Լանթան

Լանթան (Կաղապար:Lang-lat), քիմիական տարր է, որի նշանն է La: Երրորդ խմբի երկրորդական ենթախմբի տարր է, գտնվում է 6-րդ պարբերությունում։ Ատոմային համարը 57 է, ատոմային զանգվածը՝ 138,9055 է։ Ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքը՝ 5d⁶s²։ Ունի երկու կայուն իզոտոպ՝ ¹³⁹La (99,911 %) և ¹³⁸La (0,089 %)։ Լանթանը սպիտակ-արծաթափայլ մետաղ է։

Պատմություն

Հայտնաբերել է շվեդ քիմիկոս Կ. Գ. Մոսանդերը (1839)։ Լանթանը մոտ 36 տարի հնարավոր չի եղել հայտնաբերել։ 1803 թվականին շվեդ քիմիկոս 24 ամյա Բերցիլիուսը ուսումնասիրում էր մի նյութ, որը այժմ հայտնի է ցերիտ անվամբ։ Նա այդ նյութում հայտնաբերել էր իտրիումային մաս, և ևս մեկ այլ տարր, որը շատ նման էր իտրիումային մասին։ Վերջինիս անվանեց ցերիում։

1826 թվականին Կարլ Մոզանդերը ուսումնասիրեց ցերիումային մասը, և հանգեց այն եզրակացության, որ այն համասեռ չէ, և բացի ցերիումից, պարունակում է նաև այլ նոր տարր։ Բայց այդ փաստը հաջողվեց ապացուցել միայն 1839 թվականին, երբ նա կարողացավ առանձնացնել նոր տարրը։ Բերցիլիուսի առաջարկմամբ տարրն անվանեցին լանթան։ Կաղապար:Lang-gr - թաքնվում եմ, հալվում եմ։ Մետաղական 1 գրամ լանթանի գինը, որն ունի 99-99.9 մաքրություն, կազմում է 2-4 դոլար։

Ստացում

Ստացվում է LaCl₃-ի հալույթի էլեկտրոլիզով և այլ եղանակներով։

Ֆիզիկական հատկություններ

Պարզագույն միացությունը լանթանն է, փայլուն մետաղ է, արծաթագույն-սպիտակ գույնով, մաքուր վիճակում փափուկ և մածուցիկ է։ Համարվում է շատ քիչ տարածված տարրերից մեկը։ Լանթանը ցերիումի և նեոդիմի հետ համարվում է երկրի վրա հազվադեպ հանդիպող տարրից մեկը։ Լանթանի պարունակությունը երկրակեղևում կազմում է 2,9•10⁻³% ըստ զանգվածի, իսկ ծովային ջրում՝ 2,9•10⁻⁶մգ/լref name="ХЭ"/>։

Փայլուն մետաղ է, արծաթագույն-սպիտակ գույնով, մաքուր վիճակում փափուկ և մածուցիկ է։ Լանթանն ունի վատ պարամագնիսական հատկություններ։ Ունի երեք բյուրեղական մոդիֆիկացիա՝ α-La, β-La, և γ-La: Անցման ջերմաստիճանը կազմում է α↔β 277 °C և β↔γ 861 °C:

Մի մոդիֆիկացիայից մեկին անցնելիս լանթանի խտությունը փոխվում է։ Լանթանը կարծրությամբ նման է անագին։ Հալման ջերմաստիճանը կազմում է 915-925 °C, իսկ եռման ջերմաստիճանը 4515 °C է։

Քիմիական հատկություններ

Իր քիմիական հատկություններով լանթանը նման է իրեն հաջորդող 14 քիմիական էլեմենտներին, այդ պատճառով նրանց անվանում են լանթանոիդներ։ Խոնավ օդում լանթանը վեր է ածվում լանթանի կարբոնատի։ La₂O₃-ը սպիտակ ամորֆ փոշի է, ջրում չի լուծվում, լուծվում է թթուներում։

$\mathrm{𝟦}𝖫𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖫{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

$𝖫{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\stackrel{}{\to }\mathrm{𝟤}𝖫𝖺𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{(}𝖮𝖧\mathsf{)}$

450 °C ջերմաստիճանում թթվածնում այրվում է, առաջացնելով լանթանի (III) օքսիդ

$\mathrm{𝟦}𝖫𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{450^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖫{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$ (450 °C)

Դանդաղ փոխազդում է սառը ջրում, և արագ՝ տաք ջրի հետ, առաջացնելով լանթանի հիդրօքսիդ (III)։ 2La(OH)₃-ը դոնդողանման սպիտակ նստվածք է, CO₂-ի հետ փոխազդելիս վեր է ածվում կարբոնատի։

2La+6H2O=>2La(OH)3+3H2 (90 °C) Տաքացման պայմաններում լանթանը ռեակցիայի մեջ է մտնում ֆտորի, քլորի, բրոմի և յոդի հետ, առաջացնելով համապատասխանաբար ֆտորիդ, քլորիդ, բրոմիդ և յոդիդ։

$\mathrm{𝟤}𝖫𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖥}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{100^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖫𝖺{𝖥}_{\mathrm{𝟥}}$

$\mathrm{𝟤}𝖫𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{100^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖫𝖺𝖢{𝗅}_{\mathrm{𝟥}}$

$\mathrm{𝟤}𝖫𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{t^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖫𝖺𝖡{𝗋}_{\mathrm{𝟥}}$

$\mathrm{𝟤}𝖫𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\stackrel{t^{o}C}{\to }\mathrm{𝟤}𝖫𝖺{𝖨}_{\mathrm{𝟥}}$

Հեշտ է փոխազդում հանքային թթուների հետ, առաջացնելով La+3 իոն և ջրածին։

$\mathrm{𝟤}𝖫𝖺\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\stackrel{H_{2}O}{\to }\mathrm{𝟤}𝖫{𝖺}^{\mathrm{𝟥}\mathsf{+}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖲O_{\mathrm{𝟦}}^{\mathrm{𝟤}\mathsf{-}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$

Լանթանի նիտրատները, կարբոնատները տաքացման պայմաններում առաջացնում են օքսիդ։ Լանթանի ացետատը իրեն պահում է օսլայի պես, երբ նրան ավելացնում են յոդ։ Այդ հատկությունն օգտագործվում է, երբ խառնուրդների մեջ պետք է պարզել լանթանի գոյությունը։

Լանթանի և նրա միացությունների կիրառություններ

Մաքուր լանթանը գործնականում չի օգտագործվում, իր բարձր գնի պատճառով։ Առաջին անգամ լանթանը կիրառել են ցանցերի (газокалильных сетках) արտադրության մեջ։ Լանթանի օքսիդը և բորիդը օգտագործվում են էլեկտո-վակումային լամպերում։

Օգտագործվում է նաև որպես նիկելի, մանգանի և կոբալտի համաձուլվածքների բաղադրատարր։ La(Ni₃.55Mn0.4Al0.3Co0.4Fe0.35) միացությունն օգտագործվում է նիկելի մետաղ-հիդիդային մարտկոցների անոդային մատերիալ։ Տիպիկ հիբրիդային ավտոմոբիլ Toyota Prius-ի արտադրության համար պահանջվում է 10-15 կգ լանթան, որն այնտեղ գտնվում է մարտկոցի բաղադրության մեջ։

Լանթանն ունի ջրածին կլանելու հատկություն։ Մեկ ծավալ լանթանն ունակ է հետադարձ ադսորբցիայի պրոցեսում կլանելու 400 ծավալ ջրածին։ Լանթանի աղերը անգույն բյուրեղանման նյութեր են։ Լուծվող աղերն են՝ նիտրատները, հալոգենիդնեը, սուլֆատները, չլուծվողները՝ ֆտորիդները, ֆոսֆատները, կարբոնատները։ Լանթանի օքսիդը՝ La₂O₃-ը մտնում է հատուկ ապակիների և բարձրջերմաստիճանային կերամիկաների բաղադրության մեջ։

Իզոտոպներ

Բնության մեջ լանթանը հանդիպում է երկու իզոտոպների տեսքով՝ ¹³⁹La՝ ռադիոակտիվ, և ¹³⁸La, որի կյանքի տևողությունը կազմում է 1,02•10¹¹ տարի։ Ավելի տարածված իզոտոպ է համարվում ¹³⁹La-ը, որը խառնուրդում կազմում է 99,911 %։

Արհեստականորեն ստացվել են 39 անկայուն իզոտոպներ, 117-155 զանգվածային թվերով, և 12 միջուկաին իզոմերներ։ Լանթանը համարվում է քիչ թունավոր նյութ։ Լանթանի մետաղական փոշին, կամ նրա մանր մասերը ընկնելով շնչուղիներ, կարող են գրգռել, կամ առաջացնել պնևմոնիա հիվանդությունը։

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ

Գրականություն

• Կաղապար:Ռուսերեն գիրք
• The Industrial Chemistry of the Lanthanons, Yttrium, Thorium and Uranium, by R. J. Callow, Pergamon Press, 1967
• Extractive Metallurgy of Rare Earths, by C. K. Gupta and N. Krishnamurthy, CRC Press, 2005
• Nouveau Traite de Chimie Minerale, Vol. VII. Scandium, Yttrium, Elements des Terres Rares, Actinium, P. Pascal, Editor, Masson & Cie, 1959
• Chemistry of the Lanthanons, by R. C. Vickery, Butterworths 1953

Արտաքին հղումներ

• Կաղապար:Cite web