Строение
Это не диаграмма из точек на кольцах, а выборка методом Монте-Карло из фактической плотности вероятности |ψ|² для каждой занятой подоболочки. Перетаскивайте, чтобы вращать. Синий и фиолетовый цвета обозначают противоположные знаки волновой функции, благодаря чему возможно образование химических связей.
Измеренные значения
Каждый столбец показывает положение лантан среди всех 118 элементов по этому свойству.
Источники: стандартные атомные веса IUPAC 2021 года · Справочник CRC по химии и физике · NIST. Значения, отмеченные символом ~, являются расчётными, а не измеренными.
Размер в масштабе
Радиус 187 pm — это 0,187 нм, поэтому около 2,67 миллионов таких атомов, расположенных бок о бок, протянулись бы на миллиметр.
Тепловой диапазон
Лантан находится в жидком состоянии в диапазоне 2544 K — от 1193 K до 3737 K.
История
Первый лантаноид и элемент, который 36 лет скрывался внутри церия, прежде чем это заметили.
Carl Gustav Mosander, шведский химик и ученик великого Jöns Jakob Berzelius, изучал нитрат церия, когда заметил нечто необычное. Предположительно чистый церий обладал свойствами, которые не вполне соответствовали ожидаемым.
С помощью тщательной фракционной кристаллизации — кропотливого процесса многократного растворения и перекристаллизации соединений — Mosander сумел разделить то, что считал чистым церием, на два различных вещества.
Mosander назвал новый элемент «лантан», взяв название от греческого слова «lanthanein», означающего «скрываться». Это оказалось удивительно пророческим: лантан действительно десятилетиями скрывался в образцах церия.
Открытие Mosander произошло в золотой век открытия элементов. В том же году (1839) он также открыл тербий и эрбий. Его систематический подход к разделению редкоземельных элементов заложил основу для понимания всего ряда лантаноидов.
«Казалось, элементы множились у нас на глазах, и каждое разделение открывало новые сложности, скрытые внутри того, что мы считали простым».
— Современное описание открытий редкоземельных элементов
Открытие лантана Mosander стало революционным, поскольку доказало, что даже «хорошо известные» элементы могут таить скрытые секреты. Это открытие положило начало семидесятилетним поискам способов разделить и идентифицировать все редкоземельные элементы, коренным образом изменив наше понимание строения атома и периодичности.
Carl Mosander открыл больше элементов, чем любой другой учёный, за исключением Glenn T. Seaborg. Его методичный подход к разделению редкоземельных элементов оказал влияние на поколения химиков и утвердил Швецию как один из ведущих центров ранней химии элементов.
Применение
Лантан — первый элемент ряда лантаноидов, играющий важную роль в современных технологиях. Благодаря своим выдающимся каталитическим свойствам соединения лантана незаменимы при переработке нефти, где они помогают расщеплять тяжёлую сырую нефть на бензин и дизельное топливо, обеспечивающие работу нашего мира.
В объективы профессиональных фотоаппаратов входит лантановое стекло — до 50% по массе. Это специальное стекло обладает исключительно низкой дисперсией: оно преломляет разные цвета света почти одинаково, устраняя радужные каёмки (хроматическую аберрацию), характерные для более дешёвых объективов. Когда вы видите кристально чёткие профессиональные фотографии, лантан незаметно выполняет свою работу.
Никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторы, используемые в гибридных автомобилях, таких как Toyota Prius, применяют сплавы на основе лантана для хранения водорода. Типичный аккумулятор гибридного автомобиля содержит около 10–15 кг лантана, что делает его одним из крупнейших промышленных применений этого редкоземельного элемента.
«Кремень» в зажигалках на самом деле представляет собой мишметаллический сплав, содержащий 25–50% лантана. При ударе лантан создаёт яркие искры, воспламеняющие топливо. Эта же технология применяется в сварочных электродах и театральной пиротехнике.
Откуда он происходит
39 мг/кг земной коры · более распространён, чем 77% элементов
Несмотря на название «редкоземельный», лантан на самом деле встречается в земной коре в три раза чаще свинца. Определение «редкий» связано с чрезвычайной сложностью отделения и очистки этих элементов от природного сырья.
Химическая формула: (Ce,La)CO₃F
Содержание La: 25–35%
Крупные месторождения: Маунтин-Пасс (Калифорния), Баян-Обо (Китай)
Химическая формула: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Содержание La: 15–25%
Крупные месторождения: Австралия, Индия, Бразилия, Южная Африка
Лантан образуется в результате фракционной кристаллизации в щелочных магматических породах и карбонатитах. Он концентрируется на поздних стадиях магматических процессов и в продуктах выветривания, часто встречаясь вместе с фторсодержащими и карбонатными минералами.
Обращение
Лантан и его соединения обычно считаются умеренно опасными; для безопасного обращения требуются определённые меры предосторожности.
Опасность вдыхания: Пыль лантана может вызывать раздражение дыхательных путей и потенциальное повреждение лёгких. Мелкие частицы при длительном воздействии могут привести к пневмокониозу (рубцеванию лёгких).
Немедленно вынесите пострадавшего на свежий воздух. Если затруднённое дыхание сохраняется, обратитесь за медицинской помощью.
Промывайте чистой водой в течение 15 минут. Снимите контактные линзы, если это легко сделать. Обратитесь за медицинской помощью.
Промойте поражённый участок водой с мылом. Снимите загрязнённую одежду.
Прополощите рот водой. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь за медицинской помощью.
Соединения лантана не следует сбрасывать в водоёмы, поскольку они могут накапливаться в водных организмах. Утилизируйте отходы через лицензированные предприятия по обращению с опасными отходами.
Краткие ответы
Лантан (символ La) — элемент 57 в периодической таблице, представитель семейства Лантаноид в 6 периоде. Первый лантаноид и элемент, который 36 лет скрывался внутри церия, прежде чем это заметили. При комнатной температуре это твёрдое вещество.
[Xe] 5d¹ 6s²; она включает 6 занятых электронных оболочек с распределением 2, 8, 18, 18, 9, 2.Лантан плавится при 1193 K (919.9 °C) и кипит при 3737 K (3463.9 °C).
Стандартная атомная масса Лантан составляет 138.905 u. Это средневзвешенное значение для его природных изотопов, поэтому оно редко бывает целым числом.
Плотность Лантан составляет 6.162 г/см³. Плотность воды — 1,0 г/см³, поэтому блок из Лантан примерно в 6.2× тяжелее.
Электроотрицательность Лантан по шкале Полинга составляет 1.1. Шкала простирается от 0,70 (франций, наименее склонный притягивать электроны) до 3,98 (фтор, наиболее склонный). Такое низкое значение означает, что он легко отдаёт свои внешние электроны, образуя положительные ионы.
Лантан был открыт в 1839 году Carl Gustav Mosander. Назван в честь греческое lanthanein, «лежать скрытым».
На долю Лантан приходится около 39 мг/кг земной коры — он встречается нечасто, но не является редким.