ЛАНТА́Н
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ЛАНТА́Н (лат. Lanthanum; от греч. λανϑάνω – скрываться), La, химич. элемент III группы короткой формы (3-й группы длинной формы) периодич. системы; относится к редкоземельным элементам; ат. н. 57, ат. м. 138,90547. Природный Л. состоит из двух изотопов: стабильного 139La (99,91%) и радиоактивного 138La (0,09%, Т1/2 2·1011 лет, K-захват). Искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 118–153. Содержание Л. в земной коре составляет 2,9·10–3% по массе, в морской воде – 2,9·10–6 мг/дм3. Осн. минералы, из которых извлекают Л., – бастнезит, монацит; Л. содержится также в лопарите, апатите и др. Л. открыл в 1839 швед. химик К. Мосандер в виде оксида La2O3.
Конфигурация внешней электронной оболочки атома Л. 5d16s2; в химич. соединениях проявляет степень окисления +3; энергия ионизации при последоват. переходе La0→La+→La2+→La3+ соответственно 5,58, 11,06 и 19,18 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,10; атомный радиус 195 пм, ионные радиусы La3+ (для указанных в скобках координац. чисел) 117 пм (6), 124 пм (7), 130 пм (8), 136 пм (9), 141 нм (10), 150 пм (12).
Л. – серебристо-белый мягкий металл. При темп-ре ниже 277 °C устойчива α-модификация с гексагональной кристаллич. решёткой, в интервале 277–861 °C – β-модификация с кубич. кристаллич. решёткой, в интервале 861–920 °C – γ -модификация с кубич. кристаллич. решёткой; tпл 920 °C, tкип 3470 °C, плотность 6146 кг/м3. Л. легко поддаётся механич. обработке; в частности, из чистого Л. можно ковкой изготовить листы.
Л. проявляет химич. свойства, сходные со свойствами лантаноидов. В сухом воздухе покрывается оксидной плёнкой, во влажном – окисляется с образованием оснóвного карбоната переменного состава La(CO3)3–х(OH)2–х. При комнатной темп-ре растворяет большие количества водорода, при нагревании выше 250 °C образует гидриды. Взаимодействует с водой с образованием гидроксида La(OH)3 и с минер. кислотами с образованием соответствующих солей La(III). Л. реагирует (обычно при нагревании) с большинством металлов и неметаллов, образуя интерметаллиды, галогениды, оксиды (напр., оксид La2O3), сульфиды и др. При прокаливании в атмосфере азота образуется нитрид LaN.
Л. вместе с другими РЗЭ выделяют из минералов в виде смеси оксидов, содержащей 15–30% Л. по массе. При переработке рудных концентратов и разделении РЗЭ на подгруппы Л. выделяется вместе с Се, Рr и Nd. После отделения церия Л. очищают от других РЗЭ в осн. методами экстракции или ионного обмена. Металлич. Л. получают восстановлением трифторида LaF3 металлич. кальцием. Объём мирового произ-ва ок. 12,5 тыс. т/год.
Л. – легирующая добавка к алюминиевым, магниевым, никелевым и кобальтовым сплавам, компонент мишметалла. Оксид La2O3 применяется при изготовлении высокотемпературных сверхпроводников, а также оптич. стёкол для кино- и фотоаппаратуры, астрономич. приборов (лантановое стекло). Хромат LaCrO3, модифицированный Ca, Sr, Mg, используется для произ-ва высокотемпературных электропроводящих керамич. изделий; интерметаллид LaNi5 – как аккумулятор водорода; оксисульфид La2O2S и алюминат LaAlO3 – как компоненты люминофоров; монотеллурид LaTe – в термоэлектрогенераторах с высоким кпд; гексаборид LaB6 – при изготовлении автоэмиссионных катодов; трифторид LaF3 – как материал мембран для фторид-селективных электродов; некоторые соединения Л. – как компоненты катализаторов в нефтехимии.