Лантан это редкоземельный металл обозначаемый La, является химическим элементом, присутствующим в группе 3 современной периодической таблицы.
Известно, что он является прототипом лантаноидного ряда элементов периодической таблицы.
Лантан-ковкий и пластичный металл серебристо-белого цвета. Он достаточно мягкий, что его можно даже легко разрезать ножом.
Известно, что лантан является вторым наиболее реактивным редкоземельным металлом, первым из которых является европий.
(Lanthanum; — скрываюсь, остаюсь незамеченным), La — химический элемент 3-й группы (устаревшая классификация: III В группы) периодической системы элементов.
Атомный номер 57, атомный номер 138,055. Серебристо-белый металл. В соединениях проявляет степень окисления + 3.
Лантан открыл в 1839 швед, химик К. Мозандер, доказавший неоднородность открытой ранее «цериевой земли».
Электронная конфигурация лантана [Xe] 5d16s2.
Лантан это тип химического элемента, обозначаемого символом La. Атомный номер лантана 57.
Это пластичный и мягкий серебристо-белый металл, который медленно тускнеет при воздействии воздуха.
Лантан выступает в качестве эпонима серии лантаноидов, которая представляет собой группу из 15 элементов.
Похожих друг на друга, начиная с лантана и заканчивая лютецием в современной периодической таблице.
Лежит первым в группе и, следовательно, является прототипом.
Традиционно считается одним из редкоземельных металлов. Он обладает степенью окисления +3.
Этот элемент не играет никакой биологической роли, когда речь идет о людях, но он важен для нескольких видов бактерий.
Он не токсичен для человека, но обладает антимикробной активностью.
Основной проблемой, связанной с элементом лантана, является его утилизация промышленностью.
Промышленные отходы сбрасываются непосредственно в водоемы, в основном из нефтяной промышленности.
По распространенности лантан занимает среди редкоземельных элементов третье место после церия и неодима. Содержание в земной коре 1,8 х 10-3 %.
Остальные элементы цериевой подгруппы получают преим. из минералов монацита и бастнезита.
В монаците содержится 17% La2О3, в бастнезите 24% La2О3.
Кристаллическая решетка лантана при комнатной т-ре гексагональная плотноупакованная (типа альфа-лантан) с периодами а = 3,770 ± 0,002А, с =12,159 ± 0,008А и плотностью 6,162 г/см3.
Имеет три аллотропические модификации. Т-ры превращений:
Бета-лантан имеет гранецентрированную кубическую решетку с периодом а = 5,304 ± 0,003А и плотностью 6,190 г/см3.
Гамма-лантан — объемноцентрированную кубическую решетку с периодом а = 4,26 ± 0,01 А и плотностью 5,97 г/см3.
Т-ра плавления 920 ± 5° С; т-ра кипения 3470° С. Теплота плавления 1,6 ккал/г-атом; теплота испарения 93,8 ± 0,9 ккал/г-атом.
Атомная теплоемкость (кал/г-тервале т-р 0—310° С) сp = 6,27 +4- 2,6 • 10 г.
Коэфф. теплопроводности альфа-лантана (в интервале т-р 25—30° С) 0,033 ± 0,003 кал/см x сек • град.
Коэфф. термического расширения альфа-лантана 4,9 X 10-6 (т-ра 25° С), бета-лантана 9,6 • 10-6 (среднее значение в интервале т-р 325 — 775° С).
Удельное электрическое сопротивление (ом • см):
Альфа-лантана 56,8 • 10 (т-ра 25° С).
Бета-лантана 98 • 10-6 (т-ра 560° С).
Гамма-лантана 126 х10-6 (т-ра 890° С). Температурный коэфф. электр. сопротивления альфа-лантана (т-ра 0° С) 2,18 х10 град .
Т-ра перехода в сверхпроводящее состояние альфа-лантана 4,90 ± 10 К, бета-лантана 5,85 ± 0,11 К.
Работа выхода электронов 3,3 эв.
Металл парамагнитен. Поперечное сечение поглощения тепловых нейтронов атомом изотопа 139La составляет 9 барн.
При комнатной т-ре модуль норм, упругости 3915, по другим данным 7031— 7734 кгс/мм2; модуль сдвига 1518 кгс/мм2; коэфф. Пуассона 0,288.
У литого образца (т-ра 20° С) предел текучести 12,8 кгс/мм2; предел прочности 13,3 кгс/мм2; относительное удлинение 8%.
Он имеет тенденцию наносить серьезный ущерб как растениям, так и животным и расстройствам нервной системы среди нас, людей.
Твердость по Виккерсу (т-ра 20° С): литого 50, отожженного 37, кованого 120—178 кгс/мм2.
При комнатной т-ре достаточно чистый лантан поддается ковке и прессованию, но не обладает достаточной вязкостью.
Возможно изготовление листов из чистого металла ковкой при комнатной т-ре.
Лантан как и другие редкоземельные металлы, обладает большой химической активностью.
В сухом воздухе покрывается окисной пленкой голубоватого цвета, предохраняющей металл от дальнейшего окисления.
Во влажном воздухе постепенно превращается в гидрат окиси белого цвета.
При т-ре 450° С в среде кислорода воспламеняется. С азотом в раскаленном состоянии образует нитрид белого цвета.
При т-ре 240° С в среде водорода образует гидрид черного цвета, однако поглощение водорода металлом происходит и при комнатной т-ре.
Лантан образует также весьма прочные галогениды, сульфиды, реагирует с большинством др. хим. элементов.
Легко растворяется в соляной, серной и азотной к-тах. Соли лантана белого цвета.
Сплавляется со многими металлами. Плавку ведут в инертной среде или в вакууме.
Соединение лантана имеет тенденцию окисляться в присутствии воздуха при комнатной температуре и образует La2O3.
Он имеет тенденцию медленно реагировать с водой и быстрее растворяется в разбавленных кислотах, за исключением плавиковой кислоты, HF.
Это связано с образованием защитного слоя фторида, LаF3 на поверхности металла.
Функции лантана в питании людей или животных неизвестны. Поскольку он настолько реакционноспособен, он считается умеренно токсичным.
Карбонат лантана используется для снижения уровня фосфата в крови у пациентов с заболеванием почек.
Природная смесь состоит из стабильного 139La (99,911%) и радиоактивного 138La(0,089%) изотопов.
Изотоп 138La распадается путем К-захвата с периодом полураспада 1 • 1011 лет.
Изотоп 139La образуется при делении урана (6,3% массы всех осколков) и является «реакторным ядом».
Получены радиоактивные изотопы с массовыми числами 127La —137La и 140La — 144La. Макс. период полураспада (6 • 104 лет) — у изотопа 137La.
Металлический лантан чистотой до 99,48% получают электролитическим способом.
В пром-сти наиболее широко распространен электролиз безводного хлорида в расплаве.
Поскольку имеет отрицательное значение стандартных электронных потенциалов, получают его электролизом расплавленных хлоридов или нитратов.
А для понижения температур плавления добавляют соли других металлов.
Помимо электролиза его получают восстанавливая при высоких температурах из их хлоридов или фторидов наиболее активными металлами (калием и кальцием):
LaCl3 + 3K = La + 3KCl
Металл поставляют в виде слитков трапецоидальной или круглой формы массой 2—5 кг.
Встречается в виде устойчивого изотоп 89 La ( 99,91% ). В литосфере содержится лантана 2 ⋅ 10⁻⁴ в.
Встречаются минералы достаточно богатые этим элементом, однако эти минералы настолько рассеяны.
Что переработка связана с концентрированием (отделением больших количеств пустой породы), что связано с большими энергозатратами.
Лантан — серебристо — белый металл, существующий в двух кристаллических видоизменениях с различными типами и параметрами решеток.
В химических реакциях атом иттрия теряет по три электрона и ведёт себя как сильный восстановитель .
При обычных температурах поверхность его окисляется кислородом с образованием защитных плёнок . Но при нагревании в кислороде горит и образуются оксиды La2O3.
Другие окислители (фтор, хлор, бром, йод, сера, азот, водород) также взаимодействуют с лантаном при нагревании (получаются галиды, сульфиды, нитриды, гидриды).
С водой лантан взаимодействует медленно, образующиеся при этом гидроксиды покрывают его защитной плёнкой:
2La + 6H2O = 2La( OH )3↓ + 3H2↑
Из кислот лантан легко вытесняет водород:
2La + 3H2SO4 = La2(SO4)3 + 3H2↑
и растворяется в кислотах.
Лантан в изобилии встречается в окружающей среде.
Проявляет степень окисления +3 , их ионы имеют на внешнем уровне по 8 электронов, большой заряд этих ионов Э³⁺ обусловливается склонность скандия к комплексообразованию.
Его оксиды отвечают формуле La2O3 , бесцветны , тугоплавки , получаются разложением нитратов:
4La(NO3)3 = 2LaO3 + 12NO2↑ + 3O2↑
Он обладает основным характером , энергично реагировать с водой , образуя гидроксиды:
La2O3 + 3H2O = 2La(OH)3
Он мало растворим в воде, но легко растворяется в кислотах, гидроксид скандия La(OH)3 проявляет признаки амфотерности.
Соли лантана из воды кристаллизуются в виде аквасоединений. Хлориды, нитраты и ацетаты растворимы в воде и гидролизуются в незначительной степени.
Мало растворимые в воде фториды, карбонаты и оксалаты лантана переходят в раствор под действием избытка осадителя с образованием комплексных соединений.
Положительные ионы лантана имеют координационные числа от 3 до 6.
Важнейшие лиганды в комплексе металла:
Ион лантана La³⁺ образует с фторид — ионами комплексные соединения :
KF + LaF3 = K[LaYF4]
3KF + LaF3 = K3[LaF6]
Лантановый мишметалл применяют для улучшения св-в коррозионностойкой, быстрорежущей и жаропрочной стали.
Кроме того, служит компонентом алюминиевых и др. легких сплавов.
Окись входит в состав керамических глазурей, оптического стекла, используется в реагентах, утяжеляющих натуральный и искусственный шелк.
Изотоп 140La (с периодом полураспада 40,22 ч) — радиоактивный индикатор при изучении процессов разделения лантана и лантаноидов.
Оксид иттрия (III) La2O3 добавляют к оптическому стеклу для повышения показателя преломления.
Присадка лантана к сталям, чугуну и сплавам цветных металлов повышает их устойчивость к коррозии и жаростойкость, улучшает механические свойства.
Применения актиния ограничено тем, что он опасен из за альфа излучений, а все соединения его ядовиты.
Каковы эффекты лантана на человека?
Лантан имеет тенденцию обладать относительно более низкими и умеренными уровнями токсичности, но с ним следует обращаться с особой осторожностью.
При введении растворов лантана они вызывают гипергликемию, печеночные изменения, снижение кровяного давления и дегенерацию селезенки.
Поскольку ион La3 ⁺ очень похож на ион Ca2 ⁺ по своим размерам, он часто используется в виде прослеживаемых заменителей в нескольких медицинских исследованиях.
Как и любые другие лантаноиды, лантан также оказывает влияние на метаболизм человека, повышает риск свертывания крови, снижает кровяное давление, уровень холестерина и аппетит.
Когда соединение лантана вводится в мозг человека, оно имеет тенденцию действовать в форме болеутоляющего средства, которое очень похоже на опиаты и морфин.
Для чего используется лантан?
Металл лантана в частности не имеет такого коммерческого использования. Однако сплавы лантана имеют большое разнообразие применений.
Савицкий Е. М. [и др.]. Сплавы редкоземельных металлов. М., 1962; Филянд М. А., Семенова Е. И. Свойства редких элементов (Справочник). М.