Лантан

57 - ← Лантан → Церий Ce - ↑ La ↓ Ac Периодична система
Външен вид
сребърно-бял
Общи данни
Име, символ, №	Лантан, La, 57
Химическа серия	Лантанид
Група, период, блок	-, 6, f
Свойства на атома
Атомна маса	138,9055 u
Атомен радиус	195 pm
Ковалентен радиус	169 pm
Радиус на ван дер Ваалс	pm
Електронна конфигурация	[Xe]5d16s2
e- на енергийно ниво	2,8,18,18,9,2
Оксидационни с-ния (оксид)	3 (La2O3)
Кристална структура	хексагонална
Физични свойства
Агрегатно състояние	Твърдо вещество
Плътност	6162 kg/m³
Температура на топене	1193 K (920 °C)
Температура на кипене	3730 K (3457 °C)
Моларен обем	22,39х10-6 m³/mol
Специф. топлина на топене	6,2 kJ/mol
Специф. топлина на изпарение	414 kJ/mol
Скорост на звука	2475 m/s при 293,15 K
Други
Електроотрицателност	1,1 (скала на Полинг)
Специф. топлинен капацитет	190 J/(kg·K)
Специф. електропроводимост	1,26х106 S/m
Топлопроводимост	13,5 W/(m·K)
Йонизационен потенциал	538,1 kJ/mol

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.

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 {2\,H_{2}O} }}\ 2\,La(OH)_{3}}$$\mathrm {2\,La+3\,O_{2}\rightarrow \,La_{2}O_{3}\ _{\overrightarrow {\mathrm {2\,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}}$$\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}}$$\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}$$\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
La135	синт.	19,5 часа	ε	1,200	Ba135
La136	синт.	9,87 мин	ε	2,870	Ba136
La137	синт.	60 000 год	ε	0,600	Ba137
La138	0,09%	1,05×1011 год.	ε	1,737	Ba138
			β-	1,044	Ce138
La139	99,91%	стабилен
La140	синт.	1,6731 дни	β-	3,762	Ce140
La141	синт.	3,92 часа	β-	2,502	Ce141

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.