Լանթան

Լանթան (լատին․՝ Lanthanum), 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։

57 Բարիում ← Լանթան → Ցերիում Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ 57La
Փափուկ, մածուցիկ, արծաթափայլ մետաղ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ	Լանթան / Lanthanum (La), La, 57
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված)	138,90547(7) զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա	[Xe] 5d1 6s2
Ատոմի շառավիղ	(108) պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ	169 պմ
Իոնի շառավիղ	101.(+3e) 6 պմ
Էլեկտրաբացասականություն	1,10 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ	La←La3+ -2,38В
Օքսիդացման աստիճաններ	3
Իոնացման էներգիա (առաջին էլեկտրոն)	541,1(5,61) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	920 Կ
Եռման ջերմաստիճան	3447-3469 Կ
Մոլյար ջերմունակություն	27,11 Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ	22,5 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք	վեցանկյուն
Բյուրեղացանցի տվյալներ	a=3,772 c=12,14
C/a հարաբերություն	3,22
Դեբայի ջերմաստիճան	132 Կ
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն	(300 Կ) 13,4 Վտ/(մ·Կ)
CAS համար	CAS գրանցման համար?

57	Լանթան
La 138,906
5d16s2

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։ հունարեն՝ λανθάνω - 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։

${\mathsf {4La+3O_{2}\ {\xrightarrow {}}\ 2La_{2}O_{3}}}$

${\mathsf {La_{2}O_{3}+2CO_{2}+H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ 2LaCO_{3}(OH)}}$

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

${\mathsf {4La+3O_{2}\ {\xrightarrow {450^{o}C}}\ 2La_{2}O_{3}}}$ (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։

${\mathsf {2La+3F_{2}\ {\xrightarrow {100^{o}C}}\ 2LaF_{3}}}$

${\mathsf {2La+3Cl_{2}\ {\xrightarrow {100^{o}C}}\ 2LaCl_{3}}}$

${\mathsf {2La+3Br_{2}\ {\xrightarrow {t^{o}C}}\ 2LaBr_{3}}}$

${\mathsf {2La+3I_{2}\ {\xrightarrow {t^{o}C}}\ 2LaI_{3}}}$

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

${\mathsf {2La+3H_{2}SO_{4}\ {\xrightarrow {H_{2}O}}\ 2La^{3+}+3SO_{4}^{2-}+3H_{2}\uparrow }}$

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

• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б.П. и др.. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1971. — Т. 2. — 1168 с.
• 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

• «Lanthanum» (անգլերեն). WebElements. Վերցված է 2013 թ․ հուլիսի 25-ին.

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 4, էջ 484)։