Լանթան

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
57 ԲարիումԼանթանՑերիում
Ջրածին Հելիում Լիթիում Բերիլիում Բորр Ածխածին Ազոտ Թթվածին Ֆտոր Նեոն Նատրիում Մագնեզիում Ալյումին Սիլիցիում Ֆոսֆոր Ծծումբ Քլոր Արգոն Կալիում Կալցիում Սկանդիում Տիտան Վանադիում Քրոմ Մանգան Երկաթ Կոբալտ Նիկել Պղինձ Ցինկ Գալիում Գերմանիում Արսեն Սելեն Բրոմ Կրիպտոն Ռուբիդիում Ստրոնցիում Իտրիում Ցիրկոնիում Նիոբիում Մոլիբդեն Տեխնեցիում Ռութենիում Ռոդիում Պալադիում Արծաթ Կադմիում Ինդիում Անագ Ծարիր Թելուր Յոդ Քսենոն Ցեզիում Բարիում Լանթան Ցերիում Պրազեոդիում Նեոդիում Պրոմեթիում Սամարիում Եվրոպիում Գադոլինիում Տերբիում Դիսպրոզիում Հոլմիում Էրբիում Թուլիում Իտերբիում Լյուտեցիում Հաֆնիում Տանտալ Վոլֆրամ Ռենիում Օսմիում Իրիդիում Պլատին Ոսի Սնդիկ Թալիում Կապար Բիսմունտ Պոլոնիում Աստատ Ռադոն Ֆրանցիում Ռադիում Ակտինիում Թորիում Պրոտակտիում Ուրան Նեպտունիում Պլուտոնիում Ամերիցիում Կյուրիում Բերկլիում Կալիֆորնիում Էյնշտեյնիում Ֆերմիում Մենդելեևիում Նոբելիում Լոուրենցիում Ռեզերֆորդիում Դուբնիում Սիբորգիում Բորիում Հասիում Մեյտներիում Դարմշտադտիում Ռենտգենիում Կոպերնիցիում Ունունտրիում Ֆլերովիում Ունունպենտիում Լիվերմորիում Ունունսեպտիում ՈւնունօկտիումՔիմիական տարրերի պարբերական համակարգ
57La
Hexagonal.svg
Electron shell 057 Lanthanum.svg
Լանթանը ամպուլայում
Փափուկ, մածուցիկ, արծաթափայլ մետաղ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ Լանթան / Lanthanum (La), 57
Ատոմային զանգված
(մոլային զանգված)
138,90547(7)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա [Xe] 5d1 6s2
Ատոմի շառավիղ (108)[2] պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտային շառավիղ 169 պմ
Իոնի շառավիղ 101.(+3e) 6 պմ
Էլեկտրաբացասականություն 1,10 (Պոլինգի սանդղակ)
Էլեկտրոդային պոտենցիալ La←La3+ -2,38В
Օքսիդացման աստիճաններ 3
Իոնիզացման էներգիա
(առաջին էլեկտրոն)
 541,1(5,61) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Խտություն (ս. պ.-ում) 6,162-6,18 (ալֆա-մոդիֆիկացիա) գ/սմ³
Հալման ջերմաստիճան 920
Եռման ջերմաստիճան 3447-3469
Մոլյար ջերմունակություն 27,11[3] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ 22,5 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղացանց
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)
57
Լանթան
La
138,906
5d16s2


Լանթան (լատ.՝ 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:

Պատմություն[խմբագրել]

Հայտնաբերել է շվեդ քիմիկոս Կ. Գ. Մոսանդերը (1839): Լանթանը մոտ 36 տարի հնարավոր չի եղել հայտնաբեել։ 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[խմբագրել]

Ստացվում է LaCl3-ի հալույթի էլեկտրոլիզով և այլ եղանակներով:

Ֆիզիկական հատկություններ[խմբագրել]

Պարզագույն միացությունը լանթանն է, փայլուն մետաղ է, արծաթագույն-սպիտակ գույնով, մաքուր վիճակում փափուկ և մածուցիկ է։ Համարվում է շատ քիչ տարածված տարրերից մեկը[4]։ 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"/>[5]։

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[խմբագրել]

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_2O_3 }
\mathsf{La_2O_3 + 2CO_2 + H_2O \ \xrightarrow{}\ 2LaCO_3(OH) }

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

\mathsf{4La + 3O_2 \ \xrightarrow{450^oC}\ 2La_2O_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[6]։

\mathsf{2La + 3F_2 \ \xrightarrow{100^oC}\ 2LaF_3 }
\mathsf{2La + 3Cl_2 \ \xrightarrow{100^oC}\ 2LaCl_3 }
\mathsf{2La + 3Br_2 \ \xrightarrow{t^oC}\ 2LaBr_3 }
\mathsf{2La + 3I_2 \ \xrightarrow{t^oC}\ 2LaI_3 }

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

\mathsf{2La + 3H_2SO_4 \ \xrightarrow{H_2O}\ 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[խմբագրել]

Monazit - Madagaskar.jpg

Մաքուր լանթանը գործնականում չի օգտագործվում, իր բարձր գնի պատճառով։ Առաջին անգամ լանթանը կիառել 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[խմբագրել]

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[խմբագրել]

Ծանոթագրություններ[խմբագրել]

  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. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (en) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. «Size of xenon in several environments»։ www.webelements.com։ http://www.webelements.com/xenon/atom_sizes.html։ Վերցված է 2009-08-6։ 
  3. Химическая энциклопедия: в 5-ти тт. / Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). — Москва: Советская энциклопедия, 1990. — Т. 2. — С. 577. — 671 с. — 100 000 экз.
  4. Рипан Р., Четяну И. Неорганическая химия. Химия металлов. — М.: Мир, 1972. — Т. 2. — 871 с.
  5. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  6. «Chemical reactions of the elements»։ WebElements։ https://www.webelements.com/lanthanum/chemistry.html։ Վերցված է 2013-07-16։ 

Գրականություն[խմբագրել]

  • 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[խմբագրել]



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։ CC-BY-SA-icon-80x15.png