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.
La · العنصر 57 · لانثانيد
أول لانثانيد، والعنصر الذي ظل مختبئًا داخل سيريوم مدة 36 عامًا قبل أن يلاحظه أحد.
البنية
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.
القيم المقاسة
يوضح كل شريط موضع لانثانوم بين جميع العناصر الـ118 بالنسبة إلى تلك الخاصية.
المصادر: الأوزان الذرية القياسية لـ IUPAC لعام 2021 · دليل CRC للكيمياء والفيزياء · NIST. القيم المعلّمة بـ ~ متوقعة وليست مقاسة.
الحجم، وفق المقياس
نصف القطر 187 pm — أي 0.187 nm، ولذلك فإن نحو 2.67 مليون ذرة منها متجاورة ستغطي ملليمترًا واحدًا.
المدى الحراري
يكون لانثانوم سائلًا ضمن مجال 2544 K، من 1193 K إلى 3737 K.
القصة
أول لانثانيد، والعنصر الذي ظل مختبئًا داخل سيريوم مدة 36 عامًا قبل أن يلاحظه أحد.
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.
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.
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.
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
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.
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
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.
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.
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.
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.
مصدره
39 mg/kg من القشرة الأرضية · أوفر من 77% من العناصر
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.
الصيغة الكيميائية: (Ce,La)CO₃F
محتوى La: 25-35%
الرواسب الرئيسية: Mountain Pass (California)، Bayan Obo (China)
الصيغة الكيميائية: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
محتوى La: 15-25%
الرواسب الرئيسية: Australia، India، Brazil، South Africa
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
يُعد اللانثانوم ومركباته عموماً متوسطة الخطورة، ويتطلب التعامل الآمن معها اتخاذ احتياطات محددة.
خطر الاستنشاق: يمكن أن يسبب غبار اللانثانوم تهيج الجهاز التنفسي واحتمال تلف الرئتين. وقد تسبب الجسيمات الدقيقة تغبر الرئة (تندب الرئة) عند التعرض المطول.
انقل المصاب إلى الهواء النقي فوراً. إذا استمرت صعوبات التنفس، فاطلب الرعاية الطبية.
اغسل العين بالماء النظيف لمدة 15 دقيقة. أزل العدسات اللاصقة إذا أمكن نزعها بسهولة. اطلب الرعاية الطبية.
اغسل المنطقة المصابة بالماء والصابون. انزع الملابس الملوثة.
اشطف الفم بالماء. لا تحفز التقيؤ. اطلب الرعاية الطبية فوراً.
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 (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.
[Xe] 5d¹ 6s²، ويشغل 6 مستويات من مستويات الطاقة بتوزيع 2, 8, 18, 18, 9, 2.ينصهر لانثانوم عند 1193 K (919.9 °C) ويغلي عند 3737 K (3463.9 °C).
تبلغ الكتلة الذرية القياسية لـ لانثانوم 138.905 u. وهذا متوسط موزون لنظائره الموجودة طبيعياً، ولذلك نادراً ما يكون عدداً صحيحاً.
تبلغ كثافة لانثانوم مقدار 6.162 g/cm³. تبلغ كثافة الماء 1.0 g/cm³، لذا تكون كتلة من لانثانوم أثقل بنحو 6.2×.
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.
اكتُشف لانثانوم في 1839 على يد Carl Gustav Mosander. سُمّي على اسم lanthanein باليونانية، وتعني «يختبئ».
يشكّل لانثانوم حوالي 39 mg/kg من قشرة الأرض — وهو غير شائع، لكنه ليس نادرًا.