Лантан

(от греч. Lanthano - скрываюсь. Лат. Lanthanum) La, хим. Элемент III гр. Периодич. Системы, ат. Н. 57, ат. М. 138,9055. Относится к редкоземельным элементам. Прир. Л. Состоит из двух изотопов 139La (99,911 %) и радиоактивного 138La (0,089%. Т 1/2 2.1011 лет). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. Смеси изотопов 9.10-28 м 2. Конфигурация внеш. Электронной оболочки 5d16s2. Степень окисления +3. Энергия ионизации при последоват. Переходе от La9 к La3+ соотв. 5,5770, 11,06 и 19,176 эВ. Атомный радиус 0,187 нм, ионные радиусы (в скобках указаны координац. Числа) La3+ 0,117 нм (6), 0,124 нм (7), 0,130 нм (8), 0,136 нм (9), 0,141 нм (10), 0,150 нм (12). Л. Вместе с Се и Nd относится к наиб. Распространенным РЗЭ. Содержание Л. В земной коре 2,9.10-3 % по массе, в морской воде 2,9.10-6 мг/л.

Вместе с др. РЗЭ содержится в монаците, бастнезите, лопарите и апатите. Это осн. Минералы, из к-рых его извлекают. Л. - металл серебристо-белого цвета. До 277 °С устойчив a-La. Кристаллич. Решетка гексагональная, а=0,3772 нм, с=1,2144 нм, z=4, пространств. Группа Р63/ттс>. Плотн. 6,162 г/см 3. При 277-861 °С устойчив b-La. Решетка кубич. Типа Сu, а=0,5296 нм, z=4, пространств. Группа Fm3m. Плотн. 6,190 г/см 3. При 861-920 °С существует g-La. Решетка кубич. Типа a-Fe, а=0,426 нм, z=2, пространств. Группа Im3m. Плотн. 5,97 г/см 3. DH°. Полиморфных переходов a:b 0,36 кДж/моль, b:g 3,12 кДж/моль. Т. Пл. 920 °С, т. Кип. 3447 °С. Для a-La. С 0p27,11 Дж/(моль . К). S0298 56,7 Дж/(моль . К). DH0 пл 6,2 кДж/моль, DH0 возг 430 кДж/моль (0 К). Давление пара 0,881 Па (1727 °С).

Температурный коэф. Линейного расширения a-La 5,2.10-6 К -1, b-La 9,5.10-6 К -1. Р для a-La 56,8.10-6 Ом . См, b-La 9,8.10-5 Ом . См, g-La 1,26.10-4 Ом . См. Теплопроводность a-La 13,81 Вт/(м . К). Твердость по Бринеллю 363 МПа. Коэф. Пуассона 0,288. Легко поддается мех. Обработке. При комнатной т-ре чистый Л. Обрабатывают ковкой и прессованием, хотя он и не обладает достаточной вязкостью. Из чистого Л. Возможно изготовление листов. По хим. Св-вам Л. Сходен с семейством из 14 элементов, следующих вслед за ним, к-рые поэтому наз. Лантаноидами. На воздухе Л. Быстро окисляется с образованием гидратированного оксикарбоната. При 450 °С в среде О 2 воспламеняется, с N2 раскаленный Л. Образует нитрид. Заметно поглощает Н 2 при комнатной т-ре, выше 250 °С легко образует гидриды.

Л. Реагирует (обычно при нагр.) с большинством металлов и неметаллов, образуя интерметаллиды, галогениды, оксиды, сульфиды и др. Легко взаимод. С минер, к-тами. Соед. Л., как правило, бесцветны. Ниже приводятся сведения о наиб. Важных соед. Л. Оксид (сесквиоксид) La2O3 - кристаллы. До 2040 °С устойчив A-La2O3 с гексагон. Решеткой (а=0,39373 нм, с=0,61299 нм, z=l, пространств. Группа Р3ml плотн. 6,57 г/см 3), при 2040-2110 °C - H-La2O3 с гексагон. Решеткой. При 2100-2313 °C -X-La2O3 с кубич. Решеткой, т. Пл. 2313 °С. С 0 р108,8 Дж/(моль . К). DH0 обР -1794,2 кДж/моль. S0298127,3 Дж/(моль . К). Взаимод. С НСl, НNО 3, НСlО 4. Во влажном воздухе быстро превращ. В гидрат оксикарбоната Л. С водой реагирует активно подобно СаО, превращаясь в La2O3.nH2O.

Получают разложением нитрата, оксалата, карбоната или др. Солей Л. На воздухе, обычно при т-ре выше 800 °С. La2O3 - пpoмeжyт. Продукт в произ-ве LaF3 и др. Соед. Л., компонент оптич. Стекол, керамич. Материалов, в т. Ч. Высокотемпературных сверхпроводников. Трифторид LaF3 - кристаллы с тригон. Решеткой (в гексагон. Установке. А=0,7186 нм, с=0,7352 нм, z=6, пространств. Группа P3с1). Т. Пл. 1493 °С, т. Кип. Ок. 2300°С. С°99,6 Дж/(моль . К). DH0 обр - 1699 кДж/моль. S0298100 Дж/(моль . К). Не раств. В воде. Образует кристаллогидраты. Получают гидраты осаждением из водных р-ров солей Л. При действии фтористоводородной к-ты, безводную соль - взаимод. La2O3 с газообразным HF или F2, разложением фтораммонийных комплексов при 400-500 °С и др.

Используют для получения металлич. Л. Монокристаллы LaF3 -селективные электроды по отношению к ионам F- Трихлорид LaCl3 - кристаллы с гексагон. Решеткой (а=0,7468 нм, с=0,4366 нм, z=2, пространств. Группа Р63/m). Т. Пл. 862 °С, т. Кип. Ок. 1710°С. Плотн. 3,842 г/см 3. С 0 р 98 Дж/(моль . К). DH0 обр - 1071 кДж/моль. S0298137 Дж/(моль . К). Хорошо раств. В воде. Образует кристаллогидраты, в щелочных р-рах гидролизуется до гидроксо-хлоридов. Получают взаимод. Смеси Сl2 и ССl4 с La2O3 или La2(C2O4)3 при 200-600 °С, хлорированием Л. Выше 100 °С и др. Применяют для получения Л. И его соединений. Гидроксид La(OH)3 получают действием р-ров щелочей на водорастворимые соли Л. (хлорид, нитрат, перхлорат, ацетат). РН начала осаждения La(OH)3 или основных солей типа La(OH)2,5Cl0,5 близок к 8.

Плохо растворимые соли Л. - фторид, фосфат, карбонат, оксалат, моноцитрат, монотартрат и др. Используют для выделения La(III) из р-ров. Чаще других применяют оксалат La2(C2O4)3.9H2O, к-рый при прокаливании до 900-1000 °С дает La2O3. Л. Вместе с др. РЗЭ выделяют из минералов в виде смеси оксидов (содержание Л. 15-30%). При переработке рудных концентратов и разделении РЗЭ на подгруппы Л. Выделяется вместе с Се, Рr и Nd. После отделения Се Л. Очищают от др. РЗЭ методами экстракции, ионообменной хроматографии, фракционным осаждением гидроксидов. Металлич. Л. Получают восстановлением LaF3 или LaCl3 кальцием, электролизом расплава хлоридов Л. В присут. Хлоридов Са и Ва. Л. - легирующая добавка к алюминиевым, магниевым, никелевым и кобальтовым сплавам, компонент мишметалла, применяемого для улучшения св-в коррозионностойкой, быстрорежущей и жаропрочной стали.

Интерметаллид LaNi5 - перспективный аккумулятор Н 2. Оксисульфид и алюминат Л.-компоненты люминофоров. См. Также Лантана хромат(III). Л. Открыт К. Мосандером в 1839 в виде лантановой "земли" - La2O3. Лит. См. При ст. Редкоземельные элементы. Л. И. Мартыненко. С. Д. Моисеев, Ю. М. Киселев..