Nguyên tố hóa học Lantan ppsx

Nguyên tố hóa học Lantan
57

bari ← lantan → xeri

La

↓

Ac


Tổng quát
Tên, Ký hiệu, Số lantan, La, 57
Phân loại nhóm Lantan
Nhóm, Chu kỳ, Khối 3, 6, f
Khối lượng riêng, Độ cứng

6.162 kg/m³, 2,5
Bề ngoài trắng bạc
Tính chất nguyên tử
Khối lượng nguyên tử 138,90547(7) đ.v.C
Bán kính nguyên tử (calc.) 195 (169) pm
Bán kính cộng hoá trị ? pm
Bán kính van der Waals ? pm
Cấu hình electron [Xe]5d
1
6s
2

e

-
trên mức năng lượng 2, 8, 18, 18, 9, 2
Trạng thái ôxi hóa (Ôxít) 3 (bazơ mạnh)
Cấu trúc tinh thể lục giác
Tính chất vật lý
Trạng thái vật chất rắn
Điểm nóng chảy 1.193 K (1.688 °F)
Điểm sôi 3.737 K (6.267 °F)
Trạng thái trật tự từ không có số liệu
Thể tích phân tử ? ×10
-6
m³/mol
Nhiệt bay hơi 402,1 kJ/mol
Nhiệt nóng chảy 6,2 kJ/mol
Áp suất hơi 100 k Pa tại 3.726 K
Vận tốc âm thanh 2.475 m/s tại 293 K
Thông tin khác
Độ âm điện 1,1 (thang Pauling)
Nhiệt dung riêng 195,17 J/(kg·K)
Độ dẫn điện 1,63x10
6
/Ω·m
Độ dẫn nhiệt 13,4 W/(m·K)
Năng lượng ion hóa 1. 538,1 kJ/mol
2. 1.067,0 kJ/mol

3. 1.850,3 kJ/mol

Chất đồng vị ổn định nhất
Bản mẫu:Đồng vị La

Đơn vị SI và STP được dùng trừ khi có ghi chú.


Lantan (tiếng Latinh: Lanthanum) là một nguyên tố hóa học với ký hiệu La và
số nguyên tử 57.


Đặc trưng

Lantan.
Lantan là kim loại màu trắng bạc, thuộc về nhóm 3 trong bảng tuần hoàn và là
nguyên tố thuộc nhóm Lantan. Nó được tìm thấy trong một số khoáng vật đất
hiếm, thường trong tổ hợp với xeri và các nguyên tố đất hiếm khác. Lantan dẻo, dễ
uốn và mềm đủ để cắt bằng dao. Nó là một trong những kim loại đất hiếm hoạt
động hóa học mạnh nhất. Nó phản ứng trực tiếp với cacbon, nitơ, bo, selen, silic,
phốtpho, lưu huỳnh, các halogen. Nó bị ôxi hóa nhanh khi lộ ra ngoài không khí.
Nước lạnh tấn công lantan chậm nhưng nước nóng thì phân hủy nó nhanh hơn
nhiều.
Lịch sử
Lantan được nhà hóa học người Thụy Điển là Carl Gustav Mosander phát hiện
năm 1839, khi ông phân hủy một phần mẫu nitrat xeri bằng nhiệt và xử lý muối
thu được bằng axít nitric loãng. Từ dung dịch nhận được, ông cô lập ra một
nguyên tố đất hiếm mới mà ông gọi là lantana. Lantan được cô lập ở dạng tương
đối tinh khiết vào năm 1923.
Từ lantan có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp λανθανω [lanthanō] = nằm ẩn nấp.
Lantan có tính bazơ mạnh nhất trong số các nguyên tố nhóm lantan hóa trị 3, và
tính chất này là cái cho phép Mosander cô lập và tinh chế các muối của nó. Việc
chia tách theo tính bazơ thực hiện trong công nghiệp là kết tủa phân đoạn của các
bazơ yếu (chẳng hạn didymi) từ dung dịch nitrat bằng cách bổ sung ôxít magiê hay
khí ammoniac. Lantan đã tinh chế còn tồn lại trong dung dịch. (Các phương pháp

dựa trên độ bazơ chỉ thích hợp cho việc tinh chế lantan; didymi không thể chia
tách tiếp có hiệu quả theo kiểu như thế này.) Kỹ thuật thay thế là kết tinh phân
đoạn do Dimitry Ivanovich Mendeleev phát hiện ra, trong dạng nitrat amoni
tetrahydrat kép, được ông sử dụng để tách lantan hòa tan ít hơn từ didymi hòa tan
nhiều hơn trong thập niên 1870. Hệ thống này được sử dụng ở quy mô thương mại
trong tinh chế lantan cho đến khi có sự phát triển phương pháp chiết tách bằng
dung môi trên thực tế vào cuối thập niên 1950. (Quy trình chi tiết sử dụng các
nitrat amoni kép để cung cấp 4N chi lantan tinh khiết, cô đặc neodymi và
praseodymi được trình bày trong Callow 1967, vào thời gian khi quy trình này đã
là lỗi thời.) Khi vận hành để tinh chế lantan, các nitrat amoni kép được tái kết tinh
từ nước. Khi sau này được Carl Auer von Welsbach làm thích ứng để chia tách
didymi, axít nitric được sử dụng làm dung môi để hạ thấp độ hòa tan của hệ thống.
Lantan là tương đối dễ tinh chế, do nó chỉ có một nguyên tố nhóm Lantan nằm cận
kề là xeri, mà bản thân nguyên tố này cũng tương đối dễ loại bỏ do hóa trị 4 tiềm
năng của nó.
Ứng dụng
Các ứng dụng của lantan có:
 Các ứng dụng chiếu sáng cacbon, đặc biệt trong ngành sản xuất phim để
chiếu sáng xưởng phim.
 Ôxít lantan (La
2
O
3
) cải thiện độ kháng kiềm của thủy tinh và được dùng
chế tạo các loại kính quang học đặc biệt, như:
o Kính hấp thụ tia hồng ngoại.
o Các thấu kính cho camera và kính thiên văn, do có chiết suất cao và
độ tán sắc thấp.
 Một lượng nhỏ lantan thêm vào thép sẽ cải thiện độ dát mỏng, khả năng
chịu va chạm và độ dẻo của nó.

 Một lượng nhỏ lantan thêm vào sắt hỗ trợ cho việc sản xuất gang cầu.
 Một lượng nhỏ lantan thêm vào molypden làm giảm độ cứng của kim loại
này và giảm độ nhạy cảm của nó đối với các thay đổi về nhiệt độ.
 Một lượng nhỏ lantan có trong nhiều sản phẩm dùng cho bể bơi để loại bỏ
các muối phốtphat nhằm loại bỏ tảo.
 Mischmetal, một hợp kim tự cháy được sử dụng làm đá lửa trong các bật
lửa, chứa 25-45% lantan.
 Ôxít lantan và hexaborua lantan được sử dụng trong các ống chân không
như là các vật liệu cho catôt nóng với độ bức xạ điện tử mạnh. Các tinh thể
hexaborua lantan (LaB
6
) được sử dụng trong các nguồn bức xạ nhiệt điện tử
có độ sáng cao, tuổi thọ dài cho các kính hiển vi điện tử quét (SEM).
 Trong các điện cực hàn hồ quang vonfram khí (GTAW), để thay thế cho
thori có tính phóng xạ.
 Các hợp kim xốp hiđrô có thể chứa lantan. Chúng có khả năng lưu giữ
hiđrô tới 400 lần thể tích của chính chúng theo một quy trình hút bám thuận
nghịch.
 Làm chất xúc tác cho cracking dầu mỏ.
 Sợi măng sông cho các loại đèn măng sông.
 Vật liệu đánh bóng đá và thủy tinh.
 Xác định niên đại phóng xạ La-Ba các loại đá và quặng.
 Cacbonat lantan được sử dụng trong y học như là tác nhân liên kết phốtphat
để điều trị bệnh thừa phốtphat. Xem chi tiết tại phần Vai trò sinh học.
 Nitrat lantan được dùng chủ yếu trong các loại thủy tinh đặc biệt, xử lý
nước và chất xúc tác.
 Xeri hoạt hóa bằng bromua lantan là chất phát sáng nhấp nháy vô cơ gần
đây có sự kết hợp của năng suất phát sáng cao và độ phân giải năng lượng
tốt nhất.
 Tương tự như enzym peroxidaza cải ngựa (HRP), lantan được dùng như là

chất dò vết dày dặc điện tử trong sinh học phân tử
[1]
.
Vai trò sinh học
Lantan không có vai trò sinh học nào đã biết. Nguyên tố này không được hấp thụ
bằng đường miệng và khi được tiêm vào thì việc loại bỏ nó diễn ra rất chậm.
Cacbonat lantan đã được chấp thuận như là dược phẩm (Fosrenol®, Shire
Pharmaceuticals) để hấp thụ phốtphat dư thừa trong các trường hợp suy thận giai
đoạn cuối. Một vài clorua đất hiếm, như clorua lantan (LaCl
3
), được biết là có khả
năng chống đông máu.
Trong khi lantan có một số hiệu ứng dược học đối với một vài kênh ion và thụ thể,
đặc trưng của nó đối với thụ thể GABA là duy nhất trong số các ion hóa trị hai.
Lantan tác động vào cùng một khu vực điều chỉnh trên GABAR, giống như kẽm -
một tác nhân điều chỉnh không gian và độ hoạt động âm tính. Nhưng các cation
lantan La
3+
là tác nhân điều chỉnh không gian và độ hoạt động dương tính tại các
thụ thể GABA bẩm sinh và tái tổ hợp, làm tăng thời gian mở kênh và giảm sự
nhạy cảm ở phụ nhóm cấu hình phụ thuộc kiểu.
Phổ biến

Quặng Monazit
Mặc dù lantan thuộc về nhóm các nguyên tố hóa học gọi là các kim loại đất hiếm,
nhưng nó lại không hiếm. Lantan có sẵn với lượng tương đối lớn (32 ppm trong
lớp vỏ Trái Đất). Các loại "đất hiếm" có tên gọi như vậy là do chúng là hiếm so
với các loại đất "thông thường" như đá vôi hay magnesia, và do trước đây người ta
chỉ biết đến một ít trầm tích.
Monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO

4
và bastnasit (Ce, La, Y)CO
3
F là các loại quặng
chủ yếu trong đó chứa lantan, tính theo tỷ lệ phần trăm thì tới 25-38 % trong hàm
lượng các nguyên tố nhóm Lantan. Lantan nói chung được làm giàu từ bastnasit
chứ không phải monazit, trong các bể tinh lọc quặng quy mô thương mại. Cho tới
năm 1949, bastnasit vẫn còn là khoáng vật hiếm và vô danh, thậm chí người ta còn
không dự tính xa về nó như là nguồn thương mại tiềm năng để sản xuất các
nguyên tố nhóm lantan. Trong năm đó, lượng trầm tích lớn tại núi Pass, California
(cạnh khu bảo tồn quốc gia Mojave) đã được phát hiện. Phát hiện này báo cho các
nhà địa chất về sự tồn tại của một lớp mới các trầm tích đất hiếm, các đất hiếm
chứa florocacbonat, mà sau này người ta tìm thấy ở nhiều nơi, như ở châu Phi và
Trung Quốc.
Đồng vị
Lantan nguồn gốc tự nhiên là hỗn hợp của một đồng vị ổn định (La
139
) và một
đồng vị phóng xạ (La
138
), với đồng vị ổn định chiếm nhiều nhất (99,91%). Ngoài
ra, 38 đồng vị phóng xạ khác cũng được nêu đặc trưng với ổn định nhất là La
138
có
chu kỳ bán rã 105×10
9
năm, và La
137
(60.000 năm). Các đồng vị còn lại có chu kỳ
bán rã nhỏ hơn 24 giờ, trong đó đa phần có chu kỳ bán rã dưới 1 phút. Nguyên tố

này có 3 đồng phân hạt nhân.
Các đồng vị của lantan có nguyên tử lượng nằm trong khoảng từ 117 (La
117
) tới
155 (La
155
).
Phòng ngừa
Lantan có độc tính từ thấp tới vừa phải và phải cẩn thận khi tiếp xúc với nó. Ở
động vật, việc tiêm dung dịch chứa lantan sẽ sinh ra bệnh tích lũy đường trong
máu, huyết áp thấp, thoái hóa lá lách và biến đổi bất thường ở gan.
Tham khảo
 "The Industrial Chemistry of the Lanthanons, Yttrium, Thorium and
Uranium" của R.J. Callow, Nhà in Pergamon, 1967
 "Chemistry of the Lanthanons" của R.C. Vickery, Butterworths, 1953
 "Nouveau Traite de Chimie Minerale, Quyển VII. Scandium, Yttrium,
Elements des Terres Rares, Actinium", P. Pascal, Editor, Masson & Cie,
1959
 "Extractive Metallurgy of Rare Earths" của C.K. Gupta và N.
Krishnamurthy, Nhà xuất bản CRC, 2005
Chú thích
1. ^ Chau Y. P, Lu K. S (1995). “Investigation of the blood-ganglion barrier
properties in rat sympathetic ganglia by using lanthanum ion and
horseradish peroxidase as tracers”. Acta Anatomica (Basel) 153 (2): 135-
144. PMID 8560966.