57 La 138.905
镧系元素 f-block Period 6

La · Element 57

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

20°C时的状态 固态
原子量 138.905 u
ELECTRON CONFIGURATION [Xe] 5d¹ 6s²

结构

镧 原子

这不是环上点阵的示意图,而是对每个已占据子层实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样的结果。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。

轨道云

测量值

性质表

每个条形图都显示镧在全部118种元素中该性质的排名位置。

物理

密度 6.162 g/cm³ 35%
熔点 1193 K 53%
沸点 3737 K 80%
比热容 0.195 J/g·K
热导率 13.4 W/m·K 35%

原子

原子半径 187 pm 74%
共价半径 207 pm
范德华半径 240 pm

电子

电负性 1.1 10%
电离能 538.4 kJ/mol 13%
电子亲和能 53.8 kJ/mol 47%

存在

地壳中的丰度 39 mg/kg 77%

身份

符号La
原子序数57
原子量138.9055 u
类别镧系元素
f
晶体结构六方晶系
氧化态+2, +3
发现时间1839
发现者Carl Gustav Mosander

来源:IUPAC 2021 标准原子量 ·《CRC 化学与物理手册》· NIST。标有 ~ 的数值是预测值,而非测量值。

按比例显示的大小

How big is a 镧 atom?

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

热范围

Solid, liquid, gas — and when

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

所在位置

在表中的位置

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

OTHER 镧系元素

All 镧系元素

故事

镧 是什么,以及我们如何发现它

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

The discovery of 镧

发现历程

1839 - 第一个线索

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,注意到了一些奇怪现象。所谓纯铈表现出的性质与预期并不完全相符。

分离的胜利

通过细致的分离结晶——反复溶解和重结晶化合物的繁琐过程——Mosander成功地将他以为是纯铈的物质分离成两种截然不同的物质

元素命名

Mosander以希腊语“lanthanein”命名这种新元素为“lanthanum”,意为“隐藏起来”。这极具预见性——镧确实已经隐藏在铈样品中数十年!

历史背景

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。他分离稀土元素的系统方法为理解整个镧系元素奠定了基础。

“这些元素仿佛在我们眼前不断增多,每一次分离都揭示出我们以为简单的物质内部隐藏的新复杂性。”

— 对稀土元素发现的同时代描述

科学影响

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不为人知的秘密。这一发现开启了长达70年的探索,促使科学家分离并鉴定所有稀土元素,从根本上改变了人们对原子结构和周期性的理解。

Mosander的遗产

Carl Mosander发现的元素数量超过除Glenn T. Seaborg之外的任何科学家。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。

应用

镧的用途

先进工业应用

镧是镧系元素的起始元素,在现代技术中发挥着重要作用。作为非凡的催化剂,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。

相机革命

高端相机镜头含有镧玻璃,按质量计含量最高可达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,从而消除了困扰廉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。

电池技术

混合动力汽车(如Toyota Prius)中使用的镍氢(NiMH)电池依靠含镧合金储存氢。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。

打火石与火花产生

香烟打火机中的“打火石”实际上是含有25-50%镧的铈镧合金。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。

先进材料

  • 用于燃料电池研究的储氢材料
  • 与铜和氧结合使用的超导材料
  • 用于节能照明的荧光粉材料
  • 用于电子设备的陶瓷电容器

日常应用

汽车

  • 混合动力汽车电池(Toyota Prius、Honda Insight)
  • 用于排放控制的催化转化器
  • 高性能车灯玻璃
  • 用于更清洁燃烧的燃料添加剂

光学与摄影

  • 专业相机镜头(Canon、Nikon远摄镜头)
  • 望远镜反射镜和镜头
  • 双筒望远镜和显微镜光学元件
  • 虚拟现实头戴设备镜头

照明技术

  • 用于电影放映机的碳弧灯
  • 摄影棚照明设备
  • 节能荧光灯
  • LED荧光粉涂层

工具与设备

  • 一次性香烟打火机
  • 焊接电极涂层
  • 火花塞材料
  • 实验室设备

来源

自然存在

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

自然分布

尽管被称为“稀土”,镧在地壳中的丰度实际上是铅的三倍!“稀”这一名称源于从自然状态中分离和提纯这些元素极其困难。

丰度统计

  • 地壳:39 parts per million(ppm)
  • 排名:丰度最高的第28种元素
  • 海水:3.4 × 10⁻⁶ ppm
  • 宇宙:极为稀有,由恒星核合成形成

主要矿物来源

氟碳铈矿

化学式:(Ce,La)CO₃F
La含量:25-35%
主要矿床:Mountain Pass(California)、Bayan Obo(China)

独居石

化学式:(Ce,La,Nd,Th)PO₄
La含量:15-25%
主要矿床:Australia、India、Brazil、South Africa

全球分布

  • China:占世界产量的85%(Inner Mongolia)
  • United States:Mountain Pass矿(最近重新开放)
  • Australia:Mount Weld矿床
  • India:Kerala和Tamil Nadu海滩砂
  • Brazil:Minas Gerais州矿床

地质形成

镧通过碱性火成岩和碳酸岩中的分离结晶形成。它集中于岩浆作用晚期阶段的产物和风化产物中,通常与氟和碳酸盐矿物伴生。

处理

安全

安全信息

中等危害等级

镧及其化合物通常被认为具有中等危害,安全处理时需要采取具体的预防措施。

呼吸系统注意事项

吸入风险:镧粉尘可引起呼吸道刺激,并可能造成肺损伤。长期接触细颗粒可能导致尘肺(肺部瘢痕)。

  • 处理粉末时使用适当的防尘口罩(最低N95级)
  • 确保工作区域通风充足
  • 避免通过研磨或切割产生空气传播的粉尘

眼睛和皮肤接触

  • 眼睛接触:可能引起刺激并造成角膜损伤
  • 皮肤接触:敏感人群可能发生皮炎
  • 所需个人防护装备:安全护目镜和耐化学品手套

急救措施

吸入

立即将受害者转移到空气新鲜处。如果呼吸困难持续存在,应就医。

眼睛接触

用清水冲洗15分钟。如果隐形眼镜容易取下,应将其取出。应就医。

皮肤接触

用肥皂和水清洗受影响部位。脱去受污染的衣物。

摄入

用水漱口。不要催吐。立即就医。

储存要求

  • 储存在阴凉、干燥处,远离强酸
  • 保持容器密封严实,防止氧化
  • 与不相容材料(强氧化剂)分开存放
  • 化合物使用耐腐蚀容器

环境注意事项

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累积。应通过有资质的危险废物处理机构处置废物。

快速回答

镧:常见问题

What is 镧?

镧 (symbol La) is element 57 on the periodic table, a 镧系元素 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 镧?

镧'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 镧?

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

What is the atomic mass of 镧?

The standard atomic weight of 镧 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 镧?

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

What is the electronegativity of 镧?

镧 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 镧, and when?

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

How common is 镧 on Earth?

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