyn. Journal of Plant Nutrition, 2004, 27(1), sid. 183-220.
  45. 1 2 Boldyreva, AA Lantan förstärker GABA-aktiverade strömmar i råttpyramidala neuroner av CA1 Hippocampal Field  //  Bulletin of Experimental Biology and Medicine: journal. - 2005. - Vol. 140 , nr. 4 . - S. 403-405 . - doi : 10.1007/s10517-005-0503-z . — PMID 16671565 .
  46. Data enligt Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. The AME2003 atomic mass evaluation (II). Tabeller, grafer och referenser  (engelska)  // Kärnfysik A . - 2003. - Vol. 729 . - s. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
  47. Data baserad på Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-utvärderingen av kärn- och sönderfallsegenskaper  // Kärnfysik A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .Fri tillgång
  48. Dufresne, A; Krier, G; Muller, J; Fall, B; Perrault, G. Lanthanidpartiklar i lungan på en skrivare  //  Science of the Total Environment : journal. - 1994. - Vol. 151 , nr. 3 . - S. 249-252 . - doi : 10.1016/0048-9697(94)90474-X . — PMID 8085148 .
  49. Waring, P.M.; Watling, RJ Sällsynta jordartsmetaller avlagringar i en avliden filmprojektionist. Ett nytt fall av sällsynt jordartsmetallpneumokonios  (engelska)  // The Medical journal of Australia : journal. - 1990. - Vol. 153 , nr. 11-12 . - P. 726-730 . — PMID 2247001 .

Litteratur

Länkar