57 La لانثانوم 138.905
لانثانيد f-block Period 6

لانثانوم

La · Element 57

The first lanthanide and the element that hid inside cerium for 36 years before anyone noticed.

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

البنية

ذرة لانثانوم

ليست رسماً تخطيطياً لنقاط على حلقات — بل عينة مونت كارلو لكثافة الاحتمال الفعلية |ψ|² لكل مستوى فرعي مشغول. اسحب للتدوير. يشير اللونان الأزرق والبنفسجي إلى الإشارتين المتعاكستين للدالة الموجية، وهو ما يجعل الترابط ممكناً.

سحابة المدارات

القيم المقيسة

ورقة الخصائص

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

فيزيائية

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

ذرية

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

إلكترونية

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

الوفرة

الوفرة في القشرة 39 mg/kg 77%

الهوية

الرمزLa
العدد الذري57
الكتلة الذرية138.9055 u
الفئةلانثانيد
المستوى الفرعيf
البنية البلوريةسداسي
حالات الأكسدة+2, +3
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 مقياس

How big is a لانثانوم atom?

Radius 187 pm — that is 0.187 nm, so about 2674 million of them side by side would span a millimetre.

النطاق الحراري

Solid, liquid, gas — and when

لانثانوم is liquid over a 2544 K window, from 1193 K to 3737 K.

موضعه

موضعه في الجدول

لانثانوم sits in the lanthanide series, printed below the main grid.

OTHER اللانثانيدات

All اللانثانيدات

القصة

ما هو لانثانوم، وكيف اكتشفناه

The first lanthanide and the element that hid inside cerium for 36 years before anyone noticed.

The discovery of 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 الذي كان يُفترض أنه نقي خصائص لم تتطابق تماماً مع المتوقع.

انتصار الفصل

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

تسمية العنصر

سمّى Mosander العنصر الجديد "lanthanum" نسبةً إلى الكلمة اليونانية "lanthanein" التي تعني "أن يظل خفياً". وكان ذلك تنبؤاً مذهلاً - 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 التيربيوم والإربيوم. وقد وضع نهجه المنهجي في فصل العناصر الأرضية النادرة الأساس لفهم سلسلة اللانثانيد 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» يمكن أن تخفي أسراراً. وأطلق هذا الاكتشاف مسعىً استمر 70 عاماً لفصل جميع العناصر الأرضية النادرة والتعرف إليها، فغيّر فهمنا للبنية الذرية والدورية تغييراً جوهرياً.

إرث Mosander

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

الاستخدامات

فيما يُستخدم لانثانوم

التطبيقات الصناعية المتقدمة

لانثانوم هو العنصر البوابة إلى سلسلة اللانثانيد، ويؤدي أدواراً حاسمة في التكنولوجيا الحديثة. وبصفته محفزاً استثنائياً، تُعد مركبات اللانثانوم أساسية في تكرير النفط، إذ تساعد على تكسير النفط الخام الثقيل إلى بنزين ووقود ديزل يزود عالمنا بالطاقة.

ثورة الكاميرات

تحتوي عدسات الكاميرات الراقية على زجاج اللانثانوم - بنسبة تصل إلى 50% من الوزن. يتميز هذا الزجاج الخاص بتشتت منخفض للغاية، ما يعني أنه يكسر ألوان الضوء المختلفة بالمقدار نفسه تقريباً، فيزيل الحواشي القزحية (الزيغ اللوني) التي تعاني منها العدسات الأرخص. عندما ترى تلك الصور الاحترافية فائقة الوضوح، يكون اللانثانوم عاملاً خلف الكواليس.

تقنية 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، ما يجعلها واحدة من أكبر الاستخدامات الصناعية لهذا العنصر الأرضي النادر.

أحجار القدح وتوليد الشرر

إن «حجر القدح» في ولاعات السجائر هو في الواقع سبيكة ميشميتال تحتوي على 25-50% من اللانثانوم. عند قدحه، يُنتج اللانثانوم الشرر الساطع الذي يشعل الوقود. وتُستخدم التقنية 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 وHonda Insight)
  • المحوّلات الحفازة للتحكم في الانبعاثات
  • زجاج المصابيح الأمامية عالي الأداء
  • إضافات الوقود لاحتراق أنظف

البصريات والتصوير

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

تقنيات الإضاءة

  • إضاءة القوس الكربوني لأجهزة عرض الأفلام
  • معدات إضاءة الاستوديو
  • المصابيح الفلورية الموفرة للطاقة
  • طلاءات فوسفورية لمصابيح LED

الأدوات والمعدات

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

مصدره

وجوده الطبيعي

39 mg/kg of Earth's crust · more abundant than 77% of elements

التوزيع الطبيعي

على الرغم من تسميته «الأرض النادرة»، فإن اللانثانوم أكثر وفرة فعلياً من الرصاص بثلاث مرات في قشرة الأرض. وتأتي تسمية «النادرة» من الصعوبة الشديدة في فصل هذه العناصر وتنقيتها من حالتها الطبيعية.

إحصاءات الوفرة

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

المصادر المعدنية الرئيسية

الباستناسايت

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 (منغوليا الداخلية)
  • United States: منجم Mountain Pass (أُعيد افتتاحه مؤخراً)
  • Australia: رواسب Mount Weld
  • India: رمال الشواطئ في Kerala وTamil Nadu
  • Brazil: رواسب ولاية Minas Gerais

التكوين الجيولوجي

يتكون اللانثانوم من خلال التبلور التجزيئي في الصخور النارية القلوية والكربوناتيتات. ويتركز في العمليات الصهارية ذات المراحل المتأخرة ونواتج التجوية، وغالباً ما يرتبط بمعادن الفلورين والكربونات.

التعامل

السلامة

معلومات السلامة

مستوى الخطر المتوسط

يُعد اللانثانوم ومركباته عموماً متوسطة الخطورة، مع ضرورة اتخاذ احتياطات محددة للتعامل الآمن معها.

المخاطر التنفسية

خطر الاستنشاق: يمكن أن يسبب غبار اللانثانوم تهيجاً تنفسياً وأضراراً محتملة في الرئتين. وقد تسبب الجسيمات الدقيقة تغبر الرئة (تندب الرئتين) عند التعرض المطول.

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

ملامسة العينين والجلد

  • ملامسة العينين: قد تسبب تهيجاً وأضراراً محتملة في 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 العينين

اغسل العينين بالماء النظيف لمدة 15 دقيقة. انزع العدسات اللاصقة إذا كان نزعها سهلاً. اطلب الرعاية الطبية.

ملامسة الجلد

اغسل المنطقة المصابة بالماء والصابون. انزع الملابس الملوثة.

الابتلاع

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

متطلبات التخزين

  • خزنه في مكان بارد وجاف بعيداً عن الأحماض القوية
  • أبقِ الحاويات محكمة الإغلاق لمنع الأكسدة
  • افصله 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

لانثانوم: أسئلة شائعة

What is لانثانوم?

لانثانوم (symbol La) is element 57 on the periodic table, a لانثانيد in period 6. The first lanthanide and the element that hid inside cerium for 36 years before anyone noticed. At room temperature it is a solid.

What is the electron configuration of لانثانوم?

لانثانوم's ground-state electron configuration is [Xe] 5d¹ 6s², giving 6 occupied shells holding 2, 8, 18, 18, 9, 2 electrons respectively.

What are the melting and boiling points of لانثانوم?

لانثانوم melts at 1193 K (919.9 °C) and boils at 3737 K (3463.9 °C).

What is the atomic mass of لانثانوم?

The standard atomic weight of لانثانوم is 138.905 u. That is a weighted average across its naturally occurring isotopes, which is why it is rarely a whole number.

How dense is لانثانوم?

لانثانوم has a density of 6.162 g/cm³. Water is 1.0 g/cm³, so a block of لانثانوم is about 6.2× heavier.

What is the electronegativity of لانثانوم?

لانثانوم has a Pauling electronegativity of 1.1. The scale runs from 0.70 (francium, the least greedy for electrons) to 3.98 (fluorine, the most). A value this low means it readily gives its outer electrons away, forming positive ions.

Who discovered لانثانوم, and when?

لانثانوم was discovered in 1839 by Carl Gustav Mosander. It is named after greek lanthanein, "to lie hidden".

How common is لانثانوم on Earth?

لانثانوم makes up about 39 mg/kg of the Earth's crust — uncommon, but not rare.