Lantan - Lanthanum

Lantan,  57 La
Lantan-2.jpg
Lantan
Wymowa / L ć n θ ə n əm / ( łan -thə-nəm )
Wygląd zewnętrzny srebrzystobiała
Średnia masa atomowa R STD (La) 138,905 47 (7)
Lantan w układzie okresowym
-

La

Ac
barlantancer
Liczba atomowa ( Z ) 57
Grupa grupa nie dotyczy
Okres okres 6
Blok   f-blok
Konfiguracja elektronów [ Xe ] 5d 1 6s 2
Elektrony na powłokę 2, 8, 18, 18, 9, 2
Właściwości fizyczne
Faza STP solidny
Temperatura topnienia 1193  K (920 ° C, ​1688 ° F)
Temperatura wrzenia 3737 K (3464 ° C, ​6267 ° F)
Gęstość (w pobliżu  rt ) 6,162 g / cm 3
w stanie ciekłym (przy  mp ) 5,94 g / cm 3
Ciepło stapiania 6,20  kJ/mol
Ciepło parowania 400 kJ/mol
Molowa pojemność cieplna 27,11 J/(mol·K)
Prężność pary (ekstrapolowana)
P  (Pa) 1 10 100 1 tys 10 tys 100 tys
T  (K) 2005 2208 2458 2772 3178 3726
Właściwości atomowe
Stany utleniania 0, +1, +2, +3 (silnie zasadowy tlenek)
Elektroujemność Skala Paulinga: 1,10
Energie jonizacji
Promień atomowy empiryczny: 187  pm
Promień kowalencyjny 207±8 po południu
Kolorowe linie w zakresie spektralnym
Linie widmowe lantanu
Inne właściwości
Naturalne występowanie pierwotny
Struktura krystaliczna podwójne sześciokątny gęstego upakowania (DHCP)
Podwójnie sześciokątna, zamknięta struktura krystaliczna dla lantanu
Prędkość dźwięku cienki pręt 2475 m/s (przy 20 °C)
Rozszerzalność termiczna α, poli: 12,1 µm/(m⋅K) (w temperaturze  pokojowej )
Przewodność cieplna 13,4 W/(m⋅K)
Rezystancja α, poli: 615 nΩ⋅m (w temperaturze  pokojowej )
Zamawianie magnetyczne paramagnetyczny
Molowa podatność magnetyczna +118,0 × 10 -6  cm 3 /mol (298 K)
Moduł Younga Forma α: 36,6 GPa
Moduł ścinania Forma α: 14,3 GPa
Moduł objętościowy Forma α: 27,9 GPa
Współczynnik Poissona Forma α: 0,280
Twardość Mohsa 2,5
Twardość Vickersa 360–1750 MPa
Twardość Brinella 350–400 MPa
Numer CAS 7439-91-0
Historia
Odkrycie Carl Gustaw Mosander (1838)
Główne izotopy lantanu
Izotop Obfitość Okres półtrwania ( t 1/2 ) Tryb zaniku Produkt
137 Łań syn 6 x 10 4  r ε 137 Ba
138 La 0,089% 1,05×10 11  lat ε 138 Ba
β 138 Ce
139 La 99,911% stabilny
Kategoria Kategoria: Lantan
| Bibliografia

Lantan to pierwiastek chemiczny o symbolu La i liczbie atomowej 57. Jest to miękki , ciągliwy , srebrzystobiały metal, który pod wpływem powietrza powoli matowieje. Jest to eponim serii lantanowców , grupy 15 podobnych pierwiastków pomiędzy lantanem i lutetem w układzie okresowym pierwiastków , z których lantan jest pierwszym i prototypem. Lantan jest tradycyjnie zaliczany do pierwiastków ziem rzadkich . Zwykły stopień utlenienia to +3. Lantan nie odgrywa żadnej roli biologicznej u ludzi, ale jest niezbędny dla niektórych bakterii. Nie jest szczególnie toksyczna dla ludzi, ale wykazuje pewną aktywność przeciwdrobnoustrojową.

Lantan zwykle występuje razem z cerem i innymi pierwiastkami ziem rzadkich. Lantan został po raz pierwszy znaleziony przez szwedzkiego chemika Carla Gustafa Mosandera w 1839 roku jako zanieczyszczenie w azotanie ceru – stąd nazwa lantan , od starożytnego greckiego λανθάνειν ( lanthanein ), co oznacza „leżeć w ukryciu”. Chociaż jest klasyfikowany jako pierwiastek ziem rzadkich, lantan jest 28. najobficiej występującym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej, prawie trzy razy liczniejszym niż ołów . W minerały takie jak monacytu i bastnazyt , lantan komponuje około ćwierć zawartości lantanowców. Jest wydobywany z tych minerałów w procesie tak złożonym, że czysty metaliczny lantan został wyizolowany dopiero w 1923 roku.

Związki lantanu mają liczne zastosowania jako katalizatory , dodatki do szkła, węglowe lampy łukowe do lamp studyjnych i projektorów, elementy zapłonowe w zapalniczkach i pochodniach, katody elektronowe , scyntylatory , elektrody do spawania łukiem wolframowym i inne. Węglan lantanu jest stosowany jako środek wiążący fosforany w przypadkach wysokiego poziomu fosforanów we krwi obserwowanego z niewydolnością nerek .

Charakterystyka

Fizyczny

Lantan to pierwszy element i prototyp serii lantanowców. W układzie okresowym występuje na prawo od baru metalu ziem alkalicznych i na lewo od ceru lantanowca. Jego umieszczenie zostało zakwestionowane, ale większość, którzy badają tę sprawę wraz z tymczasowym sprawozdaniem IUPAC z 2021 r., Uważa, że ​​​​lantan jest najlepiej umieszczony jako pierwszy z elementów bloku F. 57 elektronów atomu lantanu ułożonych jest w konfiguracji [Xe]5d 1 6s 2 , z trzema elektronami walencyjnymi na zewnątrz rdzenia gazu szlachetnego. W reakcjach chemicznych lantan prawie zawsze oddaje te trzy elektrony walencyjne z podpowłok 5d i 6s, tworząc stan utlenienia +3, osiągając stabilną konfigurację poprzedniego ksenonu gazu szlachetnego . Niektóre związki lantanu(II) są również znane, ale są one znacznie mniej stabilne.

Wśród lantanowców lantan jest wyjątkowy, ponieważ nie ma elektronów 4f jako pojedynczy atom w fazie gazowej. Jest więc tylko bardzo słabo paramagnetyczny , w przeciwieństwie do silnie paramagnetycznych późniejszych lantanowców (z wyjątkiem dwóch ostatnich, iterbu i lutetu , gdzie powłoka 4f jest całkowicie pełna). Jednak powłoka 4f lantanu może być częściowo zajęta w środowiskach chemicznych i uczestniczyć w wiązaniach chemicznych. Na przykład temperatury topnienia trójwartościowych lantanowców (wszystkie oprócz europu i iterbu) są związane z zakresem hybrydyzacji elektronów 6s, 5d i 4f (obniżenie wraz ze wzrostem zaangażowania 4f), a lantan ma drugą najniższą temperaturę topnienia wśród nich: 920 °C. (Europ i iterb mają niższe temperatury topnienia, ponieważ delokalizują około dwóch elektronów na atom zamiast trzech). Ta chemiczna dostępność orbitali f uzasadnia umieszczenie lantanu w bloku f pomimo jego nieprawidłowej konfiguracji stanu podstawowego (co jest jedynie wynikiem silnego odpychanie międzyelektroniczne, co czyni mniej opłacalnym zajmowanie powłoki 4f, ponieważ jest ona mała i blisko elektronów jądra).

Lantanowce stają się twardsze w miarę przechodzenia serii: zgodnie z oczekiwaniami lantan jest miękkim metalem. Lantan ma stosunkowo wysoką rezystywność 615 nΩm w temperaturze pokojowej; dla porównania wartość dobrego przewodnika aluminiowego wynosi tylko 26,50 nΩm. Lantan jest najmniej lotny z lantanowców. Jak większość lantanowców, lantan ma w temperaturze pokojowej heksagonalną strukturę krystaliczną . W temperaturze 310 °C lantan zmienia się w strukturę sześcienną zorientowaną na twarz , a w temperaturze 865 °C w strukturę sześcienną skoncentrowaną na ciele .

Chemiczny

Zgodnie z przewidywaniami trendów okresowych , lantan ma największy promień atomowy spośród lantanowców. W związku z tym jest najbardziej reaktywny spośród nich, matowieje dość szybko na powietrzu, po kilku godzinach ciemnieje i może łatwo spalić się, tworząc tlenek lantanu(III) , La 2 O 3 , który jest prawie tak zasadowy jak tlenek wapnia . Centymetrowa próbka lantanu ulegnie całkowitej korozji w ciągu roku, ponieważ jego tlenek odpryskuje jak rdza żelaza , zamiast tworzyć ochronną powłokę tlenkową, taką jak aluminium , skand, itr i lutet. Lantan reaguje z halogenkami w temperaturze pokojowej, tworząc trihalogenki, a po ogrzaniu tworzy związki dwuskładnikowe z niemetalami: azotem, węglem, siarką, fosforem, borem, selenem, krzemem i arsenem. Lantan reaguje powoli z wodą tworząc wodorotlenek lantanu(III) , La(OH) 3 . W rozcieńczonym kwasie siarkowym lantan łatwo tworzy uwodniony jon trójdodatni [La(H 2 O) 9 ] 3+ : jest on bezbarwny w roztworze wodnym, ponieważ La 3+ nie ma elektronów d lub f. Lantan jest najmocniejszą i najtwardszą bazą wśród pierwiastków ziem rzadkich , co ponownie oczekuje się, że jest największym z nich.

Izotopy

Wyciąg z wykresu nuklidów pokazujących stabilne izotopy (czarne) od baru ( Z = 56 ) do neodymu ( Z = 60 ).

Naturalnie występujący lantan składa się z dwóch izotopów, stabilnego 139 La i pierwotnego długożyciowego radioizotopu 138 La. 139 La jest zdecydowanie najliczniejszy, stanowiąc 99,910% naturalnego lantanu: jest wytwarzany w procesie s ( powolne wychwytywanie neutronów , które występuje w gwiazdach o małej i średniej masie) oraz proces r (szybkie wychwytywanie neutronów, które występuje w supernowych z zapadaniem się jądra ). Jest jedynym stabilnym izotopem lantanu. Bardzo rzadki izotop 138 La jest jednym z niewielu pierwotnych jąder nieparzystych o długim okresie półtrwania wynoszącym 1,05×10 11  lat. Jest to jedno z bogatych w protony p-jąder, które nie mogą być wytworzone w procesach s- lub r- . 138 La, wraz z jeszcze rzadszym 180m Ta , powstaje w procesie v, w którym neutrina oddziałują ze stabilnymi jądrami. Wszystkie inne izotopy lantanu są syntetyczne : z wyjątkiem 137 La o okresie półtrwania około 60 000 lat, wszystkie z nich mają okres półtrwania krótszy niż jeden dzień, a większość ma okres półtrwania krótszy niż minuta. Izotopy 139 La i 140 La występują jako produkty rozszczepienia uranu.

Związki

Tlenek lantanu jest białym ciałem stałym, które można otrzymać w bezpośredniej reakcji jego pierwiastków składowych. Ze względu na duży rozmiar jonu La 3+ , La 2 O 3 przyjmuje heksagonalną 7-współrzędną strukturę, która zmienia się na 6-koordynacyjną strukturę tlenku skandu (Sc 2 O 3 ) i tlenku itru (Y 2 O 3 ) przy wysoka temperatura. Gdy reaguje z wodą, powstaje wodorotlenek lantanu: w reakcji wydziela się dużo ciepła i słychać syczący dźwięk. Wodorotlenek lantanu będzie reagował z atmosferycznym dwutlenkiem węgla, tworząc zasadowy węglan.

Fluorek lantanu jest nierozpuszczalny w wodzie i może być użyty jako test jakościowy na obecność La 3+ . Wszystkie cięższe halogenki są bardzo rozpuszczalnymi związkami rozpływającymi się . Bezwodne halogenki powstają w wyniku bezpośredniej reakcji ich pierwiastków, ponieważ ogrzewanie hydratów powoduje hydrolizę: na przykład ogrzewanie uwodnionego LaCl 3 wytwarza LaOCl.

Lantan reaguje egzotermicznie z wodorem, tworząc diwodorek LaH 2 , czarny, piroforyczny , kruchy, przewodzący związek o strukturze fluorku wapnia . To jest niestechiometryczny związku, a następnie absorpcji wodoru jest to możliwe, z jednoczesnym utraty przewodności elektrycznej, aż jak sól LAH bardziej 3 jest osiągnięta. Jak Lal 2 i Lai, LAH 2 jest prawdopodobnie electride związku.

Ze względu na duży promień jonowy i dużą elektropozytywność La 3+ , nie ma on zbyt dużego udziału kowalencyjnego w jego wiązaniu, a zatem ma ograniczoną chemię koordynacyjną , jak itr i inne lantanowce. Szczawian lantanu nie rozpuszcza się zbytnio w roztworach szczawianu metali alkalicznych, a [La(acac) 3 (H 2 O) 2 ] rozkłada się w temperaturze około 500 °C. Tlen jest najczęściej atomem dawca w kompleksami lantanowców, które w większości są jonowe i często mają dużą liczbę koordynacji przez 6, 8 jest najbardziej typowe, tworząc kwadrat antiprismatic i dodecadeltahedral struktury. Te wysokie współrzędnych gatunków, sięgając aż do liczby koordynacyjnej 12 z wykorzystaniem chelatowania ligandów takich jak: La 2 (SO 4 ) 3 · 9H 2 O, często mają niski stopień symetrii powodu czynników stereo-chemiczne.

Chemia lantanu zwykle nie obejmuje wiązania π ze względu na konfigurację elektronową pierwiastka: stąd jego chemia metaloorganiczna jest dość ograniczona. Najlepiej scharakteryzowanymi związkami organolantanowymi są kompleks cyklopentadienylowy La(C 5 H 5 ) 3 , który powstaje w reakcji bezwodnego LaCl 3 z NaC 5 H 5 w tetrahydrofuranie i jego pochodnych metylowych.

Historia

Carl Gustaf Mosander , odkrywca lantanu

W 1751 roku, szwedzki mineralog Axel Frederik Cronstedt odkrył ciężki minerał z kopalni w Bastnäs , później nazwanego celit . Trzydzieści lat później piętnastoletni Wilhelm Hisinger z rodziny będącej właścicielem kopalni wysłał jej próbkę do Carla Scheele , który nie znalazł w niej żadnych nowych elementów. W 1803 roku, po tym, jak Hisinger został mistrzem żelaza, powrócił do minerału z Jönsem Jacobem Berzeliusem i wyizolował nowy tlenek, który nazwali cerią na cześć odkrytej dwa lata wcześniej planety karłowatej Ceres . Ceria została jednocześnie niezależnie odizolowana w Niemczech przez Martina Heinricha Klaprotha . W latach 1839 i 1843, tlenek ceru okazał się być mieszaniną tlenków przez szwedzkiego chirurga i chemika Carl Gustaf Mosander , który mieszkał w tym samym domu co Berzelius: on oddzielony dwoma innymi tlenkami, które nazwał tlenek lantanu i didymia . Częściowo rozłożył próbkę azotanu ceru , prażąc ją na powietrzu, a następnie traktując powstały tlenek rozcieńczonym kwasem azotowym . W tym samym roku Axel Erdmann, student również Instytutu Karolinska, odkrył lantan w nowym minerale z wyspy Låven położonej w norweskim fiordzie.

Wreszcie Mosander wyjaśnił swoje opóźnienie, mówiąc, że wyekstrahował drugi pierwiastek z ceru, który nazwał didymium. Choć nie zdawał sobie z tego sprawy, dydym też był mieszanką, aw 1885 r. podzielono go na prazeodym i neodym.

Ponieważ właściwości lantanu różniły się tylko nieznacznie od właściwości ceru i występował wraz z nim w jego solach, nazwał go od starożytnego greckiego λανθάνειν [lanthanein] (dosł. „ leżeć w ukryciu” ). Stosunkowo czysty metal lantanowy został po raz pierwszy wyizolowany w 1923 roku.

Występowanie i produkcja

Lantan jest trzecim najbardziej rozpowszechnionym spośród wszystkich lantanowców, stanowiąc 39 mg/kg skorupy ziemskiej, za neodymem z 41,5 mg/kg i cerem z 66,5 mg/kg. Jest prawie trzy razy bardziej obfity niż ołów w skorupie ziemskiej. Pomimo tego, że należy do tak zwanych „metali ziem rzadkich”, lantan wcale nie jest rzadki, ale historycznie jest tak nazwany, ponieważ jest rzadszy niż „ziemie pospolite”, takie jak wapno i magnezja, a historycznie znanych było tylko kilka złóż . Lantan jest uważany za metal ziem rzadkich, ponieważ proces jego wydobycia jest trudny, czasochłonny i kosztowny. Lantan rzadko jest dominującym lantanowcem występującym w minerałach ziem rzadkich, a w ich wzorach chemicznych zwykle poprzedza go cer. Rzadkie przykłady minerałów dominujących w La to monazyt-(La) i lantanit-(La).

Proces krakowania kwasem monazytowym.svg

Jon La 3+ ma podobną wielkość do wczesnych lantanowców z grupy ceru (do samaru i europu ), które bezpośrednio występują w układzie okresowym, a zatem ma tendencję do występowania razem z nimi w minerałach fosforanowych , krzemianowych i węglanowych , takich jak jako monazyt (M III PO 4 ) i bastnazyt (M III CO 3 F), gdzie M odnosi się do wszystkich metali ziem rzadkich z wyjątkiem skandu i promieniotwórczego prometu (głównie Ce, La i Y). W Bastnäsycie zwykle brakuje toru i ciężkich lantanowców, a oczyszczanie z niego lekkich lantanowców jest mniej skomplikowane. Ruda, po rozdrobnieniu i zmieleniu, jest najpierw traktowana gorącym stężonym kwasem siarkowym, wydzielającym dwutlenek węgla, fluorowodór i tetrafluorek krzemu : produkt jest następnie suszony i ługowany wodą, pozostawiając w roztworze wczesne jony lantanowców, w tym lantanu .

Bardziej skomplikowana jest procedura dla monazytu, który zwykle zawiera wszystkie pierwiastki ziem rzadkich, a także tor. Monazyt, ze względu na swoje właściwości magnetyczne, można oddzielić przez wielokrotną separację elektromagnetyczną. Po oddzieleniu jest traktowany gorącym stężonym kwasem siarkowym w celu wytworzenia rozpuszczalnych w wodzie siarczanów pierwiastków ziem rzadkich. Kwaśne filtraty są częściowo neutralizowane wodorotlenkiem sodu do pH 3–4. Tor wytrąca się z roztworu w postaci wodorotlenku i jest usuwany. Następnie roztwór traktuje się szczawianem amonu w celu przekształcenia pierwiastków ziem rzadkich w ich nierozpuszczalne szczawiany . Szczawiany są przekształcane w tlenki przez wyżarzanie. Tlenki są rozpuszczane w kwasie azotowym, co wyklucza jeden z głównych składników, cer , którego tlenek jest nierozpuszczalny w HNO 3 . Lantan jest oddzielany jako sól podwójna z azotanem amonu przez krystalizację. Ta sól jest stosunkowo mniej rozpuszczalna niż inne podwójne sole ziem rzadkich i dlatego pozostaje w pozostałości. Należy zachować ostrożność podczas obchodzenia niektórych reszt, ponieważ zawierają one 228 Ra , córkę 232 TH, która jest silnym gamma emitera. Lantan jest stosunkowo łatwy do ekstrakcji, ponieważ ma tylko jeden sąsiadujący lantan, cer, który można usunąć, wykorzystując jego zdolność do utleniania do stanu +4; Następnie lantanu może być oddzielona od historycznej metodą frakcyjnej krystalizacji z La (NO 3 ) 3 · 2NH 4 NR 3 · 4H 2 O lub jonowymiennych , gdy pożądane jest techniki wyższej czystości.

Metaliczny lantan otrzymuje się z jego tlenku przez ogrzewanie go z chlorkiem amonu lub fluorkiem i kwasem fluorowodorowym w temperaturze 300-400 °C w celu wytworzenia chlorku lub fluorku:

La 2 O 3 + 6 NH 4 Cl → 2 LaCl 3 + 6 NH 3 + 3 H 2 O

Następnie następuje redukcja za pomocą metali alkalicznych lub metali ziem alkalicznych w próżni lub atmosferze argonu:

LaCl 3 + 3 Li → La + 3 LiCl

Również czyste lantanu można wytwarzać przez elektrolizę stopionej mieszaninie bezwodnego LaCl 3 i nasyconym roztworem NaCl i KCI w podwyższonych temperaturach.

Aplikacje

Coleman biały gaz latarnia płaszcz spalanie przy pełnej jasności

Pierwsze historyczne zastosowanie lantanu miało miejsce w osłonach latarni gazowych . Carl Auer von Welsbach stosować mieszaninę tlenku lantanu i tlenku cyrkonu , który nazwał Actinophor i opatentowany w 1886 roku Oryginalne koszulki dał zielone światło przyciemnione i nie były bardzo udane, a jego pierwsza firma, która powstała fabryka w Atzgersdorf w 1887, nie powiodło się w 1889.

Nowoczesne zastosowania lantanu obejmują:

Laboratorium
6
gorąca katoda
Porównanie przepuszczalności podczerwieni szkła ZBLAN i krzemionki
  • Jednym z materiałów stosowanych na materiał anodowy akumulatorów niklowo-wodorkowych jest La (Ni
    3,6
    Mn
    0,4
    Glin
    0,3
    Współ
    0,7
    )
    . Ze względu na wysoki koszt ekstrakcji innych lantanowców zamiast czystego lantanu stosuje się miszmetal zawierający ponad 50% lantanu. Związek jest międzymetalicznym składnikiem AB
    5
    rodzaj. Akumulatory NiMH można znaleźć w wielu modelach Toyoty Prius sprzedawanych w USA. Te większe akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe wymagają do produkcji ogromnych ilości lantanu. Akumulator NiMH Toyoty Prius 2008 wymaga od 10 do 15 kilogramów (22 do 33 funtów) lantanu. Ponieważ inżynierowie naciskają na technologię, aby zwiększyć wydajność paliwową, na każdy pojazd może być potrzebna podwójna ilość lantanu.
  • Stopy gąbki wodorowej mogą zawierać lantan. Stopy te są w stanie magazynować do 400 razy większą objętość gazowego wodoru w procesie odwracalnej adsorpcji. Energia cieplna jest uwalniana za każdym razem, gdy to robią; dlatego stopy te mają możliwości w systemach oszczędzania energii.
  • Mischmetal , stop piroforyczny stosowany w lżejszych krzemieniach, zawiera od 25% do 45% lantanu.
  • Tlenek lantanu i borek są stosowane w elektronicznych lampach próżniowych jako materiały na gorącą katodę o dużej emisyjności elektronów . Kryształy LaB
    6
    są stosowane w termionowych źródłach emisji elektronów o wysokiej jasności i wydłużonej żywotności do mikroskopów elektronowych i silników z efektem Halla .
  • Trifluorek lantanu ( LaF
    3
    ) jest podstawowym składnikiem ciężkiego szkła fluorkowego o nazwie ZBLAN . Szkło to ma doskonałą przepuszczalność w zakresie podczerwieni i dlatego jest stosowane w systemach komunikacji światłowodowej.
  • Bromek lantanu domieszkowany cerem i chlorek lantanu to najnowsze scyntylatory nieorganiczne , które łączą w sobie wysoką wydajność światła, najlepszą rozdzielczość energii i szybką reakcję. Ich wysoka wydajność zamienia się w doskonałą rozdzielczość energii; ponadto strumień świetlny jest bardzo stabilny i dość wysoki w bardzo szerokim zakresie temperatur, co czyni go szczególnie atrakcyjnym w zastosowaniach wysokotemperaturowych. Scyntylatory te są już szeroko stosowane komercyjnie w detektorach neutronów lub promieni gamma .
  • Lampy łukowe węglowe wykorzystują mieszankę pierwiastków ziem rzadkich w celu poprawy jakości światła. To zastosowanie zwłaszcza do filmowania przemyśle oświetlenia studia i projekcji zużywane około 25% związków metali ziem rzadkich wytwarzanych do wycofywania węgla łukowego lamp.
  • Tlenek lantanu(III) ( La
    2
    O
    3
    ) poprawia odporność szkła na alkalia i jest stosowany do wytwarzania specjalnych szkieł optycznych, takich jak szkło pochłaniające podczerwień, a także soczewek kamer i teleskopów , ze względu na wysoki współczynnik załamania i niską dyspersję szkieł ziem rzadkich. Tlenek lantanu także stosować jako dodatek do ziarna wzrostu w fazie ciekłej spiekania z azotku krzemu i cyrkonu, dwuborek .
  • Niewielkie ilości lantanu dodane do stali poprawiają jej ciągliwość , odporność na uderzenia i ciągliwość , natomiast dodatek lantanu do molibdenu zmniejsza jej twardość i wrażliwość na zmiany temperatury.
  • W wielu produktach basenowych znajdują się niewielkie ilości lantanu, które usuwają fosforany, które odżywiają glony.
  • Dodatek tlenku lantanu do wolframu jest stosowany w elektrodach do spawania łukiem gazowym wolframowym , jako substytut radioaktywnego toru.
  • Różne związki lantanu i innych pierwiastków ziem rzadkich (tlenki, chlorki itp.) są składnikami różnych katalizy, takich jak katalizatory krakingu ropy naftowej .
  • Datowanie radiometryczne lantanowo-barowe służy do szacowania wieku skał i rud, chociaż technika ta ma ograniczoną popularność.
  • Węglan lantanu został zatwierdzony jako lek (Fosrenol, Shire Pharmaceuticals ) do absorbowania nadmiaru fosforanów w przypadkach hiperfosfatemii obserwowanej w końcowym stadium choroby nerek .
  • Fluorek lantanu jest stosowany w powłokach lamp luminoforowych. Zmieszany z fluorkiem europu jest również stosowany w membranie krystalicznej fluorkowych elektrod jonoselektywnych .
  • Podobnie jak peroksydaza chrzanowa , lantan jest używany jako wskaźnik gęstości elektronów w biologii molekularnej .
  • Bentonit modyfikowany lantanem (lub phoslock ) jest stosowany do usuwania fosforanów z wody w uzdatnianiu jezior.

Rola biologiczna

Lantan nie odgrywa żadnej znanej roli biologicznej u ludzi. Pierwiastek jest bardzo słabo wchłaniany po podaniu doustnym, a po wstrzyknięciu jego eliminacja jest bardzo powolna. Węglan lantanu (Fosrenol) został zatwierdzony jako środek wiążący fosforany do absorbowania nadmiaru fosforanów w przypadkach schyłkowej niewydolności nerek .

Chociaż lantan ma działanie farmakologiczne na kilka receptorów i kanałów jonowych, jego specyficzność wobec receptora GABA jest wyjątkowa wśród kationów trójwartościowych. Lantan działa w tym samym miejscu modulującym receptor GABA co cynk , znany negatywny modulator allosteryczny . Kation lantanu La 3+ jest dodatnim modulatorem allosterycznym na natywnych i rekombinowanych receptorach GABA, wydłużającym czas otwarcia kanału i zmniejszający odczulanie w sposób zależny od konfiguracji podjednostki.

Lantan jest niezbędnym kofaktorem dehydrogenazy metanolu metanotroficznej bakterii Methylacidiphilum fumariolicum SolV, chociaż duże podobieństwo chemiczne lantanowców oznacza, że ​​można go bez szkodliwych skutków zastąpić cerem, prazeodymem lub neodymem oraz mniejszym samarem, europem, lub gadolin nie dający żadnych skutków ubocznych poza spowolnieniem wzrostu.

Środki ostrożności

Lantan
Zagrożenia
Piktogramy GHS GHS02: Łatwopalny
Hasło ostrzegawcze GHS Zagrożenie
H260
P223 , P231 + 232 , P370 + 378 , P422
NFPA 704 (ognisty diament)
0
4
2

Lantan ma niski do umiarkowanego poziom toksyczności i należy się z nim obchodzić ostrożnie. Wstrzyknięcie roztworów lantanu powoduje hiperglikemię , niskie ciśnienie krwi, zwyrodnienie śledziony i zmiany w wątrobie . Zastosowanie w łuku węglowym prowadziło do narażenia ludzi na tlenki i fluorki pierwiastków ziem rzadkich, co czasami prowadziło do pylicy płuc . Ponieważ jon La 3+ ma podobną wielkość do jonu Ca 2+ , jest on czasami używany jako łatwy do wyśledzenia substytut tego ostatniego w badaniach medycznych. Wiadomo, że lantan, podobnie jak inne lantanowce, wpływa na metabolizm człowieka, obniżając poziom cholesterolu, ciśnienie krwi, apetyt i ryzyko krzepnięcia krwi. Po wstrzyknięciu do mózgu działa jak środek przeciwbólowy, podobnie jak morfina i inne opiaty, chociaż mechanizm stojący za tym jest wciąż nieznany.

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Bibliografia

Dalsza lektura

  • Chemia przemysłowa lantanonów, itru, toru i uranu , RJ Callow, Pergamon Press, 1967
  • Ekstrakcyjna metalurgia ziem rzadkich , CK Gupta i N. Krishnamurthy, CRC Press, 2005
  • Nouveau Traite de Chimie Minerale, tom. VII. Scandium, itr, Elements des Terres Rares, Aktyn , P. Pascal, redaktor, Masson & Cie, 1959
  • Chemia Lantanonów , RC Vickery, Butterworths 1953