Lanthanum

eiendommer
[ Xe ] 5 d 1 6 s 2 57 La Periodiske tabell
Som regel
Navn , symbol , atomnummer	Lanthanum, La, 57
Elementkategori	Overgangsmetaller
Gruppe , periode , blokk	3 , 6 , d
Se	sølvhvit
CAS-nummer	7439-91-0
EF-nummer	231-099-0
ECHA InfoCard	100.028.272
Massedel av jordens konvolutt	17 spm
Atomisk
Atommasse	138.90547 (7) et al
Atomisk radius	195 pm
Kovalent radius	207 pm
Elektronkonfigurasjon	[ Xe ] 5 d 1 6 s 2
1. Ioniseringsenergi	5.5769 (6) eV ≈ 538.09 kJ / mol
2. Ioniseringsenergi	11.18 496 (6) eV ≈ 1 079.18 kJ / mol
3. Ioniseringsenergi	19..1773 (6) eV ≈ 1 850.33 kJ / mol
4. Ioniseringsenergi	49.95 (6) eV ≈ 4 820 kJ / mol
5. Ioniseringsenergi	61.6 (6) eV ≈ 5 940 kJ / mol
Fysisk
Fysisk tilstand	fast
Modifikasjoner	3.
Krystallstruktur	sekskantet
tetthet	6,17 g / cm 3 (20 ° C )
Mohs hardhet	2.5
magnetisme	paramagnetisk ( Χ m = 5,4 · 10 −5 )
Smeltepunkt	1193 K (920 ° C)
kokepunkt	3743 K (3470 ° C)
Molar volum	22,39 10 −6 m 3 mol −1
Fordampningsvarme	400 kJ / mol
Fusjonsvarme	6,2 kJ mol −1
Lydens hastighet	2475 m · s −1
Elektrisk ledningsevne	1.626 · 10 6 A · V −1 · m −1
Termisk ledningsevne	13 W m −1 K −1
Kjemisk
Oksidasjonstilstander	3.
Normalt potensiale	−2,38 V (La 3+ + 3 e - → La)
Elektronegativitet	1.1 ( Pauling-skala )
Isotoper
isotop NH t 1/2 ZA ZE (M eV ) ZP 135 La {syn.} 19,5 timer ε 1200 135 Ba 136 La {syn.} 9,87 min ε 2.870 136 Ba 137 La {syn.} 60.000 a ε 0,600 137 Ba 138 La 0,09% 1,05 x 10 11 a ε 1.737 138 Ba β - 1.044 138 Ce 139 La 99,91  % Stabil 140 La {syn.} 1.6731 d β - 3,762 140 Ce 141 La {syn.} 3,92 timer β - 2,502 141 Ce
For andre isotoper, se listen over isotoper
NMR- egenskaper
Spin quantum nummer jeg γ i rad · T −1 · s −1 E r  ( 1 H) f L ved B = 4,7 T i MHz 138 La 5 3.557 · 10 7 0,00008 13.19 139 La 7/2 3.808 · 10 7 0,0605 14.13
sikkerhetsinstruksjoner
GHS faremerking pulver fare H- og P-setninger H: 260 EUH: 014 P: 223-231 + 232-370 + 378-422
Så langt som mulig og vanlig, brukes SI-enheter . Med mindre annet er angitt, gjelder oppgitte data standardbetingelser .

Lanthanum [ LANTAN (] listen ^{? / I} ) er et kjemisk element med grunnstoffsymbolet La og atomnummer 57. Det er et av overgangsmetallene og de sjeldne jordartsmetallene i det periodiske systemet det er i den sjette perioden og den tredje sub -gruppe , eller den tredje  IUPAC-gruppen eller Scandium-gruppen . Vanligvis regnes det også blant lantanidene , selv om elementets f-skall er ubebodd.

historie

I 1751 oppdaget den svenske mineralogen Axel Fredrik Cronstedt et tungt mineral fra Bastnäs- gruven , senere kalt Cerite . Tretti år senere sendte femten år gamle Vilhelm Hisinger fra familien som eide gruven en prøve til Carl Scheele , som ikke fant noen nye elementer i den. I 1803, etter at Hisinger ble jernmester, vendte han og Jöns Jacob Berzelius tilbake til mineralet og isolerte et nytt oksid , som de kalte Ceres Ceria etter at dvergplaneten oppdaget to år tidligere. Samtidig ble ceria isolert uavhengig av Martin Heinrich Klaproth i Tyskland . Mellom 1839 og 1843 ble ceria kalt en oksidblanding av den svenske kirurgen og kjemikeren Carl Gustav Mosander , som bodde i samme hus som Berzelius: Han skilte to andre oksider, som han kalte lanthanum og didymia. Han spaltet delvis en prøve av ceriumnitrat ved å steke den i luften og deretter behandle det resulterende oksidet med fortynnet salpetersyre . Siden egenskapene til lantan kun skilte seg litt fra ceriums egenskaper og var inkludert i saltene, kalte han det fra eldgamske λανθάνειν [lanthanein] ("å bli skjult"). Det relativt rene lantanmetallet ble først isolert i 1923.

Hendelse

Lanthanum forekommer naturlig bare i kjemiske forbindelser assosiert med andre lanthanider i forskjellige mineraler. Hovedsakelig er disse:

• Monazitt : (Ce, La, Th, Nd, Y) PO ₄
• Bastnesitt : (Ce, La, Y) CO ₃ F

Utvinning og presentasjon

Etter en møysommelig separasjon av de andre lantankompanjonene omdannes oksidet til lantanfluorid med hydrogenfluorid . Dette reduseres deretter til lantan med kalsium for å danne kalsiumfluorid . Gjenværende kalsiumrester og urenheter skilles fra i en ekstra omsmeltingsprosess i vakuum .

eiendommer

Fysiske egenskaper

Det skinnende sølvhvite metallet er formbart og plastisk deformerbart ( duktilt ). Det er tre metalliske modifikasjoner .

Kjemiske egenskaper

Lanthanum er uærlig. I luften blir den raskt belagt med et hvitt oksydlag, som videre reagerer og danner hydroksydet i fuktig luft .

${\ displaystyle \ mathrm {2 \, La + 1.5 \, O_ {2} \ rightarrow \, La_ {2} O_ {3} \ _ {\ overrightarrow {\ mathrm {3 \, H_ {2} O}}} \ 2 \, La (OH) _ {3}}}$

Lanthanum reagerer med oksygenet i luften for å danne lanthanumoksid , og med vann reagerer det for å danne lanthanhydroksid .

Ved temperaturer over 440  ° C , lantan brannskader på formen lantan- oksyd (La ₂ O ₃ ). Ved dannelsen av hydrogen finner en langsom reaksjon sted i kaldt vann og en rask reaksjon i varmt vann for å danne hydroksidet.

${\ displaystyle \ mathrm {2 \, La + 6 \, H_ {2} O \ rightarrow 2 \, La (OH) _ {3} +3 \, H_ {2}}}$

Lantan i vann skaper lantanhydroksid og hydrogen.

Lantan oppløses i fortynnede syrer med utvikling av hydrogen.

${\ displaystyle \ mathrm {2 \, La + 3 \, H_ {2} SO_ {4} \ rightarrow La_ {2} (SO_ {4}) _ {3} +3 \, H_ {2}}}$

Lantan og svovelsyre reagerer for å danne lantansulfat og hydrogen.

Den reagerer direkte med mange elementer i varmen, med halogener selv ved romtemperatur. Lantan og hydrogen danner et svart, vannfølsomt, ikke-støkiometrisk hydrid.

${\ displaystyle \ mathrm {La + n \, H_ {2} \ rightarrow LaH_ {2n}; 1 <n <1.5}}$

bruk

Lanthanum er en komponent i mischmetal . Pyrofore flint materialer inneholder 25 til 45 vektprosent lantan. Det brukes også som reduksjonsmiddel i metallurgi. Som et støpejernsadditiv støtter det dannelsen av sfæroid grafitt ; som legeringstilsetningsstoff forbedrer det motstanden mot oksidasjon . Tilsetning av lantan reduserer molybdenets hardhet og temperaturfølsomhet .

Høykvalitets katoder for å generere frie elektroner består av lantanheksaborid som erstatning for wolframtråd . Lantanoksid med høy renhet brukes i glassindustrien til å produsere briller av høy kvalitet med høy brytningsindeks for optikk , f.eks. B. for kameralinser .

Som en legering

• med kobolt :

Den cobolt- lantan legering LACO ₅ blir brukt som en magnetisk materiale, lantan-dopet bariumtitanat for fremstilling av PTK- termistorer (temperaturavhengige motstander). I forbindelse med kobolt, jern , mangan , strontium og andre. det tjener som en katode for høytemperatur- brenselceller ( SOFC ). "Forurenset" lantan- nikkel (LaNi ₅ ) brukes som hydrogenlagring i nikkel-metall-hydrid akkumulatorer . Som et tillegg forekommer det i karbonbuelys for studiobelysning og i filmprojeksjonssystemer (historisk anvendelse?).

• med titan :

Et legert metall med en materialblanding av lantan og titan sies å ha den effekten at sponlengden reduseres under sponformende prosessering. Dette er ment å forenkle behandlingen av metallet.

Innen medisin brukes legeringsmetallet til å produsere korrosjonsbestandige og lett steriliserbare instrumenter. Denne metalllegeringen med titan bør være spesielt godt egnet for verktøy og apparater for kirurgiske inngrep, siden allergitendensen ved bruk av en slik metalllegering med titan bør være lav i forhold til andre legeringer.

Som lantanoksid

• I optisk glass har lantanoksyd høy brytningsindeks og lav spredning . Disse brillene brukes i optiske enheter som kameraer, teleskoper eller briller.
• Lantanoksid erstatter mer giftige blyforbindelser i servise som vinglass og i porselen. Det forbedrer også kjemisk motstand mot alkalier . Oppvasken er "oppvaskmaskinsikker".
• Tilsetning av katalysator til zeolitter i flytende katalytisk krakking i raffineriet for bearbeiding av råolje
• Produksjon av keramiske kondensatormasser og silikatfrie briller
• Komponent av poleringsmidler i glass
• Produksjon av varme katoder for elektronrør (også lantanborider)

Som lantankarbonat

• Legemiddel for å senke fosfatnivået hos dialysepasienter (såkalte fosfatbindere , utfelling som dårlig løselig lantanfosfat )

sikkerhetsinstruksjoner

Lanthanum er klassifisert som med lav toksisitet. En giftig dose er ennå ikke kjent. Imidlertid anses lantanpulver å være sterkt etsende fordi det veldig lett blir skadet av f.eks. B. Hudfuktighet reagerer og danner basisk lantanhydroksid (ligner på kalsium og strontium ). Den dødelige dosen hos rotter er 720 mg.

lenker

I forbindelser kan lantan være tilstede som fargeløs La ³⁺ .

• Lantanoksyd La ₂ O ₃
• Lantanfluorid LAF ₃
• Lanthanklorid lacl ₃
• Lanthanumbromid LaBr ₃
• Lanthaniodid Lal ₃
• Lantannitrat La (NO ₃ ) ₃
• Lantansulfat La ₂ (SO ₄ ) ₃
• Lantankarbonat La ₂ (CO ₃ ) ₃
• Lanthanum heksaborid
• Lanthanumoksidfluorid LaOF
• Lantansulfidfluorid LaSF
• Lantansulfidklorid LaSCl
• Lantanfluoridkarbonat LaF [CO ₃ ]
• Lanthanumhydrid (LaH ₁₀ )

Superledningsevne av hydridet

Lanthanumhydrid (LaH ₁₀ ) er en superleder med den høyeste kjente overgangstemperaturen på 250 K (−23 ° C) ved et trykk på rundt 170 gigapascal.

weblenker

• Inngang til lantan. I: Römpp Online . Georg Thieme Verlag, åpnet 3. januar 2015.

Individuelle bevis

1. ↑ Harry H. Binder: Leksikon av de kjemiske elementene. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3 .
2. ↑ Verdiene for eiendommene (infoboks) er hentet fra www.webelements.com (lanthanum) , med mindre annet er oppgitt .
3. ↑ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013 .
4. ↑ ^{en b c d e} Entry på lantan i Kramida, A., Ralchenko, Yu, Reader, J. og NIST ASD Team (2019). NIST Atomic Spectra Database (ver 5.7.1.) . Red.: NIST , Gaithersburg, MD. doi : 10.18434 / T4W30F ( https://physics.nist.gov/asd ).  Hentet 11. juni 2020.
5. ↑ ^{en b c d e} Entry på lantan ved WebElements, https://www.webelements.com , nås den 11. juni innen 2020.
6. ^ NN Greenwood, A. Earnshaw: Elementets kjemi. 1. utgave. VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9 , s. 1219.
7. ↑ Robert C. Weast (red.): CRC Handbook of Chemistry and Physics . CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9 , s. E-129 til E-145. Verdiene der er basert på g / mol og gitt i cgs-enheter. Verdien gitt her er SI-verdien beregnet ut fra den, uten en måleenhet.
8. ^ ^{A b} Yiming Zhang, Julian RG Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values ​​for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. I: Journal of Chemical & Engineering Data . 56, 2011, s. 328-337, doi: 10.1021 / je1011086 .
9. ↑ ^{a b} Oppføring av lantan i GESTIS stoffdatabase til IFA , åpnet 30. april 2017. (JavaScript kreves)
10. ^ The Discovery and Naming of the Rare Earths - Elementymology & Elements Multidict. Hentet 24. mars 2019 . 
11. ↑ NN GREENWOOD, A. EARNSHAW: Bor . I: Elementets kjemi . Elsevier, 1984, ISBN 978-0-08-030712-1 , pp. 155-242 . 
12. ^ Mary Elvira Weeks: Oppdagelsen av elementene. XI. Noen elementer isolert ved hjelp av kalium og natrium: Zirkonium, titan, cerium og thorium . I: Journal of Chemical Education . teip 9 , nr. 7 , juli 1932, s. 1231 , doi : 10.1021 / ed009p1231 . 
13. ↑ Lucien F. Trueb: De kjemiske elementene, en streifebane gjennom det periodiske systemet. S. Hirzel Verlag, Stuttgart / Leipzig 1996, ISBN 3-7776-0674-X .
14. ^ AP Drozdov, PP Kong, VS Minkov, SP Besedin, MA Kuzovnikov: Superledningsevne ved 250 K i lantanhydrid under høyt trykk . I: Natur . teip 569 , nr. 7757 , mai 2019, s. 528-531 , doi : 10.1038 / s41586-019-1201-8 .