Лантан — редкоземельный элемент¶
Лантан — химический элемент 3-й группы периодической таблицы Менделеева, относится к лантаноидам (редкоземельным элементам). Атомный номер 57, символ La, атомная масса 138,905. Название происходит от греческого «lanthanein» — «скрываться», «оставаться незамеченным», что связано с трудностями его выделения из смеси редкоземельных элементов. В сканвордах и кроссвордах слово «лантан» часто используется как ответ на определения вида «редкоземельный металл» или «элемент под номером 57».
¶Свойства
Лантан — серебристо-белый металл, мягкий и податливый, легко режется ножом. Плотность 6,162 г/см³, температура плавления 920 °C, кипения 3464 °C. В чистом виде обладает высокой электропроводностью. На воздухе быстро тускнеет, образуя оксидную плёнку, при нагревании горит, образуя оксид лантана La₂O₃. Реагирует с водой медленно, с кислотами — активно, выделяя водород. Относится к числу наиболее электроположительных элементов.
¶История открытия
Лантан был открыт в 1839 году шведским химиком Карлом Густавом Мосандером при изучении «цериевой земли» — смеси редкоземельных оксидов, которую ранее считали единым веществом. Мосандер показал, что церий — не один элемент, а смесь, и выделил из неё новый оксид, назвав его лантаном (от греческого «скрытый»). В 1907 году было установлено, что открытый Мосандером «лантан» сам является смесью двух элементов — собственно лантана (La) и празеодима (Pr). Чистый металл лантана впервые был получен в 1894 году.
¶Место в периодической системе
Лантан открывает семейство лантаноидов — 14 элементов от церия (58) до лютеция (71), которые в таблице Менделеева часто выносят в отдельную строку под основным корпусом. Электронная конфигурация атома: [Xe] 5d¹ 6s². Степени окисления: +2, +3 (основная), +4. Лантаноиды характеризуются сходством химических свойств из-за сходной электронной конфигурации, что и затрудняло их разделение в XIX веке.
¶Получение
Промышленное получение лантана связано с переработкой редкоземельного сырья — монацитовых песков, бастнезита и других минералов. Сырьё перерабатывают кислотным или щелочным способом, после чего редкоземельные элементы разделяют ионно-обменной хроматографией, экстракцией или кристаллизацией. Металлический лантан получают восстановлением фторида LaF₃ кальцием или электролизом расплавленного хлорида. Основные мировые производители редкоземельного сырья — Китай, Мьянма, Австралия; в России добыча и переработка ведутся на предприятиях в Апатитах (Мончегорск) и в Красноярском крае.
¶Применение
- Гидриды и аккумуляторы. Лантан входит в состав никель-металлгидридных аккумуляторов, применяемых в гибридных автомобилях.
- Оптика. Оксид лантана La₂O₃ используется в производстве оптического стекла с высоким показателем преломления, в том числе для объективов фото- и кинокамер.
- Катализ. Лантан применяется в нефтепереработке (крекинг) и в автомобильных катализаторах.
- Металлургия. Добавки лантана вводят в магниевые и алюминиевые сплавы для повышения их жаропрочности и механических свойств.
- Ферросплавы. Лантанферосплавы используются в производстве стали как дегазирующие и легирующие добавки.
- Электроника. Лантановые соединения применяются в производстве конденсаторов, люминофоров и сверхпроводников.
¶Лантан в сканвордах
Для составителей сканвордов лантан удобен тем, что укладывается в шесть букв (Л-А-Н-Т-А-Н) и имеет однозначную привязку к определениям «редкоземельный металл», «металл № 57», «редкоземельный элемент». Слово встречается в сканвордах и кроссвордах различных изданий, включая «Сканворд», «Кроссворд-Пазл» и другие российские издания. Синонимами-подсказками служат также «редкоземельный газ» (в старых источниках лантан ошибочно причисляли к газам) и «начало лантаноидов».
¶Интересные факты
- Название «лантан» отражает историю его открытия: элемент долго «скрывался» внутри смеси редкоземельных оксидов.
- Лантан — один из наиболее распространённых редкоземельных элементов в земной коре (около 39 г/т), уступая церию, неодиму и иттрию.
- В организме человека лантан присутствует в следовых количествах; соединения лантана применяются в медицине в качестве фосфатсвязывающих средств при хронической почечной недостаточности.
Источники:
- Перридьо К., Лонгшам Дж. «Редкоземельные элементы»
- Смителлс А. «Справочник по редким металлам»
- Гринвуд Н., Эрншоу А. «Химия элементов»
- Периодическая таблица химических элементов Д. И. Менделеева