57 La Лантан 138.905
Лантаноид f-block Period 6

Лантан

La · Element 57

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

СОСТОЯНИЕ ПРИ 20°C твёрдое
АТОМНАЯ МАССА 138.905 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 5d¹ 6s²
56Ba All 118 58Ce

Строение

Атом лантан

Это не схема 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 связей.

Облако орбиталей

Измеренные значения

Таблица свойств

Каждая полоса показывает, какое место лантан занимает среди всех 118 элементов по этому свойству.

Физические

Плотность 6.162 g/cm³ 35%
Температура Плавления 1193 K 53%
Температура Кипения 3737 K 80%
Удельная теплоёмкость 0.195 J/g·K
Теплопроводность 13.4 W/m·K 35%

Атомные

Атомный Радиус 187 pm 74%
Ковалентный радиус 207 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 240 pm

Электронные

Электроотрицательность 1.1 10%
Энергия ионизации 538.4 kJ/mol 13%
Сродство к Электрону 53.8 kJ/mol 47%

Распространённость

Распространённость в земной коре 39 mg/kg 77%

Идентификационные

СимволLa
Атомный номер57
Атомная масса138.9055 u
КатегорияЛантаноид
Блокf
Кристаллическая структурагексагональная
Степени окисления+2, +3
Открытие1839
ПервооткрывательCarl Gustav Mosander

Источники: стандартные атомные массы IUPAC 2021 года · Справочник химии и физики CRC · NIST. Значения, отмеченные ~, являются расчётными, а не измеренными.

Размер в масштабе

How big is a лантан atom?

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

Тепловой диапазон

Solid, liquid, gas — and when

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

Положение

Положение в таблице

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

OTHER ЛАНТАНОИДЫ

58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu
All лантаноиды

История

Что такое лантан и как его обнаружили

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

The discovery of лантан

История открытия

1839 — первая подсказка

Carl Gustav Mosander, шведский химик и ученик выдающегося Jöns Jakob Berzelius, изучал нитрат церия, когда заметил нечто необычное. Предположительно чистый церий обладал свойствами, которые не вполне соответствовали ожидаемым.

Триумф разделения

Путём тщательной фракционной кристаллизации — кропотливого процесса многократного растворения и перекристаллизации соединений — Mosander смог разделить то, что считал чистым церием, на два различных вещества.

Название элемента

Mosander назвал новый элемент «лантаном» по греческому слову «lanthanein», означающему «лежать скрытым». Это оказалось удивительно пророческим: лантан действительно десятилетиями скрывался в образцах церия.

Исторический контекст

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, что элементы множатся у нас на глазах, и каждое разделение открывает новые сложности, скрытые внутри того, что мы считали простым».

— Современное описание открытий редкоземельных элементов

Научное значение

Открытие лантана Mosander стало революционным, поскольку доказало, что даже «хорошо известные» элементы могут таить скрытые секреты. Это открытие положило начало 70-летним поискам способов разделить и идентифицировать все редкоземельные элементы, коренным образом изменив наше понимание атомной структуры и периодичности.

Наследие Mosander

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 в качестве ведущей страны ранней химии элементов.

Применение

Для чего используется лантан

Передовые промышленные применения

Лантан — первый элемент ряда лантаноидов, играющий важную роль в современных технологиях. В качестве исключительно эффективного катализатора соединения лантана незаменимы при переработке нефти, где они помогают расщеплять тяжёлую сырую нефть на бензин и дизельное топливо, обеспечивающие работу нашего мира.

Революция в фотографии

В объективах профессиональных фотоаппаратов используется лантановое стекло — до 50% по массе. Это специальное стекло обладает чрезвычайно 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.

Технологии аккумуляторов

Никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторы, используемые в гибридных автомобилях, таких как Toyota Prius, полагаются на 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.

Кремни для зажигалок и получение искр

«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 используется в сварочных электродах и театральной пиротехнике.

Передовые материалы

  • Материалы для хранения водорода в исследованиях топливных элементов
  • Сверхпроводящие материалы при сочетании с медью и кислородом
  • Люминофорные материалы для энергоэффективного освещения
  • Керамические конденсаторы для электронных устройств

Повседневное применение

Автомобили

  • Аккумуляторы гибридных автомобилей (Toyota Prius, Honda Insight)
  • Каталитические нейтрализаторы для контроля выбросов
  • Высокоэффективное стекло для фар
  • Топливные присадки для более чистого сгорания

Оптика и фотография

  • Профессиональные объективы (телеобъективы Canon, Nikon)
  • Зеркала и линзы телескопов
  • Оптика биноклей и микроскопов
  • Линзы гарнитур виртуальной реальности

Технологии освещения

  • Угольно-дуговое освещение для кинопроекторов
  • Оборудование для студийного освещения
  • Энергоэффективные люминесцентные лампы
  • Люминофорные покрытия светодиодов

Инструменты и оборудование

  • Одноразовые зажигалки
  • Покрытия сварочных электродов
  • Материалы для свечей зажигания
  • Лабораторное оборудование

Откуда он берётся

Встречаемость в природе

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

Распространённость в природе

Несмотря на название «редкоземельный», лантан на самом деле в три раза более распространён, чем свинец, в земной коре. Определение «редкоземельный» связано с чрезвычайной сложностью отделения и очистки этих элементов от природного сырья.

Статистика распространённости

  • Земная кора: 39 частей на миллион (ppm)
  • Положение в рейтинге: 28-й по распространённости элемент
  • Морская вода: 3.4 × 10⁻⁶ ppm
  • Вселенная: чрезвычайно редок, образуется в процессе звёздного нуклеосинтеза

Основные источники минералов

Бастнезит

Химическая формула: (Ce,La)CO₃F
Содержание La: 25-35%
Крупные месторождения: Маунтин-Пасс (Калифорния), Баян-Обо (Китай)

Монацит

Химическая формула: (Ce,La,Nd,Th)PO₄
Содержание La: 15-25%
Крупные месторождения: Австралия, Индия, Бразилия, Южная Африка

Распределение по миру

  • Китай: 85% мирового производства (Внутренняя Монголия)
  • Соединённые Штаты: рудник Маунтин-Пасс (недавно вновь открыт)
  • Австралия: месторождение Маунт-Уэлд
  • Индия: пляжные пески Кералы и Тамилнада
  • Бразилия: месторождения штата Минас-Жерайс

Геологическое образование

Лантан образуется в результате фракционной кристаллизации в щелочных магматических породах и карбонатитах. Он концентрируется на поздних стадиях магматических процессов и в продуктах выветривания, часто соседствуя с фторсодержащими и карбонатными минералами.

Обращение

Безопасность

Информация о безопасности

Умеренный уровень опасности

Лантан и его соединения в целом считаются умеренно опасными; для безопасного обращения необходимы специальные меры предосторожности.

Риски для органов дыхания

Риск при вдыхании: пыль лантана может вызвать раздражение дыхательных путей и потенциальное повреждение лёгких. Мелкие частицы при длительном воздействии могут привести к пневмокониозу (рубцеванию лёгких).

  • При работе с порошками используйте подходящие пылезащитные маски (минимум N95)
  • Обеспечьте достаточную вентиляцию рабочих помещений
  • Не допускайте образования взвешенной в воздухе пыли при шлифовке или резке

Контакт с глазами и кожей

  • Попадание в глаза: может вызвать раздражение и возможное повреждение роговицы
  • Контакт с кожей: у чувствительных людей может вызвать дерматит
  • Необходимые СИЗ: защитные очки и химически стойкие перчатки

Первая помощь

Вдыхание

Немедленно вынесите пострадавшего на свежий воздух. Если затруднённое дыхание сохраняется, обратитесь за медицинской помощью.

Попадание в глаза

Промывайте чистой водой в течение 15 минут. Снимите контактные линзы, если это легко сделать. Обратитесь за медицинской помощью.

Контакт с кожей

Промойте поражённый участок водой с мылом. Снимите загрязнённую одежду.

Проглатывание

Прополощите рот водой. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь за медицинской помощью.

Требования к хранению

  • Храните в прохладном сухом месте вдали от сильных кислот
  • Держите контейнеры плотно закрытыми для предотвращения окисления
  • Храните отдельно от несовместимых материалов (сильных окислителей)
  • Для соединений используйте коррозионно-стойкие контейнеры

Экологические аспекты

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: часто задаваемые вопросы

What is Лантан?

Лантан (symbol La) is element 57 on the periodic table, a лантаноид 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 Лантан?

Лантан'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 Лантан?

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

What is the atomic mass of Лантан?

The standard atomic weight of Лантан 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 Лантан?

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

What is the electronegativity of Лантан?

Лантан 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 Лантан, and when?

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

How common is Лантан on Earth?

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

← Предыдущий Ba Barium Element 56 · Alkaline earth metal Далее → Ce Cerium Element 58 · Lanthanide