Lanthanum

Lanthanum
←  Barium | Cerium  →
57 La

es
Periodisk system af grundstoffer57la _
Udseende af et simpelt stof
Prøve af lanthan i en ampul
Atom egenskaber
Navn, symbol, nummer Lanthanum / Lanthanum (La), 57
Gruppe , punktum , blok 3 (forældet 3), 6,
f-element
Atommasse
( molær masse )
138.90547(7) [1]  a. e. m.  ( g / mol )
Elektronisk konfiguration [Xe] 5d 1 6s 2
Atomradius 187 kl
Kemiske egenskaber
kovalent radius 169  kl
Ion radius 101.(+3e)  18.00
Elektronegativitet 1.10 (Pauling-skala)
Elektrodepotentiale La←La 3+ -2,38V
Oxidationstilstande 0, +3
Ioniseringsenergi
(første elektron)
541,1(5,61)  kJ / mol  ( eV )
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof
Tæthed ( i.a. ) 6,162-6,18 (alfa-modifikation) g/cm³
Smeltetemperatur 1193K _
Kogetemperatur 3447-3469 K
Oud. fusionsvarme 8,5 kJ/mol
Oud. fordampningsvarme 402 kJ/mol
Molær varmekapacitet 27,11 [2]  J/(K mol)
Molært volumen 22,5  cm³ / mol
Krystalgitteret af et simpelt stof
Gitterstruktur Sekskantet
Gitterparametre a=3,772 c=12,14  Å
c / a -forhold 3.22
Debye temperatur 132K  _
Andre egenskaber
Varmeledningsevne (300 K) 13,4 W/(m K)
CAS nummer 7439-91-0
57 Lanthanum
La138,9055
5d1 6s2 _ _

Lanthanum ( kemisk symbol - La , fra lat.  Lanthanum ) - et kemisk grundstof af den 3. gruppe (ifølge den forældede klassifikation - en sideundergruppe af den tredje gruppe, IIIB) i den sjette periode af det periodiske system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 57.

Leder " Lanthanoid "-familien.

Det simple stof lanthan er et skinnende , sølvhvidt sjældent jordmetal .

Historie

Lanthanum som kemisk grundstof kunne ikke opdages i 36 år. I 1803 undersøgte den 24-årige svenske kemiker Jöns Jakob Berzelius mineralet nu kendt som cerit . Yttriumjord og en anden sjælden jordart, meget lig yttrium, blev fundet i dette mineral. De kaldte det cerium. I 1826 undersøgte Carl Mosander ceriumjord og konkluderede, at den er heterogen, at den udover cerium indeholder endnu et nyt grundstof. Det lykkedes Mosander at bevise kompleksiteten af ​​ceriumjorden først i 1839. Det lykkedes ham at isolere et nyt grundstof, da han havde en større mængde cerit til sin rådighed.

Navnets oprindelse

Det nye grundstof fundet i cerit og mosanderit fik navnet lanthan efter forslag fra Berzelius. Det blev givet til ære for historien om dets opdagelse og kommer fra andre græske. λανθάνω  - "Jeg gemmer mig", "gemmer mig".

At være i naturen

Lanthanum er sammen med cerium og neodym et af de mest almindelige sjældne jordarters grundstoffer. Indholdet af lanthan i jordskorpen er omkring 2,9·10 −3 vægtprocent, i havvand - omkring 2,9·10 −6 mg/l [2] [3] . De vigtigste industrielle mineraler i lanthan er monazit , bastnäsit , apatit og loparit . Disse mineraler omfatter også andre sjældne jordarters grundstoffer [2] .

Fysiske egenskaber

Den komplette elektroniske konfiguration af lanthanatomet er: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 6 5s 2 4d 10 5p 6 6s 2 4f 0 5d 1

Lanthanum er et blødt, duktilt , skinnende , sølvhvidt metal, der er formbart og formbart i sin rene tilstand. Svagt paramagnetisk . Krystalstrukturen er tætpakket af den tætteste sekskantede pakning [4] .

Det eksisterer i tre krystallinske modifikationer: α-La med et sekskantet gitter (a=0,3772 nm , c=1,2144 nm, z=4, rumgruppe Р6 3 /тс) [2] , β-La med et kubisk gitter som kobber ( a=0,5296 nm, z=4, rumgruppe Fm3m), γ-La med et kubisk kropscentreret gitter af α-Fe-typen (a=0,426 nm, z=2, rumgruppe Im3m, stabil op til 920 °C ) overgangstemperaturer α↔β 277 °C og β↔γ 861 °C [2] . DH° af polymorfe overgange: α:β - 0,36 kJ/mol, β:γ - 3,12 kJ/ mol [2] . Ved overgang fra en modifikation til en anden ændres tætheden af ​​lanthan: α-La har en densitet på 6,162-6,18 g/cm 3 [4] , β-La - 6,19 g/cm 3 , γ-La - 5,97 g /cm 3 3 se 3 [2] .

Med nogle metaller, for eksempel zink , magnesium , calcium , thallium , tin , bly , nikkel , kobolt , mangan , kviksølv , sølv , aluminium , kobber , cadmium osv. danner lanthanmetal legeringer . Med jern danner lanthan en pyrofor legering [4] .

Kemiske egenskaber

Med hensyn til dets kemiske egenskaber minder lanthan mest om de 14 grundstoffer, der følger efter det, hvorfor de kaldes lanthanider . Metallisk lanthan har en høj kemisk aktivitet [2] .

Grundlæggende forbindelser

Mineraler

Henter

At opnå lanthan er forbundet med adskillelsen af ​​råmaterialet i fraktioner. Lanthanum er koncentreret sammen med cerium, praseodym og neodym . Først adskilles cerium fra blandingen, derefter adskilles de resterende elementer ved ekstraktion.

Ansøgning

Biologisk rolle

I 1930'erne undersøgte den sovjetiske videnskabsmand A. A. Drobkov effekten af ​​sjældne jordarters metaller på dyrkede planter. Han udførte eksperimenter med ærter , majroer og andre planter, hvor han introducerede sjældne jordarters elementer (REE) i jorden med eller uden bor , mangan . Eksperimentelle resultater viste, at sjældne jordarters grundstoffer, herunder lanthan, forbedrer plantevæksten [27] [41] [42] . Imidlertid fører brugen af ​​mikrogødning baseret på lanthan og andre sjældne jordarters grundstoffer til modsatte resultater for forskellige arter og endda sorter af den samme type dyrkede planter [43] . I Kina, som er verdens førende producent af sjældne jordarters grundstoffer, er sådanne mikrogødninger meget brugt i landbruget [43] [44] .

Lanthanumioner er i stand til at øge amplituden af ​​GABA - aktiverede signaler på pyramidale neuroner CA1 -genet noteret i hippocampus i hjernen [45] Indhentning af disse data gjorde det muligt at sammenligne følsomheden af ​​GABAA - receptorer i pyramidale neuroner med lignende receptorer i andre celler med hensyn til modtagelighed for GABA og lanthan-ioner [45] .

Isotoper

I naturen forekommer lanthan som en blanding af to isotoper : stabil 139 La og radioaktiv 138 La ( halveringstid 1,02⋅10 11 år). Andelen af ​​den mere almindelige isotop 139 La i den naturlige blanding er 99,911% [16] . 39 ustabile isotoper med massetal 117-155 og 12 nukleare isomerer af lanthan er blevet kunstigt opnået [46] [47] . Den længstlevende af dem er lanthan-137 med en halveringstid på omkring 60 tusind år. De resterende isotoper har halveringstider, der spænder fra et par millisekunder til flere timer.

Forholdsregler

Lanthanum tilhører moderat giftige stoffer. Lanthanmetalstøv, såvel som små partikler af dets forbindelser, kan irritere de øvre luftveje, hvis de indtages, og også forårsage pneumokoniose [48] [49] .

Se også

Noter

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang-Kun Zhu. Grundstoffernes atomvægte 2011 (IUPAC Technical Report  )  // Pure and Applied Chemistry . - 2013. - Bd. 85 , nr. 5 . - S. 1047-1078 . - doi : 10.1351/PAC-REP-13-03-02 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 Chemical Encyclopedia: in 5 bind / Red.: Knunyants I. L. (chefredaktør). - Moskva: Soviet Encyclopedia, 1990. - T. 2. - S. 577. - 671 s. — 100.000 eksemplarer.
  3. JP Riley og Skirrow G. Chemical Oceanography V.I, 1965
  4. 1 2 3 Ripan R., Chetyanu I. Uorganisk kemi. Kemi af metaller. - M . : Mir, 1972. - T. 2. - 871 s.
  5. 1 2 3 Grundstoffernes kemiske reaktioner  . WebElements. Hentet 16. juli 2013. Arkiveret fra originalen 22. oktober 2021.
  6. Bastnezit // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
  7. Gadolinit  . _ mindat.org database. Hentet 21. juli 2013. Arkiveret fra originalen 19. august 2013.
  8. Gadolinite // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
  9. Lantan // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
  10. Allanit  . _ Orthite i mineralgalleriet. Hentet 21. juli 2013. Arkiveret fra originalen 25. juli 2013.
  11. Allanit  . _ mindat.org database. Hentet 21. juli 2013. Arkiveret fra originalen 25. maj 2009.
  12. Orthitis // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
  13. Belysning (downlink) . 11. udgave af Encyclopædia Britannica (1911). Hentet 6. juni 2009. Arkiveret fra originalen 5. januar 2013. 
  14. ↑ Glødelampe // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
  15. Jason D. Sommerville og Lyon B. King. [ http://www.me.mtu.edu/researchAreas/isp/Papers/AIAA-2007-5174-907.pdf Effekt af katodeposition på Hall-Effect Thruster-ydeevne og katodekoblingsspænding]  //  43rd AIAA/ASME/ SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, 8.-11. juli 2007, Cincinnati, OH: tidsskrift.
  16. 1 2 3 4 [www.xumuk.ru/encyklopedia/2271.html Artikel i Great Chemical Encyclopedia]
  17. Inde i nikkelmetalhydridbatteriet (linket er ikke tilgængeligt) . Hentet 6. juni 2009. Arkiveret fra originalen 5. januar 2013. 
  18. Tliha, M; Mathlouthi, H; Lamloumi, J; Percheronguegan, A. AB5-type brintlagringslegering brugt som anodiske materialer i Ni-MH-batterier  //  Journal of Alloys and Compounds  : journal. - 2007. - Bd. 436 . — S. 221 . - doi : 10.1016/j.jallcom.2006.07.012 .
  19. Mischmetal—Encyclopedia Britannica . Hentet 28. december 2012. Arkiveret fra originalen 18. juni 2013.
  20. 1 2 3 4 5 C. R. Hammond. Elementerne, i Handbook of Chemistry and Physics 81. udgave  . - CRC-presse, 2000. - ISBN 0-8493-0481-4 .
  21. Mens hybridbiler sluger sjældne metaller, truer mangelen , Reuters 31-08-2009 (31. august 2009). Arkiveret fra originalen den 25. oktober 2021. Hentet 2. oktober 2017.
  22. Bauerlein, P; Antonius, C; Loffler, J; Kumpers, J. Fremskridt i højeffekts nikkel-metalhydrid-batterier  //  Journal of Power Sources : journal. - 2008. - Bd. 176 , nr. 2 . — S. 547 . - doi : 10.1016/j.jpowsour.2007.08.052 .
  23. 1 2 FDA godkender Fosrenol(R) hos patienter med nyresygdom i slutstadiet (ESRD) (linket er ikke tilgængeligt) (28. oktober 2004). Hentet 6. juni 2009. Arkiveret fra originalen 26. april 2009. 
  24. Uchida, H. Hydrogenopløselighed i sjældne jordarters brintlagringslegeringer  // International Journal of Hydrogen Energy  :  journal. - 1999. - Bd. 24 , nr. 9 . — S. 871 . - doi : 10.1016/S0360-3199(98)00161-X .
  25. Arc coal lamp - artikel fra Great Soviet Encyclopedia  (3. udgave)
  26. Hendrick, James B. Rare Earth Elements and Yttrium // Mineralfakta og  -problemer (neopr.) . - Bureau of Mines, 1985. - T. Bulletin 675. - S. 655.
  27. 1 2 Lanthanum på Popular Library of Chemical Elements . Hentet 25. marts 2007. Arkiveret fra originalen 25. februar 2020.
  28. Patnaik, Pradyot. Håndbog for uorganiske kemiske forbindelser  (ubestemt) . - McGraw-Hill Education , 2003. - S. 444-446. — ISBN 0-07-049439-8 .
  29. Harrington, James A. Infrarød fiberoptik (PDF)  (link ikke tilgængeligt) . Rutgers Universitet . Dato for adgang: 31. december 2012. Arkiveret fra originalen 16. december 2009.
  30. Kim, K. Effekten af ​​lanthan på fremstillingen af ​​ZrB2-ZrC-kompositter ved gnistplasmasintring  //  Materialer Karakterisering: journal. - 2003. - Bd. 50 . — S. 31 . - doi : 10.1016/S1044-5803(03)00055-X .
  31. EVD van Loef, P. Dorenbos, CWE van Eijk, KW Kraemer og H.U. Guedel Appl. Phys. Lett. 79 2001 1573
  32. Knoll, Glenn F., Radiation Detection and Measurement 3. udg. (Wiley, New York, 2000).
  33. Ripan R., Chetyanu I. Uorganisk kemi. Kemi af metaller. - M . : Mir, 1972. - T. 2. - 871 s.
  34. Chau YP, Lu KS Undersøgelse af blodgangliebarriereegenskaberne i sympatiske rotteganglier ved at bruge lanthanion og peberrodsperoxidase som sporstoffer  // Acta Anatomica (  Basel): journal. - 1995. - Bd. 153 , nr. 2 . - S. 135-144 . — ISSN 0001-5180 . - doi : 10.1159/000313647 . — PMID 8560966 .
  35. Hagheseresht et al. En ny lanthan-modificeret bentonit, Phoslock, til fosfatfjernelse fra spildevand  //  Applied Clay Science : journal. - 2009. - Bd. 46 , nr. 4 . - S. 369-375 .
  36. Fosfat i svømmebassinvand - roden til algeproblemer
  37. CK Gupta, Nagaiyar Krishnamurthy. Ekstraktiv metallurgi af sjældne jordarter  (neopr.) . - CRC Press , 2004. - S. 441. - ISBN 0-415-33340-7 .
  38. Howard B. Cary. Buesvejseautomatisering  (ubestemt) . - CRC Press , 1995. - S. 139. - ISBN 0-8247-9645-4 .
  39. Larry Jeffus. Typer af wolfram // Svejsning: principper og anvendelser  (neopr.) . - Clifton Park, NY: Thomson/Delmar Learning, 2003. - S. 350. - ISBN 978-1-4018-1046-7 .
  40. S. Nakai, A. Masuda, B. Lehmann. La-Ba-datering af bastnaesite   // Amerikansk mineralog : journal. - 1988. - Bd. 7 . — S. 1111 .
  41. Drobkov A. A. Indflydelse af sjældne jordarters elementer på plantevækst. Doklady AN SSSR, 1935, 17(5), 261-263.
  42. Drobkov A. A. Sporstoffer og naturlige radioaktive grundstoffer i planters og dyrs liv / Red. udg. N.G. Zhezhel. - M .: Publishing House of the Academy of Sciences of the USSR, 1958. - 208 s.
  43. 1 2 Komarov S. M. Jordens sjældne salt. Kemi og liv, nr. 5, 2013, s. 20-22.
  44. Zhengyi Hu et al. Fysiologiske og biokemiske virkninger af sjældne jordarters elementer på planter og deres landbrugsmæssige betydning: En gennemgang. Journal of Plant Nutrition, 2004, 27(1), s. 183-220.
  45. 1 2 Boldyreva, AA Lanthanum forstærker GABA-aktiverede strømme i rottepyramidale neuroner af CA1 Hippocampal Field  //  Bulletin of Experimental Biology and Medicine: tidsskrift. - 2005. - Bd. 140 , nr. 4 . - S. 403-405 . - doi : 10.1007/s10517-005-0503-z . — PMID 16671565 .
  46. Data ifølge Audi G. , Wapstra AH , Thibault C. AME2003-atommasseevalueringen (II). Tabeller, grafer og referencer  (engelsk)  // Kernefysik A . - 2003. - Bd. 729 . - s. 337-676 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.003 . - .
  47. Data baseret på Audi G. , Bersillon O. ,  Blachot J. , Wapstra AH . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .Åben adgang
  48. Dufresne, A; Krier, G; Muller, J; Sag, B; Perrault, G. Lanthanidpartikler i en printers lunge  //  Science of the Total Environment : journal. - 1994. - Bd. 151 , nr. 3 . - S. 249-252 . - doi : 10.1016/0048-9697(94)90474-X . — PMID 8085148 .
  49. Waring, P.M.; Watling, RJ Sjældne jordarter aflejrer sig i en afdød filmprojektionist. Et nyt tilfælde af sjældne jordarters pneumokoniose  (engelsk)  // The Medical journal of Australia : journal. - 1990. - Bd. 153 , nr. 11-12 . - S. 726-730 . — PMID 2247001 .

Litteratur

Links