Химическая энциклопедия
"ЛАНТАН"

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 м². 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/см³. При 277-861 °С устойчив b-La: решетка кубич. типа Сu, а=0,5296 нм, z=4, пространств. группа Fm3m; плотн. 6,190 г/см³. 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/см³; 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: С⁰_p 27,11 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 О₂ воспламеняется, с N₂ раскаленный Л. образует нитрид. Заметно поглощает Н₂ 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/см³), при 2040-2110 °C - H-La₂O₃ с гексагон. решеткой; при 2100-2313 °C -X-La₂O₃ с кубич. решеткой, т. пл. 2313 °С; С⁰_р 108,8 Дж/(моль^.К); DH⁰_обР -1794,2 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 127,3 Дж/(моль^.К). Взаимод. с НСl, НNО₃, НСlО₄. 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; S⁰₂₉₈ 100 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/см³; С⁰_р 98 Дж/(моль^.К); DH⁰_обр - 1071 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 137 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)_2,5Cl_0,5 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 Н₂. 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.