Реферат на тему лантан
Обновлено: 02.07.2024
Самое знаменательное в элементе лантане, несомненно, то, что он возглавляет шеренгуиз четырнадцати лантаноидов - элементов с черезвычайно сходными свойствами. Лантан и лантаноиды - всегда вместе: в минералах,в нашем представлении, в металле. На Всемирной выставке в Париже в 1900 году были впервыепродемонстрированы образцы некоторых чистых, как считалось, лантаноидов. Но можно не сомневаться, что в каждом образчике, независимо от ярлыка, присутствовали и лантан, и церий и неодим с празеодимом, и самые редкие излантаноидов-тулий, гольмий, лютеций. Самые редкие, если не считать "вышедшего"и воссозданного в ядерных реакциях элемента N61-прометия. Впрочем, будь у прометия стабильные изотопы, он тоже присутствовал бы в любом образце редкоземельного элемента.
Один из самых массовых и дешёвых редкоземельных продуктов остаётся мишметалл - "природный" сплав лантана и лантаноидов.
Лантан - это металл, обыкновенный по внешнему виду (серебристо-белый,покрытый сероватой окисной пленкой)и по физическим свойствам (температураплавления- 920, кипения- 3469 °C; по прочности, твердости, электропроводностии прочим характеристикам металл лантан всегда оказывается в серединетаблицы). Обыкновенен лантан и по химическим свойствам. В сухом воздухеон не изменяется: окислая пленка надежно защищает от окисления в массе.Но если воздух влажен (а в обычных земных условиях он влажен почти всегда),металлический лантан постепенно окисляется до гидроокиси. La(OH)3 -основание средней силы, что опять-таки характерно для металла- "середнячка".
По распространению в природе, по масштабам производства, по широтеиспользования лантан уступает своему ближайшему аналогу-церию. Родоначальник и вечно второй, таково положение лантана в его семействе. И когда редкоземельные элементы по совокупности свойств стали делить на две подгруппы, лантан был отнесён в подгруппу, название которой дали в честь церия. И открыт лантан был после церия, как примесь к церию, в минерале церите.
В 1803 году 24 -летний шведский химик Йенс Якоб Берцелиус вместе сосвоим учителем В. Хизингером обнаружил в этом минерале открытую Ю.Гадолином в 1794 году иттриевую "землю" и еще одну редкую землю, очень похожую на иттриевую. Ее назвали цериевой. В 1826 году К. Г. Мозандер - ученик, ассистент и один из близких друзей Берцелиуса - исследовал цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, помимо церия, содержится еще один, а может быть и не один, новый элемент. Но чтобы проверить это предположение, нужно было много церита. Доказать сложность цериевой земли Мозандеру удалось лишь в 1839 году.
Новый элемент, обнаруженный в церите, по предложению Берцелиусаназвали лантаном. Название с намеком: оно происходит от греческого словаlanuanein - скрываться, забываться - лантан, содержащийся в церите, успешноскрывался от химиков в течении 36 лет!
Металлический лантан, разумеется, далеко не чистый, впервые был
получен Мозандером при нагревании хлористого лантана с калием.
В наше время в промышленных масштабах получают лантан чистотойболее 99 %; преимущественно из монацита и бастнезита, как, впрочем, и церий,и все остальные элементы цериевой подгруппы.
Моцанит - тяжелый блестящий минерал, обычно желто-бурый, но иногдаи других цветов, поскольку постоянством состава он не отличается. Точнеевсего его состав описывает такая странная формула: (РЗЭ)РО4 : это значит, что монацит - фосфат редкоземельных элементов (РЗЭ). Обычно в моналите 50-68% окислов РЗЭ и 22 - 31,5 % P2 O5 . А еще в нем до 7 % двуокиси циркония, 10% (в среднем ) двуокиси тория и 0,1-0,3 % урана. Эти цифры со всей очевидностью показывают, почему в наше время тесно переплелись пути редкоземельной и атомной промышленности. Монацитовые россыпи распространены по берегам рек, озер и морей на всех континентах. В начале века (данные за 1909) 92 % мировой добычи редкоземельного сырья и прежде всего монацита приходилось на долю Бразилии. После 1950 г. в связи с развитием атомной промышленности гегемоном среди капиталистических стран в добычи и переработке редкоземельного сырья стали США.
Чтобы получить монацитовый концентрат чистотой 92 - 96 %, применяют комплекс гравитационных, магнитных и электростатических методов обогащения. В результате попутно получают ильменитовый, рутиловый, цирконовый и другие ценные концентраты.
Как и всякий минерал, монацит надо "вскрыть". Чаще всего монацитовыйконцентрат обрабатывают для этого концентрированной серной кислотой(широкое распространение приобрел также щелочной способ вскрытия монацита). Образующиеся сульфаты редкоземельных элементов и тория выщелачивают холодной водой. После того как они перейдут в раствор, в осадке остаются кремнезем и не отделившаяся на предыдущих стадиях часть циркона.
На следующей стадии отделяют короткоживущий мезоторий (радий - 228),а затем и сам торий - иногда вместе с церием, иногда по отдельности.
После того как выделен церий, в растворе остается больше всего лантана,который получают обычно в виде хлорида LaCl3 . Электролиз расплавленогохлорида дает лантан чистотой до 99.5 %. Еще более чистый лантан - 99.79 %и выше получают кальциетермическим способом. Такова классическая, традиционная технология.
Как видим, получение элементарного лантана - дело сложное.
Разделение лантаноидов - от празеодима до лютеция - требует еще больших затрат сил и средств, и времени, разумеется. Поэтому в последнее десятилетие химики и технологи многих стран мира стремились создать новые, более совершенные методы разделения этих элементов. Такие методы - экстракционные и ионообменные - были созданы и внедрены в промышленность. Уже в начале шестидесятых годов на установках, работающих по принципу ионного обмена,достигли 95 % - ного выхода редкоземельных продуктов чистотой до 99.9 %.
Вынести лантаноиды за пределы основной части таблицы первым предложил профессор Пражского университета Богуслав Францевич Браунер. Распутать "узел в системе" окончательно удалось только после того, как в основу менделеевской таблицы был положен новый, физическии более точный критерий - заряд атомного ядра. Тогда стало ясно, что между лантаном и танталом могут поместиться всего 15 элементов, причем последний должен быть аналогом циркония. Этот элемент - гафний - был открыт Д. Костером и Д. Хевеши в 1923 году. Последний (по атомным номерам) лантаноид - лютеций - был обнаружен раньше, в 1907 году.
Аномальные валентности лантаноидов исследовал и объяснил немецкий химик Вильгельм Клемм. По рентгеновским спектрам он определил основные параметры их кристаллов и атомные объемы. На кривой атомных объемов явно выражены максимумы (европий, иттербий) и менее резко - минимумы (церий, тербий). Празеодим и самарий тоже выпадают, хотя и не так сильно, из ряда, определяемого плавно ниспадающей кривой. Поэтому первый "тяготеет" к малообъёмным церию и тербию, а второй - к крупным европию и иттербию. Элементы с большими атомными объемами крепче удерживают электроны и потому бывают лишь трех- или даже двухвалентными. В "малообъемных" атомах, напротив, один из "внутренних" электронов заключён в оболочке недостаточно прочно - потому атомы церия, празеодима и тербия могут быть четырехвалентными.
В работах Клемма было найдено и физическое обоснование давно
сложившегося разделения лантаноидов на две подгруппы - цериевую и иттриевую. В первую входят лантан и лантаноиды от церия до гадолиния, во вторую-иттрий и лантаноиды от тербия до лютеция. Отличие между элементами двух этих групп - в знаке спинов у электронов, заполняющих главную для лантаноидов четвертую оболочку. Спины - собственные моменты количества движения электронов - у первых имеют один и тот же знак; у вторых же половина электронов имеет спины одного знака, а половина - другого.
Лантаноидным сжатием называют открытое немецким геохимиком В. Гольдшмитом закономерное уменьшение размеров трехвалентного иона редкоземельных элементов от лантана к лютецию. Казалось бы , все должно быть наоборот: в ядре атома церия на один протон больше, чем в ядре атома лантана; ядро празеодима больше, чем ядро церия и т. д. Соответственно растет и число электронов, вращающихся вокруг ядра. И если представить атом таким, как его обычно рисуют на схемах, - в виде маленького диска, окруженного вытянутыми орбитами невидимых электронов, орбитами разных размеров, то, очевидно, прибыль электронов должна была бы увеличить размеры атома в целом. Или, если отбросить наружные электроны, число которых может быть неодинаковым, такая же закономерность должна наблюдаться в размерах трехвалентных ионов лантана и его команды.
Радиус трехвалентного иона лантана равен 1,22 Å, а такого же иона лютеция - всего 0,99 Å. Все не по логике, а как раз наоборот. Однако до
физического смысла лантаноидного сжатия докопаться нетрудно и без квантовой механики, достаточно вспомнить основные законы электромагнетизма.
Заряд ядра и число электронов вокруг него растут параллельно. Сила притяжения между разноименными зарядами тоже растет: более тяжелое ядро сильнее притягивает электроны, укорачивает их орбиты. А поскольку в атомах лантаноидов наиболее насыщены электронами глубинные орбиты, электрическое притяжение оказывает еще более сильное действие.
Близость ионных радиусов и общность химических свойств - вот главные причины совместного присутствия лантаноидов в минералах.
Всего известно около 70 собственно редкоземельных минералов и еще около 200 минералов, в которые эти элементы входят как примеси. Это свидетельствует о том , что "редкие земли" вовсе не такие уж редкие; и это старинное общее название скандия, иттрия и лантана с лантаноидами - не более чем дань уважения к прошлому. Они не редки: церия в земле больше, чем свинца, а самые редкие из редкоземельных распространены в земной коре на много больше, чем ртуть. Все дело в рассеяности этих элементов и сложности отделения их один от другого.
Лантаноиды распространены в природе не одинакого. Элементы с четными атомными номерами встречаются значительно чаще, чем их не четные соседи. Это обстоятельство, конечно, сказывается на масштабах производства и ценах на редкоземельные металлы. Самые труднодоступные лантаноиды-тербий, тулий, лютеций.
( В честь самой большой из малых планет ).
В начале нынешнего века менделеевскую таблицу нередко сравнивали с солнечной системой, уподобляя элементы планетам. Лантаноидам же в этой аналогии отводилась роль астероидов. Церий назвали в честь Цереры - самого большого из астероидов. И этот элемент оказался самым "большим" из химических астероидов - самый распространенным, самым дешевым, самым важным(по крайней мере сегодня).
Между прочим, Мартин Клапрот, открывший цериевую землю почти одновременно со своими шведскими коллегами - В. Хизингером и Й.Я.Берцелиусом, возражал против названия "церий": если уж в честь Цереры, то "церерий". Берцелиус, однако, отстоял свое название, ссылаясь на трудности произношения того имени, которое предлагал новому элементу Клапрот.
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
Самое знаменательное в элементе лантане, несомненно, то, что он возглавляет шеренгу из четырнадцати лантаноидов - элементов с черезвычайно сходными свойствами. Лантан и лантаноиды - всегда вместе: в минералах, в нашем представлении, в металле. На Всемирной выставке в Париже в 1900 году были впервые продемонстрированы образцы некоторых чистых, как считалось, лантаноидов. Но можно не сомневаться, что в каждом образчике, независимо от ярлыка, присутствовали и лантан, и церий и неодим с празеодимом, и самые редкие из лантаноидов-тулий, гольмий, лютеций. Самые редкие, если не считать "вышедшего" и воссозданного в ядерных реакциях элемента N61-прометия. Впрочем, будь у прометия стабильные изотопы, он тоже присутствовал бы в любом образце редкоземельного элемента.
Один из самых массовых и дешёвых редкоземельных продуктов остаётся мишметалл - "природный" сплав лантана и лантаноидов. ЛАНТАН.
Лантан - это металл, обыкновенный по внешнему виду (серебристо-белый, покрытый сероватой окисной пленкой) и по физическим свойствам (температура плавления- 920, кипения- 3469 °C; по прочности, твердости, электропроводности и прочим характеристикам металл лантан всегда оказывается в середине таблицы). Обыкновенен лантан и по химическим свойствам. В сухом воздухе он не изменяется: окислая пленка надежно защищает от окисления в массе. Но если воздух влажен (а в обычных земных условиях он влажен почти всегда), металлический лантан постепенно окисляется до гидроокиси. La(OH)3 -основание средней силы, что опять-таки характерно для металла- "середнячка".
По распространению в природе, по масштабам производства, по широте использования лантан уступает своему ближайшему аналогу-церию. Родоначальник и вечно второй, таково положение лантана в его семействе. И когда редкоземельные элементы по совокупности свойств стали делить на две подгруппы, лантан был отнесён в подгруппу, название которой дали в честь церия. И открыт лантан был после церия, как примесь к церию, в минерале церите.
В 1803 году 24 -летний шведский химик Йенс Якоб Берцелиус вместе со своим учителем В. Хизингером обнаружил в этом минерале открытую Ю.Гадолином в 1794 году иттриевую "землю" и еще одну редкую землю, очень похожую на иттриевую. Ее назвали цериевой. В 1826 году К. Г. Мозандер - ученик, ассистент и один из близких друзей Берцелиуса - исследовал цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, помимо церия, содержится еще один, а может быть и не один, новый элемент. Но чтобы проверить это предположение, нужно было много церита. Доказать сложность цериевой земли Мозандеру удалось лишь в 1839 году.
Новый элемент, обнаруженный в церите, по предложению Берцелиуса назвали лантаном. Название с намеком: оно происходит от греческого слова lanuanein - скрываться, забываться - лантан, содержащийся в церите, успешно скрывался от химиков в течении 36 лет!
Металлический лантан, разумеется, далеко не чистый, впервые был
получен Мозандером при нагревании хлористого лантана с калием.
В наше время в промышленных масштабах получают лантан чистотой более 99 %; преимущественно из монацита и бастнезита, как, впрочем, и церий, и все остальные элементы цериевой подгруппы.
Моцанит - тяжелый блестящий минерал, обычно желто-бурый, но иногда и других цветов, поскольку
Лантан без лантаноидов
Что еще можно сказать о химических свойствах лантана? В кислороде при нагревании до 450°C он сгорает ярким пламенем (при этом выделяется довольно много тепла). Если же прокаливать его в атмосфере азота, образуется черный нитрид. В хлоре лантан загорается при комнатной температуре, а с бромом и иодом реагирует лишь при нагревании. Хорошо растворяется в минеральных кислотах, с растворами щелочей не реагирует. Во всех соединениях лантан проявляет валентность 3+. Словом, металл как металл – и по физическим свойствам, и по химическим.
Единственная, пожалуй, отличительная черта лантана – характер его взаимодействия с водородом. Реакция между ними начинается уже при комнатной температуре и идет с выделением тепла. Образуются гидриды переменного состава, поскольку одновременно лантан поглощает водород – тем интенсивнее, чем выше температура.
Так же взаимодействуют с водородом и лантаноиды. Один из них – церий – даже используют как газопоглотитель в электровакуумной промышленности и в металлургии.
В 1803 г. 24-летний шведский химик Йене Якоб Берцелиус вместе со своим учителем Хизингером исследовал минерал, известный теперь под названием церита. В этом минерале была обнаружена открытая Гадолином в 1794 г. иттриевая земля и еще одна редкая земля, очень похожая на иттриевую. Ее назвали цериевой. Почти одновременно с Берцелиусом цериевую землю открыл знаменитый немецкий химик Мартин Клапрот.
К работе с этим веществом Берцелиус вернулся через много лет, будучи уже именитым ученым. В 1826 г. Карл Мозандер – ученик, ассистент и один из близких друзей Берцелиуса – исследовал цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, помимо церия, содержится еще один, а может быть и не один, новый элемент. Но, чтобы проверить это предположение, нужно было много церита. Доказать сложность цериевой земли Мозандеру удалось лишь в 1839 г.
Интересно, что годом раньше неизвестный среди химиков студент Эрдманн нашел в Норвегии новый минерал и назвал его в честь своего учителя Мозандера – мозандеритом. Из этого минерала также были выделены две редкие земли – цериевая и новая.
Новый элемент, обнаруженный в церите и мозандерите, по предложению Берцелиуса назвали лантаном. Название с намеком: оно происходит от греческого лбнибнейн – скрываться, забываться. Лантан, содержащийся в церите, успешно скрывался от химиков в течение 36 лет!
Долгое время считали, что лантан двухвалентен, что он – аналог кальция и других щелочноземельных металлов, а его атомный вес равен 90. 94. В правильности этих цифр не сомневались до 1869 г. Менделеев же увидел, что во II группе периодической системы редкоземельным элементам нет места и поставил их в III группу, приписав лантану атомный вес 138. 139. Но правомерность такого перемещения еще надо было доказать. Менделеев предпринял исследование теплоемкости лантана. Полученная им величина прямо указывала на то, что этот элемент должен быть трехвалентным.
Металлический лантан, разумеется, далеко не чистый, впервые был получен Мозандером при нагревании хлористого лантана с калием.
В наше время в промышленных масштабах получают лантан чистотой более 99%. Проследим, как это делается, но прежде познакомимся с главными минералами лантана и первыми стадиями сложнейшего процесса разделения редкоземельных элементов.
Уже упоминалось, что в минералах лантан и лантаноиды неизменно сопутствуют друг другу. Есть минералы селективные, в которых доля того или иного редкоземельного элемента больше, чем обычно. Но нет минералов чисто лантановых или чисто цериевых, не говоря уже о других лантаноидах. Примером селективного лантанового минерала может служить давидит, в котором до 8,3% La 2 O 3 и лишь 1,3% окиси церия. Но получают лантан преимущественно из монацита и бастнезита, как, впрочем, и церий, и все остальные элементы цериевой подгруппы.
Монацит – тяжелый блестящий минерал, обычно желто-бурый, но иногда и других цветов, поскольку постоянством состава он не отличается. Точнее всего его состав описывает такая странная формула: (РЗЭ)PO 4 . Она означает, что монацит – фосфат редкоземельных элементов (РЗЭ). Обычно в монаците 50. 68% окислов РЗЭ и 22. 31,5% P 2 O 5 . А еще в нем до 7% двуокиси циркония, 10% (в среднем) двуокиси тория и 0,1. 0,3% урана. Эти цифры со всей очевидностью, показывают, почему так тесно переплелись пути редкоземельной и атомной промышленности.
Смешанный металл редких земель – мишметалл – и смесь их окислов начали применять в конце прошлого века, а в начале нынешнего в связи с ними был продемонстрирован выдающийся образец международного воровства. Немецкие суда, доставлявшие грузы в Бразилию, собираясь в обратный путь, заполняли трюмы песком с пляжей Атлантического побережья этой страны, причем из определенных мест. Капитаны заявляли, что песок – это просто балласт, необходимый для большей устойчивости судна. В действительности же они, выполняя заказы германских промышленников, крали ценное минеральное сырье – прибрежные пески штата Эспириту-Санту, богатые монацитом.
Монацитовые россыпи распространены по берегам рек, озер и морей на всех континентах. В начале века (данные за 1909 г.) 92% мировой добычи редкоземельного сырья, и прежде всего монацита, приходилось на долю Бразилии. Спустя десять лет центр тяжести переместился на тысячи километров к востоку (или к западу, смотря как считать) – в Индию. После 1950 г. в связи с развитием атомной промышленности гегемоном среди капиталистических стран в добыче и переработке редкоземельного сырья стали Соединенные Штаты.
Разумеется, нашей стране и другим странам социалистического содружества пришлось развивать свою редкоземельную промышленность, изыскивать свои сырьевые ресурсы.
Проследим же в общих чертах путь от монацитового песка до лантана.
Хотя песок и называют монацитовым, монацита в нем немного – доли процента. К примеру, в известных монацитовых россыпях Айдахо (США) тонна песка содержит лишь 330 г монацита. Поэтому прежде всего получают монацитовый концентрат.
Первая стадия концентрирования происходит уже на драге. Плотность монацита 4,9. 5,3, а обычного песка – в среднем 2,7 г/см 3 . При такой разнице в весе гравитационное разделение не представляет особого труда. Но, кроме монацита, в тех же песках есть другие тяжелые минералы. Поэтому, чтобы получить монацитовый концентрат чистотой 92. 96%, применяют комплекс гравитационных, магнитных и электростатических методов обогащения. В результате попутно получают ильменитовый, рутиловый, цирконовый и другие ценные концентраты.
После того как выделен церий, в растворе больше всего лантана (в виде нитрата La(NO 3 ) 3 , так как на одной из промежуточных стадий серная кислота была заменена азотной, чтобы облегчить дальнейшее разделение). Из этого раствора и получают лантан, добавляя аммиак, нитраты аммония и кадмия. В присутствии Cd(NO 3 ) 2 разделение более полно. С помощью этих веществ все лантаноиды переходят в осадок, в фильтрате же остаются лишь кадмий и лантан. Кадмий осаждают сероводородом, отделяют осадок, а раствор нитрата лантана еще несколько раз очищают дробной кристаллизацией от примесей лантаноидов.
В конечном счете обычно получают хлорид лантана LaCl 3 . Электролиз расплавленного хлорида дает лантан чистотой до 99,5%. Еще более чистый лантан (99,79% и выше) получают кальциетермическим способом. Такова классическая традиционная технология.
Как видим, получение элементарного лантана – дело сложное.
Разделение лантаноидов – от празеодима до лютеция – требует еще больших затрат сил и средств, и времени, разумеется. Поэтому в последние десятилетия химики и технологи многих стран мира стремились создать новые, более совершенные методы разделения этих элементов. Такие методы – экстракционные и ионообменные – были созданы и внедрены в промышленность. Уже в начале 60-х годов на установках, работающих по принципу ионного обмена, достигли 95%-го выхода редкоземельных продуктов чистотой до 99,9%.
Похожие страницы:
Влияние легирующих элементов на механические и химические свойства стали
. так и разнообразных физических и химических свойств (магнитных, электрических, жаропрочности, . лантана до европия, а к иттриевой – от гадолиния до люцетия. В химическом . -химические свойства РЗМ приведены в таблице 1. Таблица 1 Физико-химические свойства .
Краткое описание химических элементов
. периодическую систему элементов для предсказания химических свойств еще не открытых элементов - . получила старое название "лантана", другая, близкий по свойствам близнец лантаны, "дидимия" (от . того, ка Мозандер выделил из лантаны землю дидимию, считалось, что .
Термодинамика растворов неметаллов в металлических расплавах
. степени связан с изучением физико-химических свойств металлических расплавов. Кроме металлургии . же время добавки иттрия и лантана в значительной степени снижают термодинамическую . В.П. Влияние малых добавок лантана на термодинамические характеристики трития .
Редкоземельные металлы и их полуторные оксиды
. участвовать также f-электроны, однако близкие химические свойства РЗЭ определяются главным образом внешними . А соответственно. При переходе от окиси лантана к оксидам редкоземельных элементов с меньшими ионными .
Проблемы водоснабжения России
. свойства связи, химические свойства соединений, энергетические свойства ионов, гравитационные и радиоактивные свойства атомов, валентности и ионные радиусы химических . 5,0 см3 раствора азотно-кислого лантана. Растворы перемешивают, доводят дистиллированной .
Мягкий, ковкий, вязкий металл серебристо-белого цвета
Лантан / Lanthanum (La), 57
1,10 (шкала Полинга)
Ланта́н — элемент побочной подгруппы третьей группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 57. Обозначается символом La (лат. Lanthanum ). Простое вещество лантан (CAS-номер: 7439-91-0) — металл серебристо-белого цвета. Существует в трёх кристаллических модификациях: α-La с гексагональной решёткой, β-La с кубической решёткой типа меди, γ-La с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe, температуры переходов α↔β 277 °C и β↔γ 861 °C [1] .
Содержание
История
Лантан, как химический элемент, не удавалось открыть на протяжении 36 лет. В 1803 г. 24-летний шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус исследовал минерал, известный теперь под названием церита. В этом минерале была обнаружена иттриевая земля и ещё одна редкая земля, очень похожая на иттриевую. Её назвали цериевой. В 1826 г. Карл Мозандер исследовал цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, помимо церия, содержится ещё один новый элемент. Доказать сложность цериевой земли Мозандеру удалось лишь в 1839 г. Он сумел выделить новый элемент, когда в его распоряжении оказалось большее количество церита.
Происхождение названия
Нахождение в природе
Содержание в земной коре порядка 18 — 30 г/т, в воде океанов 0,012 мкг/л [2] .
Месторождения
Получение
Получение лантана связано с разделением исходного сырья на фракции. Лантан концентрируется вместе с церием, празеодимом и неодимом. Сначала из смеси отделяют церий, затем оставшиеся элементы разделяют экстракцией.
Стоимость
Цены на металлический лантан чистотой 99-99,9 составляют около 2 — 4 долл за 1 г.
Применение
Производство стекла
Оксид лантана (от 5 до 40 %) применяется для варки оптического стекла (лантановое стекло), для изготовления линз и призм используемых в кино и фотоаппаратуре, а также для астрономических целей.
Производство керамических электронагревателей
Хромит лантана, легированный кальцием, стронцием, магнием, используется для производства высокотемпературных печных нагревателей (температура плавления ― 2453 °C, раб.темп. — около 1780 градусов в атмосфере кислорода). С ростом температуры электрическое сопротивление хромита лантана резко уменьшается. Коэффициент термического расширения хромита лантана очень низкий и это предопределяет долговечность электронагревателей.
Высокотемпературная сверхпроводимость
Оксид лантана применяется для синтеза высокотемпературных сверхпроводников на основе оксидов лантана, иттрия, бария, стронция, меди и др.
Металлотермия
Изредка лантан применяют в металлотермии для восстановления редких элементов.
Специальные покрытия стекла
На основе соединений лантана производятся покрытия для оконного стекла позволяющие понижать температуру в помещении на 5-7 градусов.
Термоэлектрические материалы
Монотеллурид лантана имеет очень высокую термо-э.д.с (834 мкВ/К) и применяется в термоэлектрогенераторах с высоким кпд.
Производство металлогидридных накопителей водорода
Лантан-никелевый гидрид широко употребляется как емкий аккумулятор водорода (металлогидридное хранение водорода) для автомобилей.
Ядерная энергетика
Важное значение металлический лантан высокой чистоты имеет в атомной промышленности, и конкретно, в технологии переработки ядерного топлива с целью извлечения плутония. В расплавленный металлический уран, имеющий в качестве примеси металлический плутоний, добавляют расплавленный лантан. Расплавленный лантан полностью извлекает изотопы плутония из урана и всплывает над ним, не смешиваясь с ураном. Полученный сплав сливают и перерабатывают методами химической технологии.
На текущий момент данный способ не используется. Последний плутониевый (промышленный) реактор был закрыт в Железногорске в 2010—2011 гг. Для извлечения плутония использовался экстракционный передел.
Электроника
В последние годы [когда?] в значительной степени возрос интерес к молибдату лантана, обладающему высокой проводимостью.
Электронная микроскопия
Применение катодов из LaB6 (Гексаборид лантана) в электронных микроскопах позволило повысить разрешающую способность за счёт увеличения плотности тока в 6 раз и одновременно увеличить ресурс катода в 5 раз (до 500 часов) по сравнению с вольфрамовыми катодами.
Химические источники тока
Весьма значительный интерес промышленности и электроники вызывают производство и исследования в области аккумуляторов с твёрдым электролитом. В этой области очень большое значение приобрёл фторид лантана в качестве электролита и с металлическим лантаном в качестве анода, катодом обычно является фторид висмута, свинца или меди. Привлекательная сторона таких источников тока — это очень высокая удельная энергоёмкость по объёму (3000 Вт·ч/дм³, практически достигнутая — 1500—2300 Вт·ч/дм³), длительный срок сохранности энергии, прочность, долговечность; в этой связи многие ведущие специалисты [кто?] видят в них альтернативу любым другим видам аккумуляторов.
Биологическая роль
В середине 30-х годов советский ученый А. А. Дробков исследовал влияние редкоземельных металлов на разные растения. Он экспериментировал с горохом, репой и другими культурами, вводил редкоземельные металлы вместе с бором, марганцем или без них. Результаты опытов говорили, что редкоземельные металлы нужны для нормального развития растений… Но прошла четверть века, прежде чем эти элементы стали относительно доступны. Окончательный ответ на вопрос о биологической роли лантана предстоит ещё дать. [источник не указан 307 дней]
В медицине карбонат лантана используется при гиперфосфатемии как препарат, препятствующий всасыванию фосфатов из пищи.
Изотопы
В природе лантан встречается в виде смеси двух изотопов: стабильного 139 La и радиоактивного 138 La (период полураспада 2·10 11 лет). Доля наиболее распространённого изотопа 139 La в смеси составляет 99,911 % [3] . Искусственно получены 39 неустойчивых изотопов с массовыми числами 117—155 и 12 ядерных изомеров лантана [4] [5] . Наиболее устойчивым из них является лантан-137 с периодом полураспада около 60 тыс. лет. Остальные изотопы имеют периоды полураспада от нескольких миллисекунд до нескольких часов.
См. также
-
— сплав лантана с другими редкоземельными элементами.
Примечания
Ссылки
- Химические элементы
- Соединения лантана
- Лантаноиды
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Лантан" в других словарях:
ЛАНТАН — (лат., от греч. lanthano быть скрытым, спрятанным). Металл, открытый в 1840 г. Мозандером в церите. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ЛАНТАН лат., от греч. lanthano, быть скрытым, спрятанным. Металл,… … Словарь иностранных слов русского языка
ЛАНТАН — (лат. Lanthanum) La, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 57, атомная масса 138,9055, относится к редкоземельным элементам. Назван от греческого lanthano скрываюсь, в связи с трудностями получения. Металл. Плотность… … Большой Энциклопедический словарь
ЛАНТАН — (символ La), серебристо белый металлический элемент группы ЛАНТАНИДЛОВ, впервые обнаружен в 1839 г. Основные руды, в которых он содержится, это монациты и бастнезиты. Мягкий, ковкий и вязкий, лантан применяется как КАТАЛИЗАТОР при КРЕКИНГЕ… … Научно-технический энциклопедический словарь
ЛАНТАН — (Lanthanum), La, химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 57, атомная масса 138,9055; относится к редкоземельным элементам; металл. Открыт шведским химиком К. Мосандером в 1839 … Современная энциклопедия
Лантан — La (от греч. lanthano скрываюсь * a. lanthanum; н. Lanthan; ф. lanthane; и. lantano), хим. элемент III группы периодич. системы Менделеева, относится к редкоземельным элементам, ат. н. 57, ат. м. 138,9. Природный Л. состоит из двух… … Геологическая энциклопедия
ЛАНТАН — (Lanthanum), La, хим. элемент III группы периодич. системы элементов, ат. номер 57, ат. масса 138,9055, относится к редкоземельным элементам. Природный Л. состоит из смеси стабильного 139La (99,911%) и слаборадиоактивного 138La распад и К захват … Физическая энциклопедия
лантан — сущ., кол во синонимов: 2 • металл (86) • элемент (159) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
Лантан — (хим.) один из металлов церитовой группы , по способунахождения в природе; по химическим отношениям, по способностиобразовать La2H3 его должно отнести к более основной подгруппе 3 йгруппы периодической системы (La=138,2, Б. Браунер),… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона
лантанід — іменник чоловічого роду … Орфографічний словник української мови
ЛАНТАН — хим. элемент, символ La (лат. Lanthanum), ат. н. 57, ат. м. 138,90; ковкий и тягучий серебристо белый металл, плотность 6170 кг/м3, tпл = 920°С. Л. применяют в производстве оптических стёкол, как лазерные материалы, в керамических… … Большая политехническая энциклопедия
Читайте также: