57 La لانثانوم 138.905
لانثانيد المستوى الفرعي f الدورة 6

لانثانوم

La · العنصر 57 · لانثانيد

أول لانثانيد، والعنصر الذي ظل مختبئًا داخل سيريوم مدة 36 عامًا قبل أن يلاحظه أحد.

الحالة عند 20°C صلب
الكتلة الذرية 138.905 u
التوزيع الإلكتروني[Xe] 5d¹ 6s²

البنية

ذرة لانثانوم

ليس مخططًا لنقاط على حلقات — بل عينة مونتِ كارلو من كثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل غلاف فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين لدالة الموجة، وهذا ما يجعل الترابط ممكنًا.

سحابة المدار

القيم المقاسة

ورقة الخصائص

يوضح كل شريط موضع لانثانوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.

الفيزيائية

الكثافة 6.162 g/cm³ 35%
نقطة الانصهار 1193 K 53%
نقطة الغليان 3737 K 80%
الحرارة النوعية 0.195 J/g·K
الموصلية الحرارية 13.4 W/m·K 35%

الذرية

نصف القطر الذري 187 pm 74%
نصف القطر التساهمي 207 pm
نصف قطر فان دير فالس 240 pm

الإلكترونية

الكهروسلبية 1.1 10%
طاقة التأين 538.4 kJ/mol 13%
الألفة الإلكترونية 53.8 kJ/mol 47%

الوجود

الوفرة في القشرة 39 mg/kg 77%

الهوية

الرمزLa
العدد الذري57
الكتلة الذرية138.9055 u
الفئةلانثانيد
المستوى الفرعيf
البنية البلوريةسداسي
حالات الأكسدة+2, +3
سنة الاكتشاف1839
اكتشفهCarl Gustav Mosander

المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.

الحجم، وفق المقياس

ما حجم ذرة لانثانوم؟

نصف القطر 187 pm — أي 0.187 nm، ولذلك فإن نحو 2.67 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.

المدى الحراري

صلب، سائل، غاز — ومتى

يكون لانثانوم سائلًا ضمن مجال 2544 K، من 1193 K إلى 3737 K.

موضعه

موضعه في الجدول

تقع لانثانوم في سلسلة لانثانيد، المطبوعة أسفل الشبكة الرئيسية.

عناصر اللانثانيدات الأخرى

جميع عناصر اللانثانيدات

القصة

ماهيّة لانثانوم وكيف اكتشفناه

أول لانثانيد، والعنصر الذي ظل مختبئًا داخل سيريوم مدة 36 عامًا قبل أن يلاحظه أحد.

اكتشاف لانثانوم

قصة الاكتشاف

1839 - الدليل الأول

كان Carl Gustav Mosander، الكيميائي السويدي وتلميذ العالم الكبير Jöns Jakob Berzelius، يدرس نترات السيريوم عندما لاحظ أمراً غريباً. فقد أظهر السيريوم المفترض أنه نقي خصائص لا تتطابق تماماً مع ما كان متوقعاً.

انتصار الفصل

من خلال التبلور التجزيئي الدقيق - وهي عملية شاقة تتضمن إذابة المركبات وإعادة تبلورها مراراً - تمكن Mosander من فصل ما ظنه سيريوم نقياً إلى مادتين متميزتين.

تسمية العنصر

سمّى Mosander العنصر الجديد "لانثانوم" نسبة إلى الكلمة اليونانية "lanthanein" التي تعني "يختبئ". وكان ذلك تنبؤاً بالغ الدقة - فقد كان اللانثانوم مختبئاً بالفعل في عينات السيريوم لعقود.

السياق التاريخي

جاء اكتشاف Mosander خلال العصر الذهبي لاكتشاف العناصر. ففي العام نفسه (1839)، اكتشف أيضاً تيربيوم وإربيوم. وقد أرست طريقته المنهجية في فصل العناصر الأرضية النادرة الأساس لفهم سلسلة اللانثانيدات بأكملها.

"بدت العناصر وكأنها تتكاثر أمام أعيننا، إذ كشف كل فصل عن تعقيدات جديدة مخفية داخل ما كنا نظنه بسيطاً."

— وصف معاصر لاكتشافات العناصر الأرضية النادرة

الأثر العلمي

كان اكتشاف Mosander للانثانوم ثورياً لأنه أثبت أن حتى العناصر "المعروفة جيداً" قد تخفي أسراراً. وقد أطلق هذا الاكتشاف مسعى استمر 70 عاماً لفصل جميع العناصر الأرضية النادرة والتعرف عليها، مما غيّر فهمنا للبنية الذرية والدورية تغييراً جوهرياً.

إرث Mosander

اكتشف Carl Mosander عناصر أكثر من أي عالم آخر باستثناء Glenn T. Seaborg. وقد أثّر نهجه المنهجي في فصل العناصر الأرضية النادرة في أجيال من الكيميائيين، ورسّخ مكانة Sweden قوةً رائدة في كيمياء العناصر المبكرة.

الاستخدامات

استخدامات لانثانوم

التطبيقات الصناعية المتقدمة

لانثانوم هو العنصر البوابة إلى سلسلة اللانثانيدات، ويؤدي أدواراً حاسمة في التكنولوجيا الحديثة. وبصفته محفزاً استثنائياً، تُعد مركبات اللانثانوم أساسية في تكرير النفط، إذ تساعد على تكسير النفط الخام الثقيل إلى وقود البنزين والديزل الذي يمد عالمنا بالطاقة.

ثورة الكاميرات

تحتوي عدسات الكاميرات عالية الجودة على زجاج اللانثانوم - بنسبة تصل إلى 50% من الوزن. يتميز هذا الزجاج الخاص بتشتت منخفض للغاية، أي إنه يكسر ألوان الضوء المختلفة بالمقدار نفسه تقريباً، مما يزيل الحواف الملونة (الانحراف اللوني) التي تعاني منها العدسات الأرخص. عندما ترى صوراً احترافية شديدة الوضوح، يكون اللانثانوم عاملاً خفياً وراء ذلك.

تكنولوجيا البطاريات

تعتمد بطاريات هيدريد النيكل-المعدن (NiMH) - الموجودة في السيارات الهجينة مثل Toyota Prius - على سبائك قائمة على اللانثانوم لتخزين الهيدروجين. تحتوي بطارية السيارة الهجينة النموذجية على نحو 10-15 kg من اللانثانوم، مما يجعلها واحدة من أكبر الاستخدامات الصناعية لهذا العنصر الأرضي النادر.

أحجار القداحة وتوليد الشرر

إن "الحجر" الموجود في قداحات السجائر هو في الواقع سبيكة ميشميتال تحتوي على 25-50% من اللانثانوم. وعند ضربها، يُنتج اللانثانوم الشرر الساطع الذي يشعل الوقود. وتُستخدم التكنولوجيا نفسها في أقطاب اللحام والألعاب النارية المسرحية.

المواد المتقدمة

  • مواد تخزين الهيدروجين لأبحاث خلايا الوقود
  • مواد فائقة التوصيل عند دمجها مع النحاس والأكسجين
  • مواد فوسفورية للإضاءة الموفرة للطاقة
  • مكثفات خزفية للأجهزة الإلكترونية

التطبيقات اليومية

السيارات

  • بطاريات المركبات الهجينة (Toyota Prius، Honda Insight)
  • المحوّلات الحفازة للتحكم في الانبعاثات
  • زجاج المصابيح الأمامية عالي الأداء
  • إضافات الوقود لاحتراق أنظف

البصريات والتصوير

  • عدسات الكاميرات الاحترافية (العدسات المقربة من Canon وNikon)
  • مرايا التلسكوبات وعدساتها
  • بصريات المناظير والمجاهر
  • عدسات نظارات الواقع الافتراضي

تكنولوجيا الإضاءة

  • إضاءة القوس الكربوني لأجهزة عرض الأفلام
  • معدات إضاءة الاستوديو
  • مصابيح الفلورسنت الموفرة للطاقة
  • طلاءات فوسفورية لمصابيح LED

الأدوات والمعدات

  • قداحات السجائر ذات الاستخدام الواحد
  • طلاءات أقطاب اللحام
  • مواد شمعات الإشعال
  • معدات المختبر

مصدره

الوجود الطبيعي

39 mg/kg من القشرة الأرضية · أوفر من 77% من العناصر

التوزيع الطبيعي

على الرغم من تسميته "عنصراً أرضياً نادراً"، فإن اللانثانوم أكثر وفرة بثلاث مرات من الرصاص في القشرة الأرضية. وتأتي صفة "النادر" من الصعوبة البالغة في فصل هذه العناصر وتنقيتها من حالتها الطبيعية.

إحصاءات الوفرة

  • القشرة الأرضية: 39 جزءاً في المليون (ppm)
  • الترتيب: العنصر رقم 28 من حيث الوفرة
  • مياه المحيطات: 3.4 × 10⁻⁶ ppm
  • الكون: نادر للغاية، ويتكوّن في التخليق النووي النجمي

المصادر المعدنية الرئيسية

الباستنايسيت

الصيغة الكيميائية: (Ce,La)CO₃F
محتوى La: 25-35%
الرواسب الرئيسية: Mountain Pass (California)، Bayan Obo (China)

المونازيت

الصيغة الكيميائية: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
محتوى La: 15-25%
الرواسب الرئيسية: Australia، India، Brazil، South Africa

التوزيع العالمي

  • China: 85% من الإنتاج العالمي (Inner Mongolia)
  • United States: منجم Mountain Pass (أُعيد افتتاحه مؤخراً)
  • Australia: رواسب Mount Weld
  • India: رمال الشواطئ في Kerala وTamil Nadu
  • Brazil: رواسب ولاية Minas Gerais

التكوّن الجيولوجي

يتكوّن اللانثانوم من خلال التبلور التجزيئي في الصخور النارية القلوية والكربوناتيتية. ويتركز في العمليات الصهارية المتأخرة ونواتج التجوية، وغالباً ما يرتبط بالمعادن الفلورية والكربوناتية.

التعامل

السلامة

معلومات السلامة

مستوى الخطر المتوسط

يُعد اللانثانوم ومركباته عموماً متوسطة الخطورة، ويتطلب التعامل الآمن معها اتخاذ احتياطات محددة.

مخاطر الجهاز التنفسي

خطر الاستنشاق: يمكن أن يسبب غبار اللانثانوم تهيج الجهاز التنفسي واحتمال تلف الرئتين. وقد تسبب الجسيمات الدقيقة تغبر الرئة (تندب الرئة) عند التعرض المطول.

  • استخدم أقنعة الغبار المناسبة (N95 كحد أدنى) عند التعامل مع المساحيق
  • تأكد من توفير تهوية كافية في مناطق العمل
  • تجنب تكوين غبار محمول جواً أثناء الطحن أو القطع

ملامسة العين والجلد

  • ملامسة العين: قد تسبب تهيجاً واحتمال تلف القرنية
  • ملامسة الجلد: قد تسبب التهاب الجلد لدى الأشخاص الحساسين
  • معدات الوقاية الشخصية المطلوبة: نظارات واقية وقفازات مقاومة للمواد الكيميائية

إجراءات الإسعافات الأولية

الاستنشاق

انقل المصاب إلى الهواء النقي فوراً. إذا استمرت صعوبات التنفس، فاطلب الرعاية الطبية.

ملامسة العين

اغسل العين بالماء النظيف لمدة 15 دقيقة. أزل العدسات اللاصقة إذا أمكن نزعها بسهولة. اطلب الرعاية الطبية.

ملامسة الجلد

اغسل المنطقة المصابة بالماء والصابون. انزع الملابس الملوثة.

الابتلاع

اشطف الفم بالماء. لا تحفز التقيؤ. اطلب الرعاية الطبية فوراً.

متطلبات التخزين

  • خزّن المادة في مكان بارد وجاف بعيداً عن الأحماض القوية
  • أبقِ الحاويات محكمة الإغلاق لمنع الأكسدة
  • افصلها عن المواد غير المتوافقة (المؤكسدات القوية)
  • استخدم حاويات مقاومة للتآكل للمركبات

الاعتبارات البيئية

ينبغي عدم إطلاق مركبات اللانثانوم في المجاري المائية، إذ يمكن أن تتراكم حيوياً في الكائنات المائية. تخلّص من النفايات عبر مرافق مرخصة للنفايات الخطرة.

إجابات سريعة

أسئلة شائعة عن لانثانوم

ما هو لانثانوم؟

لانثانوم (رمزه La) هو العنصر 57 في الجدول الدوري، وينتمي إلى لانثانيد في الدورة 6. أول لانثانيد، والعنصر الذي ظل مختبئًا داخل سيريوم مدة 36 عامًا قبل أن يلاحظه أحد. في درجة حرارة الغرفة، يكون صلباً.

ما التوزيع الإلكتروني لـ لانثانوم؟

التوزيع الإلكتروني للحالة الأرضية لـلانثانوم هو [Xe] 5d¹ 6s²، ويشغل 6 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 18, 9, 2.

ما نقطتا انصهار وغليان لانثانوم؟

ينصهر لانثانوم عند 1193 K (919.9 °C) ويغلي عند 3737 K (3463.9 °C).

ما الكتلة الذرية لـ لانثانوم؟

تبلغ الكتلة الذرية القياسية لـ لانثانوم ‏138.905 u. وهذا متوسط موزون لنظائره الموجودة طبيعياً، ولذلك نادراً ما يكون عدداً صحيحاً.

ما كثافة لانثانوم؟

تبلغ كثافة لانثانوم مقدار 6.162 g/cm³. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³، لذا تكون كتلة من لانثانوم أثقل بنحو 6.2×.

ما الكهروسلبية لـ لانثانوم؟

تبلغ كهروسلبية لانثانوم وفق مقياس باولنغ 1.1. ويتراوح المقياس من 0.70 (الفرانسيوم، الأقل ميلاً إلى جذب الإلكترونات) إلى 3.98 (الفلور، الأكثر ميلاً). تعني قيمة كهذه الانخفاض أنه يمنح إلكتروناته الخارجية بسهولة، مكوِّنًا أيونات موجبة.

من اكتشف لانثانوم ومتى؟

اكتُشف لانثانوم في 1839 على يد Carl Gustav Mosander. سُمّي على اسم lanthanein باليونانية، وتعني «يختبئ».

ما مدى وفرة لانثانوم على الأرض؟

يشكّل لانثانوم حوالي 39 mg/kg من قشرة الأرض — وهو غير شائع، لكنه ليس نادرًا.