Лантан

Лантан е химичен елемент от периодичната система със символ La и атомен номер 57. Лантанът принадлежи към групата на лантанидите, чието име е дал. Елементът принадлежи към редкоземните метали.

Лантан
Сребристо-бял метал
Спектрални линии
Барий ← Лантан → Церий Y ↑ La ↓ Ac H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og Периодична система
Общи данни
Име, символ, Z	Лантан, La, 57
Група, период, блок	3, 6, d
Химическа серия	лантанид
Електронна конфигурация	[Xe] 5d1 6s2
e- на енергийно ниво	2, 8, 18, 18, 9, 2
CAS номер	7439-91-0
Свойства на атома
Атомна маса	138,90547 u
Атомен радиус	195  pm
Ковалентен радиус	207±8 pm
Степен на окисление	3, 2, 1
Оксид	La2O3 (силно основен)
Електроотрицателност (Скала на Полинг)	1,10
Йонизационна енергия	I: 538,1 kJ/mol II: 1067 kJ/mol III: 1850,3 kJ/mol IV: 4819 kJ/mol (още)
Физични свойства
Агрегатно състояние	твърдо вещество
Кристална структура	шестоъгълна
Плътност	6162 kg/m3
Температура на топене	1193 K (920 °C)
Температура на кипене	3737 K (3464 °C)
Моларен обем	22,601×10-6 m3/mol
Специф. топлина на топене	6,2 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	400 kJ/mol
Налягане на парата P (Pa) 1 10 102 103 104 105 T (K) 2005 2208 2458 2772 3178 3726
Скорост на звука	2475 m/s при 20 °C
Специф. топл. капацитет	195 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост	1,6×106 S/m при 25 °C
Специф. ел. съпротивление	0,615 Ω.mm2/m при 25 °C
Топлопроводимост	13,4 W/(m·K)
Магнетизъм	парамагнитен
Модул на еластичност	36,6 GPa
Модул на срязване	14,3 GPa
Модул на свиваемост	27,9 GPa
Коефициент на Поасон	0,28
Твърдост по Моос	2,5
Твърдост по Викерс	360 – 1750 MPa
Твърдост по Бринел	350 – 400 MPa
История
Наименован	от древногръцкото λανθάνειν – „скрит“
Откритие	Карл Мосандер (1838 г.)
Най-дълготрайни изотопи
Изотоп ИР ПП ТР ПР 137La синт. 6×104 г. ε 137Ba 138La 0,089 % 1,05×1011 г. ε 138Ba β- 138Ce 139La 99,911 % стабилен
Лантан в Общомедия

История

Лантанът от гръцки λαυθάυειυ, „скрит“) е открит през 1839 от Карл Густав Мозандер. Той получил лантанов сулфат чрез разделителна кристализация от цериев нитрат, погрешно смятан за чист. В чиста форма лантанът бил получен едва през 1923 г.

Находища

В природата лантанът се среща само в съединения с други лантаниди в различни минерали. Най-важни от тях са:

• Моназит – (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄
• Бастнезит – (Ce, La, Y)CO₃F

Получаване

След отстраняването на останалите лантаниди, оксидът се превръща в лантанов флуорид с помощта на флуороводород. Накрая се редуцира с калций до лантан със съпътстващ продукт калциев флуорид. Отделянето на калциевите остатъци и примеси се извършва чрез допълнително претопяване във вакуум.

Свойства

Лантан

Лантанът е сребърно-бял, ковък и пластичен, блестящ метал с хексагонална кристална решетка (при стайна температура). В зависимост от температурата, кристалната решетка се променя и съществуват още две полиморфни модификации на лантана.

Химични свойства

Лантанът реагира с кислорода във въздуха до лантанов оксид, който реагира с вода и се преобразува в лантанов хидроксид.

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

При температура над 440 ⁰С лантанът се окислява до лантанов оксид (La₂O₃). Под въздействието на водород протича химична реакция, в студена вода – бавна, в гореща – бърза, до образуването на хидроксид.

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

Лантанът се разтваря в разредени киселини, като при реакцията се отделя водород.

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

С много елементи лантанът реагира директно при загряване, а с халогените – и при нормална температура. С водорода образува черен, чувствителен към вода, нестехиометричен хидрид.

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

Употреба

Лантанът се използва като компонент на метални сплави. Запалващите материали в запалителните свещи съдържат 25 до 45% лантан. Намира приложение като редуциращо средство в металургията. Като съставна част на чугуна подпомага образуването на сферичен графит. Като сплавна съставка допринася за подобряването на оксидационната устойчивост. Лантановите примеси променят твърдостта и температурната устойчивост на молибден.

Катализаторите на фракции от петрол и бензин съдържат лантан. Но количествата вложени в тях са намаляващи. Висококачествените катоди за запалване със свободни електрони са изградени от лантанов хексаборид (LaB₆) като заместител на волфрамовата тел.

Сплави

• С кобалт

Кобалт-лантановата сплав (LaCo₅) се използва като магнитен материал, обогатеният с лантан бариев титанат се употребява при производството на терморезистори (температурно независими съпротивления). В сплав с кобалт, желязо, манган и стронций се използва при производството на катоди за високотемпературни горивни клетки. Лантан-никеловите примеси (LaNi₅) намират приложение като водородни хранилища в никелово-металхидридните акумулатори.

• С титан

От сплавта на лантан с титан се произвеждат медицински инструменти, които са устойчиви на корозия и лесно се стерилизират.

Лантанов оксид

• Производство на стъкла с висока устойчивост, които същевременно са с нисък коефициент на пречупване на светлината и се използват за направата на камери, лещи за телескопи и стъкла за очила.
• Производство на кристал и порцеланови покрития. Съединението замества отровните оловни съединения, като същевременно подобрява химическата устойчивост (подобряване на устойчивостта на действието на основи).
• Производство на керамични корпуси за кондензатори и стъкла, несъдържащи силикати
• Съставна част на материалите за полиране на стъкла
• Производство на нажежаеми електроди за електронни лампи

Лантанов карбонат

Медикаменти за намаляване на фосфатните нива при пациенти на диализа.

Мерки за безопасност

Лантанът е определен като слабо токсичен. Токсична доза досега не е позната. Но лантанът на прах е определен като силно разяждащ, защото реагира лесно с влажността на кожата при допир и се превръща в лантанов хидроксид (сходен е с елементите калций и стронций). Смъртоносната доза за плъховете е 720 мг.

Съединения

В съединения лантанът проявява La³⁺ валентност

• Лантанов оксид
• Лантанов карбонат
• Лантанов хексаборид

Изотопи

Изотопи

Изотоп	Честота	Период на полуразпад	Тип разпад	Енергия на разпада МeV	Продукт на разпада
135La	синт.	19,5 часа	ε	1,200	135Ba
136La	синт.	9,87 мин	ε	2,870	136Ba
137La	синт.	60 000 г.	ε	0,600	137Ba
138La	0,09%	1,05×1011 г.	ε	1,737	138Ba
			β-	1,044	138Ce
139La	99,91%	стабилен
140La	синт.	1,6731 дни	β-	3,762	140Ce
141La	синт.	3,92 часа	β-	2,502	141Ce

Източници

Използвана литература

• Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill, 2003. ISBN 0-0704-9439-8. p. 444 – 446. (на английски)
• Lide, D. R.. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds. // CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th. Boca Raton (FL), CRC Press, 2005. ISBN 0-8493-0486-5. (на английски)

В интернет

WebElements.com – Лантан

Тази страница частично или изцяло представлява превод на страницата „lanthan“ в Уикипедия на немски. Оригиналният текст, както и този превод, са защитени от Лиценза „Криейтив Комънс - Признание - Споделяне на споделеното“, а за съдържание, създадено преди юни 2009 година — от Лиценза за свободна документация на ГНУ. Прегледайте историята на редакциите на оригиналната страница, както и на преводната страница. Вижте източниците на оригиналната статия, състоянието ѝ при превода и списъка на съавторите.