镧是什么?
镧(符号La)是元素周期表中的第57号元素,属于6周期的镧系元素。 第一种镧系元素,也是藏在铈中36年后才被人发现的元素。 在室温下为固态。
结构
这不是环上点阵图,而是对每个已占据亚层的实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。
测量值
每个条形图显示镧在全部118种元素中该属性所处的位置。
来源:IUPAC 2021标准原子量、CRC《化学与物理手册》、NIST。标有~的数值为预测值,而非测量值。
尺寸,按比例显示
半径187 pm——即0.187 nm,因此大约2.67百万个这样的原子并排起来才有一毫米长。
温度范围
镧在2544 K的范围内呈液态,温度从1193 K到3737 K。
背后的故事
第一种镧系元素,也是藏在铈中36年后才被人发现的元素。
Carl Gustav Mosander是一位瑞典化学家,也是伟大的Jöns Jakob Berzelius的学生。当时他正在研究硝酸铈,注意到了一些异常现象。所谓的纯铈表现出的性质与预期并不完全一致。
通过细致的分离结晶——反复溶解和重结晶化合物的艰苦过程——Mosander成功地将他认为是纯铈的物质分离成了两种不同的物质。
Mosander从希腊词“lanthanein”中取名“lanthanum”,意为“隐藏起来”。这个名字极具预见性——镧确实已经隐藏在铈样品中数十年了!
Mosander的发现发生在元素发现的黄金时代。同年(1839年),他还发现了铽和铒。他分离稀土元素的系统方法为理解整个镧系元素系列奠定了基础。
“这些元素仿佛在我们眼前不断增多,每一次分离都揭示出原本以为简单的物质中隐藏的新复杂性。”
—对稀土元素发现的当代描述
Mosander发现镧具有革命性意义,因为这证明了即使是“众所周知”的元素也可能隐藏着秘密。这一发现开启了长达70年的探索,推动科学家分离和鉴定所有稀土元素,从根本上改变了人们对原子结构和周期性的认识。
Carl Mosander发现的元素数量仅次于Glenn T. Seaborg,是所有科学家中发现元素最多的人之一。他分离稀土元素的严谨方法影响了几代化学家,并确立了Sweden在早期元素化学领域的领先地位。
用途
镧是镧系元素系列的起始元素,在现代技术中发挥着关键作用。作为卓越的催化剂,镧化合物是石油精炼不可或缺的材料,可帮助将重质原油裂解为驱动现代社会的汽油和柴油燃料。
高端相机镜头含有镧玻璃,按重量计含量最高可达50%!这种特殊玻璃的色散极低,这意味着它使不同颜色的光线发生几乎相同程度的偏折,从而消除了困扰低价镜头的彩虹色边缘(色差)。当你看到那些晶莹清晰的专业照片时,镧正在幕后发挥作用。
混合动力汽车(如Toyota Prius)使用的镍氢(NiMH)电池依靠镧基合金储存氢。典型的混合动力汽车电池含有约10-15 kg的镧,使其成为这种稀土元素最大的工业用途之一。
香烟打火机中的“打火石”实际上是含有25-50%镧的混合稀土合金。受到撞击时,镧会产生点燃燃料的明亮火花。同样的技术还用于焊接电极和舞台烟火。
来源
地壳中含量为39 mg/kg · 比77%的元素更丰富
尽管被称为“稀土”,镧在地壳中的丰度实际上是铅的三倍!“稀”这一称呼源于从自然状态中分离和提纯这些元素极其困难。
化学式:(Ce,La)CO₃F
La含量:25-35%
主要矿床:Mountain Pass(California)、Bayan Obo(China)
化学式:(Ce,La,Nd,Th)PO₄
La含量:15-25%
主要矿床:Australia、India、Brazil、South Africa
镧通过碱性火成岩和碳酸岩中的分离结晶形成。它会在岩浆作用晚期过程和风化产物中富集,通常与氟化物和碳酸盐矿物共生。
处理
镧及其化合物通常被认为具有中等危险性,安全操作时需要采取特定的预防措施。
吸入风险:镧尘可能引起呼吸道刺激和潜在的肺损伤。长期接触细颗粒可能导致尘肺(肺部瘢痕)。
立即将受害者转移到新鲜空气处。如果呼吸困难持续,请就医。
用清水冲洗15分钟。如果隐形眼镜容易取出,请将其取下。请就医。
用肥皂和水清洗受影响部位。脱去受污染的衣物。
用水漱口。不要催吐。立即就医。
镧化合物不应排入水道,因为它们可能在水生生物体内生物蓄积。应通过有资质的危险废物处理设施处置废物。
快速解答
镧(符号La)是元素周期表中的第57号元素,属于6周期的镧系元素。 第一种镧系元素,也是藏在铈中36年后才被人发现的元素。 在室温下为固态。
[Xe] 5d¹ 6s²,共有6个已占据的电子层,电子分布为2, 8, 18, 18, 9, 2。镧在1193 K(919.9 °C)熔化,在3737 K(3463.9 °C)沸腾。
镧的标准原子量为138.905 u。这是其自然存在的同位素的加权平均值,因此通常不是整数。
镧的密度为6.162 g/cm³。水的密度为1.0 g/cm³,因此镧块约重6.2倍。
镧的鲍林电负性为1.1。该标度范围为0.70(钫,吸引电子能力最弱)至3.98(氟,吸引电子能力最强)。 如此低的数值意味着,它很容易失去最外层电子,形成正离子。
镧由Carl Gustav Mosander于1839年发现。 它以希腊语 lanthanein,“隐藏起来”命名。
镧约占地壳的39 mg/kg——不常见,但并不稀有。