Дизайн

Та яаж гэдгийг мэднэ. Лантаны бэлтгэл, шинж чанар, хэрэглээ Лантаны атом ба молекулын масс

1826 онд оюутан, туслах, Берзелиусын дотны найзуудын нэг Карл Мозандер церийн шороог судалж үзээд энэ нь гетероген, цериээс гадна нэг, магадгүй нэгээс олон шинэ элемент агуулдаг гэж дүгнэжээ. Мозандер үүнийг зөвхөн 1839 онд нотолж чадсан. Берзелиусийн санал болгосноор церитээс нээсэн шинэ элементийг лантан (грек хэлнээс) гэж нэрлэжээ. ланканейн- нуух, мартах). Церитэд агуулагдах лантан нь 36 жилийн турш химичдээс амжилттай нуугджээ!
Дараа нь лантан нэрэндээ нийцсэн хэвээр байв. Удаан хугацааны туршид үүнийг кальци болон бусад шүлтлэг шороон металлын аналог, валент нь хоёр, атомын жин нь 90...94 гэж үздэг. Зөвхөн 1869 онд Менделеев үелэх системийн II бүлэгт газрын ховор элемент байхгүйг олж хараад III бүлэгт оруулан лантанд 138...139 атомын жин оноожээ. Менделеев лантаны дулаан багтаамжийг судалснаар лантан гурвалсан байх ёстойг нотолсон.

Баримт бичиг:

Лантан металлыг мэдээжийн хэрэг цэвэр биш, анх Мозандер лантан хлоридыг калитай халааж олж авсан.
Одоогийн байдлаар лантаныг цериумын дэд бүлгийн бусад бүх металлын нэгэн адил монацит ба бастнаезитээс ((La, Ce)FCO 3) гаргаж авдаг. Моназитын баяжмалыг (LnPO 4+7% цирконы давхар исэл, 10% торийн давхар исэл, 0.1...0.3% уран) баяжуулсан хүхрийн хүчлээр боловсруулж, үүссэн газрын ховор элемент, торийн сульфатыг энгийн усаар уусгана. Тори, цери болон бусад газрын ховор элементүүдийг дараалан ялгах замаар ихэвчлэн лантан хлорид LaCl 3-ыг олж авдаг. Хайлсан хлоридын электролиз нь 99.5% хүртэл цэвэршилттэй лантан үүсгэдэг. Бүр илүү цэвэр лантан (99.79% ба түүнээс дээш) кальци-дулааны аргаар гаргаж авдаг.
Мишметал-холимог газрын ховор металлыг олж авах нь хамаагүй хялбар бөгөөд хямд юм.

Физик шинж чанар:

Мөнгө-цагаан металл. Лантан нь цагаан тугалгатай хатуулагтай төстэй (нягтрал 6.2), хайлах цэг нь ердөө 915-925 ° C, харин буцлах температур нь гайхалтай өндөр (4515 ° C) юм.

Химийн шинж чанар:

Хуурай агаарт байгаа лантан нь нимгэн ислийн хальсаар бүрхэгдсэн бөгөөд энэ нь цаашдын исэлдэлтээс хамгаалдаг. Гэхдээ ийм "хамгаалалт" нь зөвхөн хуурай агаарт л тохиолддог.
Химийн шинж чанараараа лантан нь кальцитай төстэй. Олон идэвхтэй металлын нэгэн адил энэ нь усыг задалж, хүчилтэй сайн урвалд ордог бөгөөд хүчтэй халах үед хлор, хүхэр болон бусад металлоидуудтай, өөрөөр хэлбэл ердийн металлын шинж чанарыг харуулдаг.
Нэгдлүүдийн хувьд энэ нь +3 исэлдэлтийн төлөвийг харуулдаг.

Хамгийн чухал холболтууд:

Лантан исэл, La 2 O 3, цагаан аморф нунтаг, усанд уусдаггүй боловч хүчилд уусдаг. CO 2-тэй харилцан үйлчлэлцэж карбонат болж хувирдаг.
Лантан гидроксидЛа(OH) 3, желатин цагаан тунадас нь лантаныг устай, лантаны давсыг шүлтийн уусмалтай харилцан үйлчилснээр үүсдэг. CO 2-тэй харилцан үйлчлэлцэж карбонат болж хувирдаг.
Лантан давсөнгөгүй талстууд бодисууд. Уусдаг давс - нитрат, галоген, сульфат; уусдаггүй - фтор, фосфат, карбонат. Нитрат ба карбонат нь халах үед задарч лантан исэл үүсгэдэг. Үндсэн лантан ацетат нь иод нэмэхэд цардуул шиг ажилладаг. Цагаан гель нь тод цэнхэр өнгөтэй болдог. Энэ шинж чанарыг заримдаа холимог болон уусмал дахь лантаныг илрүүлэхэд ашигладаг.

Хэрэглээ:

Цэвэр лантаныг хайлш болгон бараг ашигладаггүй, хямд, хүртээмжтэй металл ашигладаг. Цутгамал төмөр, ганд агуулагдах энэхүү нэмэлт нь хүчтэй исэлдүүлэгч бодис, маш сайн хий арилгагч, хүхэр арилгагч болдог. Хөнгөн хайлш (магни, хөнгөн цагаан) дээр газрын ховор элементийг нэмснээр халуунд тэсвэртэй, зэврэлтэнд тэсвэртэй болдог. REE нь зэс, хром, ванади, титан зэрэг хайлшийн шинж чанарыг сайжруулахад ашиглагддаг.
Хайлсан лантаныг шингэн уранаас плутонийг гаргаж авахад ашигладаг.
Төмөр-цери-лантан "цахиур чулуу" нь халаасны асаагуур, их бууны суманд ашиглагддаг.
Лантан оксид La 2 O 3 нь оптик шилний чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм (Kodak гэрэл зургийн линз нь 20-40% La 2 O 3 агуулдаг бөгөөд хамгийн сайн дотоодын гэрэл зургийн линз нь лантан шилээр хийгдсэн байдаг). лабораторийн шилэн эдлэл (халуун, хүчилд тэсвэртэй). Мөн үзнэ үү:
Химийн элементүүдийн алдартай номын сан Наука хэвлэлийн газар, 1977 он.

Мэдээжийн хэрэг 57-р элементийн хамгийн чухал зүйл бол энэ нь 14 лантанидын эгнээнд ордог - маш төстэй шинж чанартай элементүүд юм. Лантан ба лантанидууд үргэлж хамт байдаг: ашигт малтмал, бидний бодлоор металл. 1900 онд Парист болсон дэлхийн үзэсгэлэнд цэвэр лантанидын дээжийг анх удаа үзүүлжээ. Гэхдээ дээж бүрт шошгоноос үл хамааран лантан, цери, неодим, празеодим, лантанидын хамгийн ховор нь - тулий, голми, лютетий агуулагдаж байсан нь эргэлзээгүй. Цөмийн урвалд дахин бий болсон 61-р элемент болох прометиумаас бусад нь хамгийн ховор тохиолддог. Гэсэн хэдий ч хэрэв промети нь тогтвортой изотоптой байсан бол газрын ховор элементийн аль ч дээжинд бас байх байсан.

Зөвхөн сүүлийн хэдэн арван жилд шинжлэх ухаан, технологийн хөгжил нь хүн төрөлхтөн лантанид тус бүрийн (эсвэл бараг тус бүрийн) хувийн шинж чанарыг ашиглах боломжтой түвшинд хүрсэн боловч өмнөх шигээ мишметал - "лантаны байгалийн хайлш" юм. ба лантанидууд... Тиймээс энэ түүхийн зөвхөн талыг нь 57-р элементэд шууд, нөгөө талыг нь бүхэлд нь ховор газрын "баг"-д зориулах нь зүй ёсны хэрэг болно*. Мэдээжийн хэрэг, лантанидын тус бүр нь химийн хувь хүний хувьд бие даасан түүхтэй байх ёстой; энд - тэдний "удирдагч" болон бүгдэд нь юу нийтлэг байдаг талаар.

* Газрын ховор элементэд лантан, лантанидуудаас гадна сканди, иттриум орно.

Лантанидгүй лантан

Бидний түүхийн баатар бол үнэхээр эгэл жирийн нэгэн гэдгийг хүлээн зөвшөөрөх нь харамсалтай. Энэ нь металл, ердийн гадаад төрх (мөнгө цагаан, саарал оксидын хальсаар хучигдсан) ба физик шинж чанараараа: хайлах цэг 920, буцлах температур 3469 ° C; Хүч чадал, хатуулаг, цахилгаан дамжуулах чанар болон бусад шинж чанаруудын хувьд лантан металл үргэлж хүснэгтийн дунд байдаг. Лантан нь химийн шинж чанараараа бас түгээмэл байдаг. Хуурай агаарт өөрчлөгддөггүй - оксидын хальс нь масс дахь исэлдэлтээс найдвартай хамгаалдаг. Гэхдээ хэрэв агаар чийглэг бол (мөн хуурай газрын хэвийн нөхцөлд бараг үргэлж чийглэг байдаг) металл лантан аажмаар исэлдэж, гидроксид болдог. La(OH) 3 нь дунд зэргийн бат бөх суурь бөгөөд энэ нь "дундаж" металлын шинж чанар юм.

Лантаны химийн шинж чанарын талаар өөр юу хэлж болох вэ? Хүчилтөрөгчид 450 ° C хүртэл халаахад хурц дөлөөр шатдаг (мөн маш их дулаан ялгардаг). Хэрэв азотын агаар мандалд гал авалцвал хар нитрид үүснэ. Хлор дахь лантан нь өрөөний температурт гал авалцдаг боловч зөвхөн халах үед л бром, иодтой урвалд ордог. Ашигт малтмалын хүчилд сайн уусдаг бөгөөд шүлтлэг уусмалуудтай урвалд ордоггүй. Бүх нэгдлүүдэд лантан нь 3+ валентыг харуулдаг. Нэг үгээр хэлбэл, металл нь физик болон химийн шинж чанараараа метал шиг байдаг.

Лантаныг ялгах цорын ганц шинж чанар нь устөрөгчтэй харьцах шинж чанар юм. Тэдний хоорондох урвал тасалгааны температурт эхэлж, дулаан ялгарснаар үргэлжилнэ. Лантан нь устөрөгчийг нэгэн зэрэг шингээдэг тул хувьсах найрлагатай гидридүүд үүсдэг - илүү эрчимтэй байх тусам температур өндөр байдаг.

Лантанидууд нь мөн устөрөгчтэй харилцан үйлчилдэг. Тэдний нэг болох цериумыг цахилгаан вакуум үйлдвэрлэл, металлургийн салбарт хий шингээгч болгон ашигладаг.

Энд бид түүхийн нэг чухал хэсэг болох "Лантан ба цериум" сэдэв, үүнтэй холбогдуулан лантаны түүх рүү орлоо.

Байгалийн тархалт, үйлдвэрлэлийн цар хүрээ, хэрэглээний цар хүрээний хувьд лантан нь хамгийн ойрын аналог болох лантанидын эхнийхээс доогуур байдаг. "Өвөг дээдэс" ба үргэлж хоёр дахь нь түүний гэр бүл дэх лантаны байр суурь юм. Мөн газрын ховор элементүүдийг шинж чанарын нийт дүнгээр нь хоёр дэд бүлэгт хувааж эхлэхэд лантаныг цериумыг хүндэтгэн нэрлэсэн дэд бүлэгт хамааруулжээ... Мөн лантаныг церийн дараа церийн хольц болохыг олж илрүүлжээ. ашигт малтмалын церит дэх . Энэ бол багш сурагчдын тухай түүх, түүх юм.

1803 онд 24 настай Шведийн химич Йене Якоб Берзелиус өөрийн багш Хисингерийн хамтаар одоо церит гэгддэг эрдсийг судалжээ. Энэ ашигт малтмалаас 1794 онд Гадолины нээсэн итриум шороо болон иттритэй тун төстэй өөр нэг ховор элементийг илрүүлжээ. Үүнийг цери гэж нэрлэдэг байсан. Берзелиустай бараг нэгэн зэрэг Германы алдарт химич Мартин Клапрот церийн шороог нээсэн.

Берзелиус олон жилийн дараа энэ бодистой ажиллахаар буцаж ирсэн бөгөөд аль хэдийн нэрт эрдэмтэн болжээ. 1826 онд оюутан, туслах, Берзелиусын дотны найзуудын нэг Карл Мозандер церийн шороог судалж үзээд энэ нь гетероген бөгөөд цериээс гадна нэг, магадгүй нэгээс олон шинэ элемент агуулдаг гэж дүгнэжээ. Гэхдээ энэ таамаглалыг шалгахын тулд маш их серит шаардлагатай байсан. Мозандер 1839 онд л цериумын нарийн төвөгтэй байдлыг нотолж чадсан.

Сонирхуулахад, жилийн өмнө химичүүдийн дунд үл танигдах оюутан Эрдман Норвегид нэгэн шинэ эрдэс олж түүнийг багшийнхаа нэрээр Мозандер буюу мозандерит хэмээн нэрлэжээ. Энэ эрдэсээс цери, нова гэсэн хоёр ховор элементийг мөн тусгаарласан.

Керит ба мозандеритээс олдсон шинэ элементийг Берзелиусын санал болгосноор лантан гэж нэрлэсэн. Энэ нэр нь санаа юм: энэ нь Грекийн λανθανειν - нуугдах, мартагдах гэсэн үгнээс гаралтай. Церитэд агуулагдах лантан нь 36 жилийн турш химичдээс амжилттай нуугджээ!

Лантан нь хоёр валент, кальци болон бусад шүлтлэг шороон металлын аналог бөгөөд атомын жин нь 90...94 гэж удаан хугацааны туршид үздэг байв. 1869 он хүртэл эдгээр тоонуудын үнэн зөв эсэхэд эргэлзэх зүйл байсангүй.Менделеев үелэх системийн II бүлэгт газрын ховор элемент байхгүйг үзээд III бүлэгт оруулан лантанд 138...139 атомын жин оноожээ. . Гэхдээ ийм алхам хууль ёсны гэдгийг нотлох шаардлагатай хэвээр байв. Менделеев лантаны дулааны багтаамжийн судалгааг хийсэн. Түүний олж авсан үнэ цэнэ нь энэ элемент нь гурвалсан байх ёстойг шууд харуулсан ...

Лантан металлыг мэдээжийн хэрэг цэвэр биш, анх Мозандер лантан хлоридыг калитай халааж олж авсан.

Өнөө үед 99% -иас дээш цэвэршилттэй лантаныг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд үйлдвэрлэдэг. Үүнийг хэрхэн яаж хийхийг харцгаая, гэхдээ эхлээд лантаны үндсэн ашигт малтмал, газрын ховор элементийг ялгах хамгийн нарийн төвөгтэй үйл явцын эхний үе шатуудтай танилцъя.

Лантан ба лантанидын ашигт малтмал нь бие биенээ байнга дагалддаг гэдгийг аль хэдийн дурдсан байдаг. Нэг буюу өөр газрын ховор элементийн эзлэх хувь ердийнхөөс их байдаг сонгомол ашигт малтмал байдаг. Гэхдээ бусад лантанидыг дурдахгүй байхын тулд цэвэр лантан эсвэл цэвэр церийн эрдэс байдаггүй. Сонгомол лантан эрдсийн жишээ бол 8.3% хүртэл La 2 O 3, зөвхөн 1.3% церийн исэл агуулсан давидит юм. Гэхдээ лантаныг голчлон монацит, бастназит, түүнчлэн цериум болон церийн дэд бүлгийн бусад бүх элементүүдээс олж авдаг.

Моназит нь хүнд гялалзсан эрдэс бөгөөд ихэвчлэн шар-хүрэн, гэхдээ заримдаа бусад өнгөтэй байдаг, учир нь найрлага нь тууштай байдлаараа ялгаатай байдаггүй. Хамгийн үнэн зөв нь түүний найрлагыг ийм хачирхалтай томъёогоор тайлбарласан болно: (REE)PO 4. Монацит бол газрын ховор элементийн фосфат (ГЭБ) гэсэн үг. Ерөнхийдөө монацит нь 50...68% REE исэл, 22...31.5% P 2 O 5 агуулдаг. Мөн 7% хүртэл цирконы давхар исэл, 10% (дунджаар) торийн давхар исэл, 0.1...0.3% уран агуулдаг. Эдгээр тоо баримтууд нь газрын ховор элемент, цөмийн үйлдвэрлэлийн замууд яагаад хоорондоо нягт уялдаатай байдгийг тодорхой харуулж байна.

Холимог газрын ховор металл - мишметал ба тэдгээрийн ислийн хольцыг өнгөрсөн зууны сүүлчээр ашиглаж эхэлсэн бөгөөд энэ зууны эхээр тэдэнтэй холбоотой олон улсын хулгайн гэмт хэргийн тод жишээг харуулсан. Бразил руу ачаа хүргэж буй Германы хөлөг онгоцууд буцах замдаа бэлтгэж, тус улсын Атлантын далайн эргийн наран шарлагын газар болон тодорхой газруудаас яндангаа элсээр дүүргэжээ. Элс нь хөлөг онгоцны тогтвортой байдлыг хангахад шаардлагатай тогтворжуулагч гэж ахмадууд хэлэв. Бодит байдал дээр тэд Германы үйлдвэрчдийн захиалгыг биелүүлж, үнэ цэнэтэй ашигт малтмалын түүхий эд болох монацитаар баялаг Эспирито-Санто мужийн эрэг орчмын элсийг хулгайлсан ...

Моназитын шороон ордууд бүх тивд гол мөрөн, нуур, далайн эрэг дагуу түгээмэл байдаг. Энэ зууны эхэн үед (1909 оны өгөгдөл) дэлхийн ховор элементийн түүхий эд, тэр дундаа монацитийн үйлдвэрлэлийн 92% нь Бразилаас гаралтай байв. Арван жилийн дараа таталцлын төв хэдэн мянган километр зүүн тийш (эсвэл баруун тийш, та үүнийг хэрхэн тоолж байгаагаас хамаарч) Энэтхэг рүү шилжсэн. 1950 оноос хойш цөмийн аж үйлдвэр хөгжсөнөөр АНУ ховор газрын түүхий эдийг олборлох, боловсруулах чиглэлээр капиталист орнуудын дунд ноёрхогч орон болсон.

Мэдээж манай улс болон социалист хамтын нийгэмлэгийн бусад орнууд газрын ховор элементийн үйлдвэрлэлээ хөгжүүлж, түүхий эдээ олох ёстой байсан.

Монацит элсээс лантан хүртэлх замыг ерөнхийд нь авч үзье.

Хэдийгээр элсийг моназитын элс гэж нэрлэдэг ч түүний дотор монацит тийм ч их байдаггүй - нэг хувь нь. Жишээлбэл, Айдахогийн (АНУ) алдартай моназитын шороон ордод нэг тонн элсэнд ердөө 330 г монацит агуулагддаг. Тиймээс хамгийн түрүүнд моназитын баяжмалыг авдаг.

Баяжуулалтын эхний үе шат нь драг дээр аль хэдийн тохиолддог. Моназитын нягт 4,9...5,3, энгийн элснийх дунджаар 2,7 г/см3 байна. Жингийн ийм зөрүүтэй бол таталцлын салгах нь тийм ч хэцүү биш юм. Гэхдээ ижил элс нь моназитаас гадна бусад хүнд эрдэс бодис агуулдаг. Иймд 92...96%-ийн цэвэршилттэй моназитын баяжмалыг авахын тулд таталцлын, соронзон, цахилгаан статик баяжуулалтын цогц аргыг хэрэглэдэг. Үүний үр дүнд ильменит, рутил, циркон болон бусад үнэ цэнэтэй баяжмалыг замд гаргаж авдаг.

Аливаа ашигт малтмалын нэгэн адил монацитыг "нээх" ёстой. Ихэнхдээ моназитын баяжмалыг төвлөрсөн хүхрийн хүчилээр эмчилдэг. Үүссэн газрын ховор элемент, торийн сульфатыг энгийн усаар уусгана. Уусмал руу орсны дараа цахиур болон цирконы өмнөх үе шатанд тусгаарлагдаагүй хэсэг нь тунадас дотор үлдэнэ.

* Моназитыг нээх шүлтлэг арга нь бас түгээмэл байдаг.

Салах дараагийн үе шатанд богино настай мезоториум (радиум-228) олборлож, дараа нь торийг өөрөө - заримдаа церитэй хамт, заримдаа тусад нь авдаг. Лантан ба лантанидын холимогоос цериумыг салгах нь тийм ч хэцүү биш юм: тэдгээрээс ялгаатай нь энэ нь 4+ валентыг үзүүлж, Ce(OH) 4 гидроксид хэлбэрээр тунадасжуулах чадвартай бөгөөд түүний гурвалсан аналогууд нь уусмалд үлддэг. Церийн ялгах ажиллагааг өмнөхтэй адил олон удаа хийдэг - газрын ховор элементийн үнэтэй баяжмалыг аль болох бүрэн "шахаж" байгааг анхаарна уу.

Цэрийг тусгаарласны дараа уусмал нь хамгийн их лантан агуулдаг (La(NO 3) 3 нитрат хэлбэрээр, учир нь завсрын үе шатуудын аль нэгэнд хүхрийн хүчлийг азотын хүчлээр сольж, цаашдын салалтыг хөнгөвчлөх боломжтой). Энэ уусмалаас аммиак, аммони, кадми нитратыг нэмж лантаныг гаргаж авдаг. Cd(NO 3) 2 байгаа тохиолдолд салгах нь илүү бүрэн гүйцэд болно. Эдгээр бодисуудын тусламжтайгаар бүх лантанидууд тунадасжиж, шүүгдэхэд зөвхөн кадми, лантан үлддэг. Кадмийг хүхэрт устөрөгчөөр тунадасжуулж, тунадасыг нь салгаж, лантан нитратын уусмалыг дахин хэд хэдэн удаа фракцийн талстжуулж лантанидын хольцыг зайлуулна.

Эцсийн үр дүн нь ихэвчлэн лантан хлорид LaCl 3 юм. Хайлсан хлоридын электролиз нь 99.5% хүртэл цэвэршилттэй лантан үүсгэдэг. Бүр илүү цэвэр лантан (99.79% ба түүнээс дээш) кальци-дулааны аргаар гаргаж авдаг. Энэ бол сонгодог уламжлалт технологи юм.

Таны харж байгаагаар элементийн лантаныг олж авах нь нарийн төвөгтэй асуудал юм.

Лантанидыг салгах - празеодимаас лютети хүртэл - бүр илүү их хүчин чармайлт, мөнгө, цаг хугацаа шаарддаг. Тиймээс сүүлийн хэдэн арван жилд дэлхийн олон орны химич, технологичид эдгээр элементүүдийг ялгах шинэ, илүү дэвшилтэт аргуудыг бий болгохыг эрэлхийлж байна. Ийм аргаар олборлох, ион солилцох аргыг бий болгож, үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн. Аль хэдийн 60-аад оны эхээр ион солилцооны зарчмаар ажилладаг суурилуулалтанд 99.9% хүртэл цэвэршилттэй газрын ховор элементийн бүтээгдэхүүний 95% -ийн гарцыг олж авсан.

1965 он гэхэд манай улсын гадаад худалдааны байгууллагууд 99% -иас дээш цэвэршилттэй металл хэлбэрээр бүх лантанидыг худалдан авагчдад санал болгож чадсан. Мэдээжийн хэрэг, прометиээс гадна энэ элементийн цацраг идэвхт бэлдмэлүүд болох ураны цөмийн задралын бүтээгдэхүүнүүд бас хүртээмжтэй болсон.

Techsnabexport-ын каталогид мөн лантан болон лантанидын 300 орчим химийн цэвэр, маш цэвэр нэгдлүүд багтсан болно. Энэ нь ЗХУ-ын газрын ховор элементийн аж үйлдвэр өндөр хөгжсөний нотолгоо юм.

Гэхдээ лантан руу буцъя.

Лантан ба түүний нэгдлүүдийн хэрэглээний талаар товчхон

Цэвэр лантаныг хайлш болгон бараг хэзээ ч ашигладаггүй, илүү хямд, хүртээмжтэй цери эсвэл металлыг ашигладаг - лантан ба лантанидын хайлшлах нөлөө бараг ижил байдаг.

Заримдаа газрын ховор элементийн зарим (гол төлөв нарийн төвөгтэй) нэгдлүүдийн органик уусгагчид өөр өөр уусах чадварыг ашиглан лантаныг хольцоос гаргаж авдаг гэдгийг дээр дурдсан. Гэхдээ №57 элементийг өөрөө олборлогч болгон ашигладаг. Хайлсан лантаныг шингэн уранаас плутонийг гаргаж авахад ашигладаг. Цөмийн болон газрын ховор элементийн үйлдвэрүүдийн өөр нэг холбоо барих цэг энд байна.

Лантан исэл La 2 O 3 нь илүү өргөн хэрэглэгддэг. Усанд уусдаггүй боловч хүчилд уусдаг энэхүү цагаан аморф нунтаг нь оптик шилний чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болжээ. Алдарт Kodak компанийн гэрэл зургийн линз нь 20-40% La 2 O 3 агуулдаг. Лантан нэмэлтүүдийн ачаар ижил диафрагмын харьцаатай линзний хэмжээг багасгаж, өнгөт гэрэл зургийн чанарыг эрс сайжруулах боломжтой болсон. Дэлхийн 2-р дайны үед лантан шилийг хээрийн оптик багаж хэрэгсэлд ашиглаж байсан нь мэдэгдэж байна. Дотоодын шилдэг гэрэл зургийн линз, тухайлбал "Industar-61LZ" нь мөн л лантан шилээр хийгдсэн бөгөөд манай шилдэг кино сонирхогчдын нэг камерыг "Lanthan" гэж нэрлэдэг... Сүүлийн үед лантан шилийг лабораторийн шилэн эдлэл үйлдвэрлэхэд ч ашиглаж байна. . Лантан исэл нь шилэнд үнэ цэнэтэй оптик шинж чанарыг өгдөг төдийгүй халуунд тэсвэртэй, хүчилд тэсвэртэй байдаг.

Энэ нь лантанидгүй лантаны талаар хэлж болох бүх гол зүйл байж магадгүй ч зарим газарт "байхгүй" зарчмаас хазайхгүй байх боломжгүй байсан ...

Лантан ба түүний баг

Лантан ба лантанидыг спортын багтай харьцуулах нь зарим хүнд онцгүй мэт санагдаж магадгүй юм. Гэсэн хэдий ч энэ харьцуулалт нь "лантанидын гэр бүл" эсвэл "химийн ихрүүд" гэх мэт алдартай тодорхойлолтуудаас илүү бузар булай биш юм. Өөрийгөө дүгнэ: Лантан болон түүний багийнхан нэг дүрэмт хувцастай (мөнгөн цагаан), хоккейн тоглогчдын адил бүгд хамгаалалтын хэрэгсэлтэй (оксид хальсаар хийсэн). Тэд бүгд байгалиасаа ойролцоогоор ижил хэмжээтэй байдаг (ижил төстэй байдал нь маш их), гэхдээ спортын нэгэн адил янз бүрийн шалтгааны улмаас "чадвар" нь ижил хэмжээгээр хэрэгждэггүй: зарим нь илүү сайн "тоглодог", бусад нь муу байдаг. Мэдээжийн хэрэг, энэ багийн гишүүн бүр өөрийн дуртай "хууралт" ба "техник" - жишээлбэл, гадолиний ферромагнетизм.

Химийн шинж чанарын хувьд лантанидууд нь ихэр биш хэвээр байна - эс тэгвээс тэдгээрийг салгах боломжгүй байсан. Сайн спортын баг шиг тэд гол зүйл дээр нэгдмэл байдаг, нарийн ширийн зүйлд хувь хүн байдаг. Оролцогчдын тооны хувьд өөр өөр тоглоомууд өөр өөр тоглогчтой, 14 нь хэвийн хэмжээнд...

Энэ "баг" -д тавь шахам нэр дэвшигчийг санал болгож байсан үе байсан нь үнэн. Илэрсэн лантантай төстэй элементүүдийн тоо гамшгийн хурдаар өсөв. Эмхэтгэсэн: Профессор Н.А. Фигуровын хуурамчаар илрүүлсэн элементүүдийн жагсаалтад хамгийн олон тооны хуурамч лантанидыг агуулдаг. Мозандер, Лекок де Бойсбаудран, Ауэр фон Велсбах, Крукес, Урбейн зэрэг томоохон эрдэмтэд хүртэл алдаа гаргахаас зайлсхийсэнгүй.

Лантан ба түүний багийн үечилсэн бус шинж чанар нь үечилсэн системийн хатуу дарааллаас гарсан нь Менделеевт төвөг учруулсан. Гэвч цаг хугацаа өнгөрөхөд бүх зүйл шийдэгдсэн. Лантанидыг хүснэгтийн үндсэн хэсгийн гадна талд шилжүүлэхийг анх санал болгосон хүн бол Прагагийн их сургуулийн профессор Богуслав Францевич Браунер байв.

"Чи Б.Ф. шиг "ховор газрын" талаар ийм мэргэжилтэн байх ёстой. Браунер, энэхүү нарийн төвөгтэй, хэцүү, бараг л дуусаагүй сэдвийг ойлгохын тулд баталгаажуулах нь олон анхны харилцааны өвөрмөц байдал, ижил төстэй байдлаас гадна байгалийн материалыг өөрөө олж авахад хүндрэлтэй байдаг" гэж Менделеев бичжээ. 1902.

"Газрын ховор элементийн системчилсэн байдал, үелэх систем дэх байршлын хувьд одоогийн байдлаар сканди, иттри, лантан нь атомын жин, эзлэхүүний хэмжээгээр III бүлгийн тэгш эгнээнд байна гэж бид итгэлтэйгээр таамаглаж болно. исэл... Газрын ховор элемент нь атомын жингээр бие биенээ дагадаг системд үе хоорондын бүлэг буюу зангилаа үүсгэдэг байх.” Эдгээр нь Менделеевийн "Химийн үндэс" номын сүүлчийн өмнөх (1903) хэвлэлд зориулж бичсэн "Ховор газрын элементүүд" өгүүллээс Браунерын үгс юм.

Үелэх систем нь шинэ, физикийн хувьд илүү нарийвчлалтай шалгуур болох атомын цөмийн цэнэг дээр үндэслэгдсэний дараа л "систем дэх зангилааг" тайлах боломжтой болсон. Дараа нь лантан ба тантал хоёрын хооронд ердөө 15 элемент багтах боломжтой болох нь тодорхой болсон бөгөөд сүүлийнх нь цирконы аналог байх ёстой. Гафни хэмээх энэхүү элементийг 1923 онд Костер, Хевоси нар нээжээ.

Сүүлчийн (атомын дугаараар) лантанид болох лютетийг өмнө нь буюу 1907 онд нээсэн.

Лантан ба лантанидын нийтлэг шинж чанаруудын шалтгааныг тэдгээрийн атомын электрон бүрхүүлийн бүтцээс хайх нь зүйн хэрэг юм.

Квант механикийн хуулиар электронууд ямар ч тойрог замд цөмийг тойрон эргэлдэж чадахгүй. Тэд давхаргууд - хясаагаар тархсан мэт санагддаг. Эдгээр бүрхүүлийн багтаамж, тэдгээрийн доторх электроны хамгийн их тоог томъёогоор тодорхойлно n e = 2Н 2 хаана n e– электроны тоо, a Н– бүрхүүлийн дугаар, голоос нь тоолох. Үүнээс үзэхэд эхний бүрхүүл нь зөвхөн хоёр электронтой байж болно, хоёр дахь нь найм, гурав дахь нь арван найман, дөрөв дэх нь гучин хоёр гэх мэт.

Скандиумаас эхлэн үелэх системийн дөрөв дэх үе шатанд "дараалсан" электронууд дөрөв дэх гаднах давхаргад биш харин өмнөх давхаргад ордог. Ийм учраас 12-аас 30 хүртэлх атомын дугаартай элементүүдийн шинж чанарын ялгаа нь хөнгөн элементүүдийнх шиг тийм ч гайхалтай биш юм. Үүнтэй төстэй дүр зураг тавдугаар үед ажиглагдаж байна. Энд иттриумаас эхлээд шинэ электронууд тав дахь биш, харин эцсийн өмнөх дөрөв дэх бүрхүүлийг дүүргэдэг - шилжилтийн металл гэж нэрлэгддэг өөр нэг эгнээ үүсдэг.

Цагаан будаа. 3.Газрын ховор элементийн атомын эзэлхүүний муруй. Энэ нь 2+ валентыг харуулсан элементүүдээс бүрдсэн хоёр максимумтай; Үүний эсрэгээр, дөрвөн валент байж болох элементүүд нь хамгийн бага атомын эзэлхүүнтэй байдаг

Энэ зүйрлэлийг зургаа дахь үе рүү шилжүүлбэл, лантанаас (энэ нь скандиум ба иттриумын аналог) эхлэн энд ижил зүйл тохиолдох болно гэж үзэх нь логик юм. Гэсэн хэдий ч электронууд бидний логикоос үл хамааран эцсийн өмнөх бүрхүүлийг биш, харин гаднаас нь гурав дахь давхаргыг дүүргэдэг, учир нь үүн дээр сул орон тоо байгаа юм. Томъёоны дагуу n e = 2Н 2, энэ бүрхүүл - цөмөөс дөрөв дэх нь - 32 электронтой байж болно. Ховор тохиолдлыг эс тооцвол дараагийн лантанидын "шинэ" электронууд энд дуусдаг. Элементийн химийн шинж чанарыг үндсэндээ гаднах электрон бүрхүүлийн бүтцээр тодорхойлдог тул лантанидын шинж чанар нь шилжилтийн металлын шинж чанараас ч илүү ойр байдаг.

III бүлгийн элементүүдэд тохирох тул лантанидууд нь ихэвчлэн гурвалсан байдаг. Гэхдээ тэдгээрийн зарим нь өөр валенттай байж болно: цери, празеодим, терби - 4+; самари, европиум, иттербиум - 2+.

Лантанидын хэвийн бус валентыг Германы химич Вильгельм Клемм судалж, тайлбарласан. Рентген туяаны спектрийг ашиглан тэдгээрийн талстууд болон атомын эзэлхүүний үндсэн параметрүүдийг тодорхойлсон. Атомын эзэлхүүний муруй нь тодорхой тод илэрхийлэгддэг максимум (европиум, итербиум) ба бага тод томруун минимумыг (цериум, терби) харуулдаг. Празодим, самари зэрэг нь жигд буурах муруйгаар тодорхойлогддог цувралаас тийм ч их биш ч гэсэн унадаг. Тиймээс эхнийх нь бага эзэлхүүнтэй цери, терби, хоёр дахь нь их хэмжээний европиум ба иттербиум руу "таталцдаг". Илүү том атомын эзэлхүүнтэй элементүүд нь электроныг илүү чанга барьдаг тул зөвхөн гурвалсан эсвэл бүр хоёр валенттай байдаг. "Бага эзэлхүүнтэй" атомуудад эсрэгээр "дотоод" электронуудын аль нэг нь бүрхүүлд нягт оршдоггүй тул цери, празеодим, тербиумын атомууд дөрвөн валент байж болно.

Клеммийн бүтээлүүд нь газрын ховор элементийг цери ба иттри гэсэн хоёр дэд бүлэгт удаан хугацаагаар хуваах физик үндэслэлийг бий болгодог. Эхнийх нь церийээс гадолиниум хүртэлх лантан ба лантанидыг, хоёр дахь нь тербиумаас лютети хүртэлх иттрий ба лантанидыг агуулдаг. Эдгээр хоёр бүлгийн элементүүдийн ялгаа нь лантанидын хувьд гол нь дөрөв дэх бүрхүүлийг дүүргэх электронуудын эргэлтийн чиглэл юм.

Эргүүд - электронуудын зөв өнцгийн импульс - эхнийх нь ижил тэмдэгтэй байна; Сүүлийнх нь электронуудын тал хувь нь нэг тэмдгээр, хагас нь өөр нэг тэмдгээр эргэлддэг.

Гэхдээ зөвхөн квант механик ашиглан тайлбарлах боломжтой гажуудлын талаар хангалттай байгаа тул хэв маяг руугаа буцаж орцгооё.

Лантанидын тухай ярихад хэв маяг нь заримдаа логикгүй мэт санагддаг. Үүний нэг жишээ бол лантанидын шахалт юм.

Норвегийн геохимич Голдшмидтийн нээсэн газрын ховор элементийн гурвалсан ионы хэмжээ нь лантанаас лютети хүртэл байгалийн жамаар багасахыг лантанидын шахалт гэж нэрлэдэг. Бүх зүйл эсрэгээрээ байх ёстой юм шиг санагдаж байна: церийн атомын цөмд лантан атомын цөмөөс нэг протон илүү байдаг; празеодимийн цөм нь цериумаас том, гэх мэт. Үүний дагуу цөмийн эргэн тойронд эргэлддэг электронуудын тоо нэмэгддэг. Хэрэв бид атомыг ихэвчлэн диаграмм дээр зурсан шиг - үл үзэгдэх электронуудын сунасан тойрог замууд, янз бүрийн хэмжээтэй тойрог замуудаар хүрээлэгдсэн жижиг диск хэлбэрээр төсөөлвөл электронуудын ашиг нь атомын хэмжээг бүхэлд нь нэмэгдүүлэх нь ойлгомжтой. . Эсвэл, хэрэв бид тоо нь ижил биш байж болох гаднах электронуудыг хаях юм бол гурвалсан лантан ион ба түүний багийн хэмжээнд ижил хэв маяг ажиглагдах ёстой.

Бодит байдлыг лантанидын шахалтын диаграмаар дүрсэлсэн болно. Гурвалсан лантан ионы радиус нь 1.22 Å, ижил лютетийн ион нь ердөө 0.99 Å байна. Бүх зүйл логик биш, харин эсрэгээрээ. Гэсэн хэдий ч, квант механикгүйгээр ч гэсэн лантанидын шахалтын үзэгдлийн физик утгыг ойлгоход хэцүү биш юм, та зүгээр л цахилгаан соронзонгийн үндсэн хуулиудыг санах хэрэгтэй.

Цөмийн цэнэг болон түүний эргэн тойрон дахь электронуудын тоо зэрэгцэн өсдөг. Өөр өөр цэнэгийн хоорондох таталцлын хүч мөн нэмэгддэг; хүнд цөм нь электронуудыг илүү хүчтэй татаж, тойрог замыг нь богиносгодог. Лантанидын атом дахь гүн тойрог замууд нь электроноор хамгийн их ханасан байдаг тул цахилгаан таталт нь илүү хүчтэй нөлөө үзүүлдэг.

Ионы радиус болон нийтлэг химийн шинж чанаруудын ойролцоо байдал нь ашигт малтмал дахь лантанидын хамт байх гол шалтгаан юм.

Газрын ховор ашигт малтмалын тухай

Гол нь монацитыг дээр дурдсан болно. Газрын ховор элементийн хоёр дахь чухал эрдэс бастназит нь олон талаараа төстэй юм. Бастнаезит нь бас хүнд, гялалзсан, өнгө нь тогтмол биш (ихэнхдээ цайвар шар өнгөтэй). Гэхдээ химийн хувьд энэ нь зөвхөн лантан, лантанидын өндөр агууламжаараа монациттай төстэй юм. Хэрэв монацит нь фосфат бол бастназит нь газрын ховор фторкарбонат бөгөөд түүний найрлагыг ихэвчлэн дараах байдлаар бичдэг: (La, Ce)FCO 3. Гэхдээ ихэвчлэн тохиолддог шиг ашигт малтмалын томъёо нь түүний найрлагыг бүрэн тусгадаггүй. Энэ тохиолдолд энэ нь зөвхөн үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг заана: бастнаезит нь 36.9 ... 40.5% церийн исэл ба лантан, празеодим, неодим зэрэг бараг ижил хэмжээний (нийт) исэл агуулдаг. Гэхдээ мэдээжийн хэрэг энэ нь бусад лантанидыг агуулдаг.

Бастназит, моназитаас гадна хэд хэдэн ховор газрын эрдэс, ялангуяа 32% церийн дэд бүлгийн газрын ховор ислийн 32%, иттриумын 22...50% агуулсан гадолинитийг хязгаарлагдмал хэмжээгээр ашиглаж байна. Зарим оронд газрын ховор металлыг лопарит, апатитыг цогц аргаар гаргаж авдаг.

Цагаан будаа. 4.Дэлхийн царцдас дахь лантанидын харьцангуй агууламж. Загвар: тэгш тоо сондгой тооноос илүү түгээмэл байдаг

Нийтдээ газрын ховор элементийн 70 орчим ашигт малтмал өөрсдөө мэдэгдэж байгаа бөгөөд эдгээр элементүүдийг хольц болгон агуулсан 200 орчим эрдэс байдаг. Энэ нь "ховор" шороо нь тийм ч ховор биш бөгөөд лантанидтай скандиум, иттрий, лантан гэсэн эртний нийтлэг нэр нь өнгөрсөнд хүндэтгэл үзүүлэхээс өөр зүйл биш гэдгийг харуулж байна. Тэдгээр нь ховор биш - дэлхий дээр хар тугалгатай харьцуулахад илүү их цери байдаг бөгөөд газрын ховор элементийн хамгийн ховор нь мөнгөн устай харьцуулахад дэлхийн царцдас дээр илүү өргөн тархсан байдаг. Энэ бүхэн нь эдгээр элементүүдийн тархалт, тэдгээрийг бие биенээсээ салгахад хэцүү байдаг. Гэхдээ мэдээжийн хэрэг, лантанидууд байгальд жигд тархдаггүй. Тэгш атомын дугаартай элементүүд нь сондгой хөршөөсөө хамаагүй илүү түгээмэл байдаг. Энэ нөхцөл байдал нь газрын ховор металлын үйлдвэрлэлийн цар хүрээ, үнэд аяндаа нөлөөлдөг. Лантанидыг олж авахад хамгийн хэцүү нь - terbium, thulium, lutetium (эдгээр нь бүгд сондгой атомын дугаартай лантанидууд гэдгийг анхаарна уу) нь алт, цагаан алтнаас илүү үнэтэй байдаг. Мөн 99% -иас дээш цэвэршилттэй цериумын үнэ килограмм тутамд ердөө 55 рубль байна (1970 оны мэдээлэл). Харьцуулахын тулд бид нэг кг мичметал 6...7 рубль, ферроцери (10% төмөр, 90% газрын ховор элемент, голчлон цери) ердөө тавхан үнэтэй гэдгийг онцолж байна. Газрын ховор элементийн ашиглалтын цар хүрээ нь ихэвчлэн үнэд пропорциональ...

Лантанидын практикт

1970 оны намар ЗХУ-ын ШУА-ийн ховор элементийн эрдэс бодис, геохими, болор химийн хүрээлэнгийн эрдэм шинжилгээний зөвлөл нэлээд ер бусын хэлэлцэх асуудалтай өргөтгөсөн хуралдаан хийжээ. "Хөдөө аж ахуйн асуудлын үүднээс" газрын ховор элементийн боломжийн талаар ярилцав.

Эдгээр элементүүдийн амьд организмд үзүүлэх нөлөөний тухай асуулт санамсаргүй байдлаар үүссэнгүй. Нэг талаас, газрын ховор элементийг агрохимийн хамгийн чухал ашигт малтмал болох фосфорит ба апатитийн найрлагад ихэвчлэн нэмэлт болгон оруулдаг нь мэдэгдэж байна. Нөгөөтэйгүүр, лантан болон түүний аналогийн биохимийн үзүүлэлт болж чадах ургамлуудыг тодорхойлсон. Жишээлбэл, өмнөд хикори навчны үнс нь газрын ховор элементийн 2.5% хүртэл байдаг. Эдгээр элементүүдийн агууламж нэмэгдсэн нь чихрийн нишингэ, люпин зэрэгт мөн илэрсэн. Тундрын хөрсөн дэх газрын ховор элементийн агууламж бараг 0.5% хүрдэг.

Эдгээр нийтлэг элементүүд нь ургамал, магадгүй хувьслын шатны бусад түвшний организмуудын хөгжилд нөлөөлөөгүй байх магадлал багатай юм. 30-аад оны дундуур Зөвлөлтийн эрдэмтэн А. Дробков газрын ховор элементийн янз бүрийн ургамалд үзүүлэх нөлөөг судалжээ. Тэрээр вандуй, манжин болон бусад үр тариагаар туршилт хийж, бор, мангантай эсвэл боргүй ховор элементийг нэвтрүүлсэн. Туршилтын үр дүнд газрын ховор элемент нь ургамлын хэвийн хөгжилд хэрэгтэй гэж үзсэн... Гэвч эдгээр элементүүд харьцангуй хүртээмжтэй болтол дөрөвний нэг зуун өнгөрсөн. Лантан ба түүний багийн биологийн үүргийн талаархи асуултын эцсийн хариулт хараахан гараагүй байна.

Төмөрлөгчид энэ утгаараа агрохимичүүдээс нэлээд түрүүлж байна. Хар төмөрлөгийн салбарт сүүлийн хэдэн арван жилийн хамгийн чухал үйл явдлуудын нэг бол лантан ба түүний багтай холбоотой юм.

Өндөр бат бэхийн цутгамал төмрийг ихэвчлэн магнигаар өөрчилснөөр авдаг. Цутгамал нь 2...4,5%-ийн нүүрстөрөгчийг ширхэгтэй бал чулуу хэлбэрээр агуулдаг бөгөөд энэ нь цутгамал төмрийг техникийн гол сул тал болох хэврэг чанарыг өгдөг гэдгийг санах юм бол энэ нэмэлтийн физик утга нь тодорхой болно. Магнийн нэмэлт нь бал чулууг метал дахь илүү жигд тархсан бөмбөрцөг эсвэл бөмбөрцөг хэлбэртэй болгоход хүргэдэг. Үүний үр дүнд цутгамал төмрийн бүтэц, түүний механик шинж чанар мэдэгдэхүйц сайжирсан. Гэсэн хэдий ч цутгамал төмрийг магнийн хайлшаар хайлуулах нь нэмэлт зардал шаарддаг: урвал нь маш хүчтэй, хайлсан металл бүх чиглэлд цацагддаг тул энэ процесст зориулж тусгай камер барих шаардлагатай болсон.

Ховор металлууд нь цутгамал төмрөөр ижил төстэй байдлаар үйлчилдэг: тэдгээр нь ислийн хольцыг "арилуулж", хүхрийг холбож, зайлуулж, бал чулууг бөмбөрцөг хэлбэрт шилжүүлэхэд тусалдаг. Үүний зэрэгцээ тэд тусгай танхим шаарддаггүй - урвал тайван явагддаг. Тэгээд үр дүн?

Нэг тонн ширэм тутамд ердөө 4 кг (0.4%) магнитай ферроцерийн хайлш нэмж, цутгамал төмрийн бат бөх чанар хоёр дахин нэмэгддэг! Ихэнх тохиолдолд ийм цутгамал төмрийг гангийн оронд, ялангуяа тахир голыг үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно. Өндөр бат бэх ширэм нь ган цутгамалаас 20...25%, ган цутгамалаас 3...4 дахин хямд төдийгүй. Цутгамал голын голын элэгдэлд тэсвэртэй байдал нь гангийнхаас 2...3 дахин их болсон. Уян хатан төмрийн тахир голыг дизель зүтгүүр болон бусад хүнд машин механизмд аль хэдийн ашиглаж байна.

Газрын ховор элементийг (мисхметал ба ферроцерий хэлбэрээр) янз бүрийн зэрэглэлийн ганд нэмдэг. Бүх тохиолдолд энэ нэмэлт нь хүчтэй исэлдүүлэгч, маш сайн хийгүйжүүлэгч, десулфатороор ажилладаг. Зарим тохиолдолд газрын ховор элемент нь хайлш ... хайлштай ган. Хром-никель ган нь өнхрөхөд хэцүү байдаг - ийм ганд зөвхөн 0.03% хольцтой металл орсон нь уян хатан чанарыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Энэ нь өнхрөх, хуурамчаар үйлдэх, металл зүсэх ажлыг хөнгөвчилдөг.

Хөнгөн хайлшийн найрлагад газрын ховор элементийг мөн нэвтрүүлдэг. Жишээлбэл, 11% -ийн хольц бүхий халуунд тэсвэртэй хөнгөн цагаан хайлшийг мэддэг. Лантан, цери, неодим, празеодим зэрэг нэмэлтүүд нь магнийн хайлшийг зөөлрүүлэх температурыг 3 дахин нэмэгдүүлж, зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. Үүний дараа газрын ховор элемент бүхий магнийн хайлшийг дуунаас хурдан нисэх онгоцны эд анги, дэлхийн хиймэл дагуулын бүрхүүл үйлдвэрлэхэд ашиглаж эхэлсэн.

Газрын ховор элемент нь бусад чухал металлуудын шинж чанарыг сайжруулдаг - зэс, хром, ванади, титан ... Төмөрлөгчид жил бүр газрын ховор металлыг улам ихээр ашиглаж байгаа нь гайхах зүйл биш юм.

Лантан ба түүний аналогууд орчин үеийн технологийн бусад салбарт хэрэглэгдэх боломжтой болсон. Химийн болон газрын тосны үйлдвэрүүдэд тэдгээр нь (болон тэдгээрийн нэгдлүүд) үр дүнтэй катализатор, шилний үйлдвэрт - будаг, шилэнд өвөрмөц шинж чанарыг өгдөг бодис болгон ажилладаг. Цөмийн технологи болон холбогдох үйлдвэрүүдэд лантанидын хэрэглээ олон янз байдаг. Гэхдээ энэ талаар дараа нь лантанид тус бүрт зориулсан хэсгүүдэд илүү дэлгэрэнгүй авч үзэх болно. Зохиомлоор бүтээгдсэн промети хүртэл хэрэглээгээ олсон гэдгийг онцлон тэмдэглэе: промети-147-ийн задралын энергийг атомын цахилгаан батерейнд ашигладаг. Нэг үгээр газрын ховор элементийн ажилгүйдлийн үе аль эрт, эргэлт буцалтгүй дууслаа.

Гэсэн хэдий ч үечилсэн хүснэгтийн "зангилаа" -тай холбоотой бүх асуудлууд аль хэдийн шийдэгдсэн гэж бодож болохгүй. Өнөө үед Дмитрий Иванович Менделеевийн “ховор газрын” тухай “Энд сүүлийн жилүүдэд маш их шинэ зүйл хуримтлагдсан” гэсэн үг онцгой хамаатай юм... Гэсэн хэдий ч зөвхөн сонирхогчид л бүх зүйл, хүн бүр мэддэг, газрын ховор элемент гэж таамаглаж чадна. сэдэв өөрөө дуусчээ. Мэргэжилтнүүд эсрэгээрээ лантан ба түүний багийн талаархи мэдлэг дөнгөж эхэлж байгаа бөгөөд эдгээр элементүүд нь шинжлэх ухааны ертөнцийг нэг бус удаа гайхшруулна гэдэгт итгэлтэй байна. Эсвэл магадгүй - зөвхөн шинжлэх ухаан биш.

Реакторын хор

Байгалийн лантан нь 138 ба 139 масстай хоёр изотопоос бүрддэг бөгөөд эхнийх нь (түүний эзлэх хувь ердөө 0.089%) цацраг идэвхт бодис юм. Энэ нь 3.2·10 11 жилийн хагас задралын хугацаатай K-захиралтаар задардаг. Лантан-139 изотоп нь тогтвортой. Дашрамд хэлэхэд, энэ нь ураны задралын үед цөмийн реакторуудад үүсдэг (бүх хэлтэрхийний массын 6.3%). Энэ изотопыг реакторын хор гэж үздэг, учир нь энэ нь дулааны нейтроныг идэвхтэй барьж авдаг бөгөөд энэ нь лантанидын хувьд мөн адил байдаг. Лантаны хиймэл изотопуудаас хамгийн сонирхолтой нь 40.22 цагийн хагас задралын хугацаатай лантан-140 юм. Энэ изотопыг лантан ба лантанидыг ялгах үйл явцыг судлахад цацраг идэвхт бодис болгон ашигладаг.

Гурвын аль нь вэ?

Лантаны дараах элементүүдийг газрын ховор элемент буюу лантанид, лантанид гэж нэрлэдэг. Эдгээр нэрсийн аль нь хамгийн зөв зүйтэй вэ? "Ховор шороо" гэсэн нэр томъёо 18-р зуунд гарч ирсэн. Одоо энэ нь скандиум, иттрий, лантан болон түүний аналогийн исэлд ангилагддаг; Эхэндээ энэ нэр томъёо нь илүү өргөн утгатай байв. "Дэлхий" гэдэг нь ерөнхийдөө бүх галд тэсвэртэй металлын ислийг илэрхийлдэг. Энэ нь 57-аас 71 хүртэлх атомын дугаартай элементүүдийн хувьд үнэн юм: La 2 O 3 хайлах цэг нь ойролцоогоор 2600 ° C байна. Эдгээр "газарууд" нь цэвэр хэлбэрээр өнөөг хүртэл ховор байдаг. Гэхдээ газрын гадарга дахь газрын ховор элементийн талаар ярих шаардлагагүй болсон...

Дараагийн арван дөрвөн элемент нь лантаны дараа орж ирдэг гэдгийг харуулахын тулд "Лантанид" гэсэн нэр томъёог нэвтрүүлсэн. Гэвч дараа нь ижил амжилттай бол фторыг хүчилтөрөгч (эсвэл исэл) гэж нэрлэж болно - энэ нь хүчилтөрөгчийн дараа, хлор нь сульфид юм ... Гэвч хими нь "сульфид", "фосфид", "гидрид" гэсэн ойлголтуудад эртнээс хөрөнгө оруулалт хийсээр ирсэн. "хлорид" гэх мэт өөр өөр утгатай. Тиймээс ихэнх эрдэмтэд "лантанид" гэсэн нэр томъёог амжилтгүй гэж үзэж, бага, бага хэрэглэдэг.

"Лантаноидууд" нь илүү үндэслэлтэй юм. "Оид" төгсгөл нь ижил төстэй байдлыг илэрхийлдэг. "Лантаноид" гэдэг нь "лантан шиг" гэсэн утгатай. Энэ нэр томъёог лантаны аналог болох 14 элементийг тодорхойлоход ашиглах ёстой бололтой.

"Шинэ түүх"

Лантан ба лантанидын түүхэнд хоёр үеийг ялгаж салгаж болно, ялангуяа нээлт, маргаанаар баялаг. Тэдний эхнийх нь 19-р зууны сүүлчээр лантанидыг нээн илрүүлж "хаалттай" байн байн эцэст нь бүр сонирхолгүй болж байсан үе юм... Хоёр дахь үймээн самуунтай үе бол 20-р зууны 50-аад он. атомын технологийн хөгжил нь газрын ховор түүхий эдийг их хэмжээгээр олж авахад тусалж, энэ чиглэлээр шинэ судалгааг идэвхжүүлсэн. Чухам тэр үед газрын ховор элементийг холимог хэлбэрээр биш, тус бүрийг нь тус тусад нь, өвөрмөц шинж чанарыг нь ашиглан олж авах, ашиглах хандлага бий болсон. 15 жилийн хугацаанд (1944-1958 он хүртэл) лантанидын тухай шинжлэх ухааны нийтлэлийн тоо 7.6 дахин, зарим бие даасан элементүүдийн хувьд бүр ч илүү нэмэгдсэн нь санамсаргүй хэрэг биш юм: жишээлбэл, голмийн хувьд 24, тулиумын хувьд 45 дахин. удаа!

Цардуул шиг хувиргах

Лантаны нэгдлүүдийн нэг болох үндсэн ацетат нь иод нэмэхэд цардуул шиг ажилладаг. Цагаан гель нь тод цэнхэр өнгөтэй болдог. Шинжээчид заримдаа энэ шинж чанарыг хольц, уусмал дахь лантаныг илрүүлэхэд ашигладаг.

Зөвхөн албан ёсоор хоёр валент

Лантан нь бүх нэгдлүүдэд ижил валентыг харуулдаг болох нь тогтоогдсон - 3+. Харин саарал хар дигидрид LaH 2 ба шар сульфид LaS байдгийг яаж тайлбарлах вэ? LaH 2 нь LaH 3 үүсэх харьцангуй тогтвортой завсрын бүтээгдэхүүн бөгөөд лантан нь хоёр гидридэд гурвалсан байдаг нь тогтоогдсон. Дихидридын молекул нь металлын Ла-Ла холбоог агуулдаг. Сульфидын тусламжтайгаар бүх зүйлийг илүү хялбар тайлбарладаг. Энэ бодис нь өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай бөгөөд энэ нь түүний дотор La 3+ ион ба чөлөөт электронууд байгааг харуулж байна. Дашрамд хэлэхэд, LaH 2 нь гүйдэл сайн дамжуулдаг бол LaH 3 нь хагас дамжуулагч юм.

Алдартай химийн элементүүдийн номын сан нь хүн төрөлхтний мэддэг бүх элементүүдийн талаархи мэдээллийг агуулдаг. Өнөөдөр тэдний тоо 107, заримыг нь зохиомлоор олж авсан байна.

“Орчлонгийн тоосго” болгоны шинж чанар өөр байдгийн адил түүх, хувь тавилан нь ч өөр. Зэс, төмөр, хүхэр, нүүрстөрөгч зэрэг зарим элементүүдийг эрт дээр үеэс мэддэг байсан. Бусдын насыг хүн төрөлхтөн эрт дээр үеэс ашиглаж байсан ч хараахан нээгээгүй байсан ч зөвхөн олон зуун жилээр хэмжигддэг. Зөвхөн 18-р зуунд нээгдсэн хүчилтөрөгчийг эргэн санахад хангалттай. Бусад нь 100-200 жилийн өмнө нээгдсэн боловч зөвхөн бидний цаг үед хамгийн чухал ач холбогдолтой болсон. Эдгээр нь уран, хөнгөн цагаан, бор, лити бериллий юм. Европиум, скандиум зэрэг бусад хүмүүсийн хувьд тэдний ажлын түүх дөнгөж эхэлж байна. Тав дахь нь цөмийн физикийн синтезийн аргаар зохиомлоор гарган авсан: технеци, плутони, менделеви, курчатов... Нэг үгээр хэлбэл өчнөөн олон элемент, өчнөөн олон хувь хүн, өчнөөн түүх, өч төчнөөн өвөрмөц хосолсон шинж чанарууд.

Эхний номонд атомын дугаарын дарааллаар эхний 46 элементийн тухай, хоёрдугаарт үлдсэн бүх зүйлийн тухай материалууд багтсан болно.

Ном:

<<< Назад

Урагшаа >>>

Манай түүхийн баатар бол эгэл жирийн нэгэн гэдгийг ойлгоход ямар харамсалтай гээч. Энэ нь металл, ердийн гадаад төрх (мөнгө цагаан, саарал оксидын хальсаар хучигдсан) ба физик шинж чанараараа: хайлах цэг 920, буцлах температур 3469 ° C; Хүч чадал, хатуулаг, цахилгаан дамжуулах чанар болон бусад шинж чанаруудын хувьд лантан металл үргэлж хүснэгтийн дунд байдаг. Лантан нь химийн шинж чанараараа бас түгээмэл байдаг. Хуурай агаарт өөрчлөгддөггүй - оксидын хальс нь масс дахь исэлдэлтээс найдвартай хамгаалдаг. Гэхдээ хэрэв агаар чийглэг бол (мөн хуурай газрын хэвийн нөхцөлд бараг үргэлж чийглэг байдаг) металл лантан аажмаар исэлдэж, гидроксид болдог. La(OH) 3 нь дунд зэргийн бат бөх суурь бөгөөд энэ нь "дундаж" металлын шинж чанар юм.

Лантаны химийн шинж чанарын талаар өөр юу хэлж болох вэ? Хүчилтөрөгчид 450 ° C хүртэл халаахад тод дөлөөр шатдаг (энэ нь маш их дулаан ялгаруулдаг). Хэрэв азотын агаар мандалд гал авалцвал хар нитрид үүснэ. Хлор дахь лантан нь өрөөний температурт гал авалцдаг боловч зөвхөн халах үед л бром, иодтой урвалд ордог. Ашигт малтмалын хүчилд сайн уусдаг бөгөөд шүлтлэг уусмалуудтай урвалд ордоггүй. Бүх нэгдлүүдэд лантан нь 3+ валентыг харуулдаг. Нэг үгээр хэлбэл, металл нь физик болон химийн шинж чанараараа метал шиг байдаг.

Энд бид түүхийн нэг чухал хэсэг болох "Лантан ба цериум" сэдэв, үүнтэй холбогдуулан лантаны түүх рүү орлоо.

Байгалийн тархалт, үйлдвэрлэлийн цар хүрээ, хэрэглээний цар хүрээний хувьд лантан нь хамгийн ойрын аналог болох лантанидын эхнийхээс доогуур байдаг. "Өвөг дээдэс" ба үргэлж хоёр дахь нь түүний гэр бүл дэх лантаны байр суурь юм. Мөн газрын ховор элементүүдийг шинж чанарын нийт дүнгээр нь хоёр дэд бүлэгт хувааж эхлэхэд лантаныг дэд бүлэгт хуваарилж, нэрийг нь цериумд зориулж өгсөн ... Мөн лантаныг цериумын дараа, хольц гэж нээсэн. цериумд, эрдсийн церитэд . Энэ бол багш сурагчдын тухай түүх, түүх юм.

Карл Густав Мозандер (1707-1858) - Шведийн химич, лантан ба дидими нээсэн нь газрын ховор элемент болох празеодим ба неодимийн холимог болж хувирсан.

Берзелиус олон жилийн дараа энэ бодистой ажиллахаар буцаж ирсэн бөгөөд аль хэдийн нэрт эрдэмтэн болжээ. 1826 онд оюутан, туслах, Берзелиусын дотны найзуудын нэг Карл Мозандер церийн шороог судалж үзээд энэ нь гетероген, цериээс гадна нэг, магадгүй нэгээс олон шинэ элемент агуулдаг гэж дүгнэжээ. Гэхдээ энэ таамаглалыг шалгахын тулд маш их серит шаардлагатай байсан. Мозандер 1839 онд л цериумын нарийн төвөгтэй байдлыг нотолж чадсан.

Жилийн өмнө химичүүдийн дунд үл мэдэгдэх оюутан Эрдман Норвегид нэгэн шинэ эрдэс олж түүнийг багшийнхаа нэрээр Мозандер буюу мозандерит гэж нэрлэсэн нь сонирхолтой юм. Энэ эрдэсээс цери, нова гэсэн хоёр ховор элементийг мөн тусгаарласан.

Церит, моландеритээс олдсон шинэ элементийг Берзелиусын санал болгосноор лантан гэж нэрлэжээ. Энэ нэр нь санаа юм: энэ нь Грек хэлнээс гаралтай ????????? - нуух, март. Церитэд агуулагдах лантан нь 36 жилийн турш химичдээс амжилттай нуугджээ!

Лантан нь хоёр валенттай, кальци болон бусад шүлтлэг шороон металлын аналог бөгөөд атомын жин нь 90-94 байдаг гэж удаан хугацааны туршид үздэг байв. 1869 он хүртэл эдгээр тоонуудын үнэн зөв эсэхэд эргэлзэх зүйл байсангүй.Менделеев үелэх системийн II бүлэгт газрын ховор элемент байхгүйг үзээд III бүлэгт оруулан лантанд 138-139 атомын жин оноожээ. Гэхдээ ийм алхам хууль ёсны гэдгийг нотлох шаардлагатай хэвээр байв. Менделеев лантаны дулааны багтаамжийн судалгааг хийсэн. Түүний олж авсан үнэ цэнэ нь энэ элемент нь гурвалсан байх ёстойг шууд харуулсан ...

Лантан металлыг мэдээжийн хэрэг цэвэр биш, анх Мозандер лантан хлоридыг калитай халааж олж авсан.

Лантан ба лантанидын ашигт малтмал нь бие биенээ байнга дагалддаг гэдгийг аль хэдийн дурдсан байдаг. Нэг буюу өөр газрын ховор элементийн эзлэх хувь ердийнхөөс их байдаг сонгомол ашигт малтмал байдаг. Гэхдээ бусад лантанидыг дурдахгүй байхын тулд цэвэр лантан эсвэл цэвэр церийн эрдэс байдаггүй. Сонгомол лантан эрдсийн жишээ бол 8.3% хүртэл La 2 O 3, зөвхөн 1.3% церийн исэл агуулсан давидит юм. Гэхдээ лантаныг голчлон монацит ба бастизит, түүнчлэн цери болон церийн дэд бүлгийн бусад бүх элементүүдээс авдаг.

Моназит нь хүнд гялалзсан эрдэс бөгөөд ихэвчлэн шар-хүрэн, гэхдээ заримдаа бусад өнгөтэй байдаг, учир нь найрлага нь тууштай байдлаараа ялгаатай байдаггүй. Хамгийн үнэн зөв нь түүний найрлагыг ийм хачирхалтай томъёогоор тайлбарласан болно: (REE)PO 4. Монацит бол газрын ховор элементийн фосфат (ГЭБ) гэсэн үг. Ерөнхийдөө монацит нь 50-68% REE исэл, 22-31.5% P2O5 агуулдаг. Мөн 7% хүртэл цирконы давхар исэл, 10% (дунджаар) торийн давхар исэл, 0.1-0.3% уран агуулдаг. Эдгээр тоо баримтууд нь газрын ховор элемент, цөмийн үйлдвэрлэлийн замууд яагаад хоорондоо нягт уялдаатай байдгийг тодорхой харуулж байна.

Холимог газрын ховор металл - мишметал ба тэдгээрийн ислийн хольцыг өнгөрсөн зууны сүүлчээр ашиглаж эхэлсэн бөгөөд энэ зууны эхээр тэдэнтэй холбоотой олон улсын хулгайн гэмт хэргийн тод жишээг харуулсан. Бразил руу ачаа хүргэж буй Германы хөлөг онгоцууд буцах замдаа бэлтгэж, тус улсын Атлантын далайн эргийн наран шарлагын газар болон тодорхой газруудаас яндангаа элсээр дүүргэжээ. Элс нь хөлөг онгоцны тогтвортой байдлыг хангахад шаардлагатай тогтворжуулагч гэж ахмадууд хэлэв. Бодит байдал дээр тэд Германы үйлдвэрчдийн захиалгыг биелүүлж, үнэ цэнэтэй ашигт малтмалын түүхий эд болох монацитаар баялаг Эсприто-Санто мужийн эрэг орчмын элсийг хулгайлсан ...

Моназитын шороон ордууд бүх тивд гол мөрөн, нуур, далайн эрэг дагуу түгээмэл байдаг. Энэ зууны эхэн үед (1909 оны өгөгдөл) дэлхийн ховор элементийн түүхий эд, тэр дундаа монацитийн үйлдвэрлэлийн 92% нь Бразилаас гаралтай байв. Арван жилийн дараа таталцлын төв хэдэн мянган километр зүүн тийш (эсвэл баруун тийш, та үүнийг хэрхэн тоолж байгаагаас хамаарч) Энэтхэг рүү шилжсэн. Мөн 1980 онд Америкийн Engineering and Mining Journal сэтгүүлд (182-р боть, № 3) тэмдэглэснээр "Голчлон Австралид үйлдвэрлэсэн моназитын хүдрийн баяжмал газрын ховор элементийн дэлхийн хэрэгцээг бараг бүхэлд нь хангаж байв." Дэлхий нийтийн хэрэгцээ гэж зохиолчид капиталист орнуудын хэрэгцээг хэлж байсан нь ойлгомжтой.

Зөвлөлт Холбоот Улс ховор металлын өөрийн хөгжсөн үйлдвэрийг бий болгосон бөгөөд түүний түүхий эдийн бааз нь мэдээжийн хэрэг Австралийн моназитын шороон орд биш юм.

Монацит элсээс лантан хүртэлх замыг ерөнхийд нь авч үзье.

Баяжуулалтын эхний үе шат нь драг дээр аль хэдийн тохиолддог. Моназитын нягт нь 4,9-5,3, энгийн элснийх дунджаар 2,7 г/см3 байна. Жингийн ийм зөрүүтэй үед таталцлын салалт нь тийм ч их асуудал биш юм. Гэхдээ ижил элс нь моназитаас гадна бусад хүнд эрдэс бодис агуулдаг. Тиймээс 92-96%-ийн цэвэршилттэй моназитын баяжмалыг авахын тулд таталцлын, соронзон, цахилгаан статик баяжуулалтын цогц аргыг ашигладаг.

Үүний үр дүнд ильменит, рутил, циркон болон бусад үнэ цэнэтэй баяжмалыг замд гаргаж авдаг.

Аливаа ашигт малтмалын нэгэн адил монацитыг "нээх" ёстой. Ихэнхдээ моназитын баяжмалыг төвлөрсөн хүхрийн хүчилээр эмчилдэг. Үүссэн газрын ховор элемент, торийн сульфатыг энгийн усаар уусгана. Уусмал руу орсны дараа цахиур болон өмнөх үе шатанд тусгаарлагдаагүй цирконы хэсэг тунадас дотор үлдэнэ.

Цэрийг тусгаарласны дараа уусмал нь хамгийн их лантан агуулдаг (La(NO 3) 3 нитрат хэлбэрээр, учир нь завсрын үе шатуудын аль нэгэнд хүхрийн хүчлийг азотын хүчлээр сольж, цаашдын салалтыг хөнгөвчлөх боломжтой). Энэ уусмалаас аммиак, аммони, кадми нитратыг нэмж лантаныг гаргаж авдаг. Cd(NO 3)2 байгаа тохиолдолд салгах нь илүү бүрэн гүйцэд болдог. Эдгээр бодисуудын тусламжтайгаар бүх лантанидууд тунадасжиж, шүүгдэхэд зөвхөн кадми, лантан үлддэг. Кадмийг хүхэрт устөрөгчөөр тунадасжуулж, тунадасыг нь салгаж, лантан нитратын уусмалыг дахин хэд хэдэн удаа фракцийн талстжуулж лантанидын хольцыг зайлуулна.

Таны харж байгаагаар элементийн лантаныг олж авах нь нарийн төвөгтэй асуудал юм.

1905 он гэхэд манай улсын гадаад худалдааны байгууллагууд 99% -иас дээш цэвэршилттэй металл хэлбэрээр бүх лантанидыг хэрэглэгчдэд санал болгож чадсан. Мэдээжийн хэрэг прометийг эс тооцвол энэ элементийн цацраг идэвхт бэлдмэлүүд болох ураны цөмийн задралын бүтээгдэхүүнүүд бас хүртээмжтэй болсон.

Одоогоор манай улс лантан, лантанидын химийн цэвэр, өндөр цэвэр нэгдлүүдийг хэдэн зуун үйлдвэрлэж байна. Энэ нь ЗХУ-ын газрын ховор элементийн аж үйлдвэр өндөр хөгжсөний нотолгоо юм.

Гэхдээ лантан руу буцъя.

<<< Назад

Урагшаа >>>

ТОДОРХОЙЛОЛТ

Лантан- үечилсэн системийн тавин долдугаар элемент. Тэмдэглэл - Латин "лантан" гэсэн үгнээс гаралтай. Зургаа дахь үе, IIIB бүлэгт байрладаг. Металлуудыг хэлдэг. Цөмийн цэнэг 57.

Лантан нь газрын ховор элементийн бүлэгт багтдаг боловч энэ бүлгийн бусад төлөөлөгчидтэй харьцуулахад байгальд илүү өргөн тархсан тул дэлхийн царцдас дахь лантаны агууламж ойролцоогоор 2.9х10-3% (масс.) байдаг.

Энгийн бодис хэлбэрээр лантан нь мөнгөлөг цагаан (нунтаг хэлбэрээр саарал), зөөлөн, уян хатан пирофор металл юм (Зураг 1). Парамагнит Чийглэг агаарт энэ нь исэл-гидроксидын хальсаар бүрхэгдсэн байдаг. Хүйтэн усанд идэвхгүй болдог; шүлттэй урвалд ордоггүй. Хүчтэй бууруулагч бодис; халуун ус, шингэрүүлсэн хүчилтэй урвалд ордог; халах үед хүчилтөрөгч, азот, хлор, хүхэрээр исэлддэг.

Цагаан будаа. 1. Лантан. Гадаад төрх.

Лантаны атом ба молекулын масс

Бодисын харьцангуй молекул масс (Mr)Энэ нь өгөгдсөн молекулын масс нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-ээс хэд дахин их болохыг харуулсан тоо бөгөөд элементийн харьцангуй атомын масс (A r)- Химийн элементийн атомын дундаж масс нь нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-ээс хэд дахин их байна.

Чөлөөт төлөвт лантан нь нэг атомын Ла молекул хэлбэрээр байдаг тул түүний атом ба молекулын массын утгууд давхцдаг. Тэд 138.9054-тэй тэнцүү байна.

Лантан изотопууд

Байгаль дээр лантан нь 139 Ла (99.911%) ба 138 Ла (цацраг идэвхит) гэсэн хоёр тогтвортой изотоп хэлбэрээр олддог нь мэдэгдэж байна. Тэдний массын тоо нь 138 ба 139 байна. Лантан 139 Ла изотопын атомын цөмд тавин долоон протон, наян хоёр нейтрон, 138 Ла изотоп нь ижил тооны протон, наян нэг нейтрон агуулдаг.

117-155 массын тоо бүхий лантаны хиймэл тогтворгүй изотопууд, мөн цөмийн арван хоёр изомерийн төлөвүүд байдаг бөгөөд тэдгээрийн дунд хамгийн удаан амьдардаг 137 Ла изотоп нь 60 мянган жилийн хагас задралын хугацаатай байдаг.

Лантан ионууд

Лантан атомын гаднах энергийн түвшинд гурван электрон байдаг бөгөөд эдгээр нь валент юм.

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 10 4f 1 5s 2 5p 6 6s 2.

Химийн харилцан үйлчлэлийн үр дүнд лантан нь валентийн электроноо өгдөг, өөрөөр хэлбэл. нь тэдний донор бөгөөд эерэг цэнэгтэй ион болж хувирдаг.

Ла 0 -3e → Ла 3+ .

Лантан молекул ба атом

Чөлөөт төлөвт лантан нь моноатомт Ла молекулууд хэлбэрээр оршдог. Лантан атом ба молекулыг тодорхойлох зарим шинж чанарууд энд байна.

Асуудлыг шийдвэрлэх жишээ

ЖИШЭЭ 1

ЖИШЭЭ 2

Дасгал хийх	Лантан (III) оксидын молекул томьёо нь La 2 O 3 бол бүрдэх элементүүдийн массын хувийг тооцоол.
Шийдэл	Аливаа молекулын найрлага дахь элементийн массын хувийг дараахь томъёогоор тодорхойлно. ω (X) = n × Ar (X) / Ноён (HX) × 100%.

Оршил

1. Баримт

2. Properties

3. Өргөдөл

4. Биологийн үүрэг

Дүгнэлт

Оршил

Химийн элемент болох лантаныг 36 жилийн турш нээж чадаагүй. 1803 онд 24 настай Шведийн химич Йонс Якоб Берзелиус одоо церит гэгддэг эрдсийг судалжээ. Энэ ашигт малтмалаас иттритэй маш төстэй өөр нэг ховор элемент болон иттриумын шороог илрүүлсэн. Үүнийг цери гэж нэрлэдэг байсан. 1826 онд Карл Мозандер церийн шороог судалж үзээд энэ нь гетероген бөгөөд цериээс гадна өөр нэг шинэ элемент агуулдаг гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Мозандер 1839 онд л цериумын нарийн төвөгтэй байдлыг нотолж чадсан. Тэрээр илүү их хэмжээний цериттэй байхдаа шинэ элементийг тусгаарлаж чадсан юм.

1. Баримт

Лантан металлыг мэдээжийн хэрэг цэвэр биш, анх Мозандер лантан хлоридыг калитай халааж олж авсан. Өнөө үед 99% -иас дээш цэвэршилттэй лантаныг үйлдвэрлэлийн хэмжээнд үйлдвэрлэдэг; голчлон монацит ба бастнаезит, түүнчлэн цериум ба цериумын дэд бүлгийн бусад бүх элементүүдээс.

Мотзанит нь хүнд гялалзсан эрдэс бөгөөд ихэвчлэн шар-хүрэн, гэхдээ заримдаа бусад өнгөтэй байдаг, учир нь найрлага нь тууштай байдлаараа ялгаатай байдаггүй. Хамгийн үнэн зөв нь түүний найрлагыг дараах хачирхалтай томъёогоор тайлбарлав: (REE)PO4: энэ нь монацит нь газрын ховор элементийн фосфат (REE) гэсэн үг юм. Ерөнхийдөө моналит нь 50-68% REE исэл, 22-31.5% P2O5 агуулдаг. Мөн 7% хүртэл цирконы давхар исэл, 10% (дунджаар) торийн давхар исэл, 0.1-0.3% уран агуулдаг. Бидний үед газрын ховор элемент, цөмийн үйлдвэрлэлийн замууд яагаад хоорондоо нягт уялдаатай байдгийг эдгээр тоо тодорхой харуулж байна. Моназитын шороон ордууд бүх тивд гол мөрөн, нуур, далайн эрэг дагуу түгээмэл байдаг. Энэ зууны эхэн үед (1909 оны өгөгдөл) дэлхийн ховор элементийн түүхий эд, тэр дундаа монацитийн үйлдвэрлэлийн 92% нь Бразилаас гаралтай байв. 1950 оноос хойш цөмийн аж үйлдвэр хөгжсөнөөр АНУ ховор газрын түүхий эдийг олборлох, боловсруулах чиглэлээр капиталист орнуудын дунд ноёрхогч орон болсон.

92 - 96% -ийн цэвэршилттэй моназитын баяжмалыг авахын тулд таталцлын, соронзон, цахилгаан статик баяжуулалтын цогц аргыг ашигладаг. Үүний үр дүнд ильменит, рутил, циркон болон бусад үнэ цэнэтэй баяжмалыг замд гаргаж авдаг.

Аливаа ашигт малтмалын нэгэн адил монацитыг "нээх" ёстой. Ихэнхдээ моназитын баяжмалыг энэ зорилгоор төвлөрсөн хүхрийн хүчилээр эмчилдэг (моназитыг нээх шүлтлэг арга бас өргөн тархсан). Үүссэн газрын ховор элемент, торийн сульфатыг хүйтэн усаар уусгана. Уусмал руу орсны дараа цахиур болон цирконы өмнөх үе шатанд тусгаарлагдаагүй хэсэг нь тунадас дотор үлдэнэ.

Дараагийн шатанд богино настай мезоториум (радиум - 228) тусгаарлагддаг, дараа нь тори нь өөрөө - заримдаа церитэй хамт, заримдаа тусад нь байдаг. Цэрийг тусгаарласны дараа уусмалд үлдсэн ихэнх хэсэг нь лантан бөгөөд үүнийг ихэвчлэн LaCl3 хлорид хэлбэрээр олж авдаг. Хайлсан хлоридын электролиз нь 99.5% хүртэл цэвэршилттэй лантан үүсгэдэг. Бүр илүү цэвэр лантан - 99.79% ба түүнээс дээш - кальци-дулааны аргаар гаргаж авдаг. Энэ бол сонгодог, уламжлалт технологи юм. Таны харж байгаагаар элементийн лантаныг олж авах нь нарийн төвөгтэй асуудал юм.

Лантанидыг салгах - празеодимаас лютети хүртэл - бүр илүү их хүчин чармайлт, мөнгө, цаг хугацаа шаарддаг. Тиймээс сүүлийн арван жилд дэлхийн олон орны химич, технологичид эдгээр элементүүдийг ялгах шинэ, илүү дэвшилтэт аргуудыг бий болгохыг эрэлхийлж байна. Ийм аргаар олборлох, ион солилцох аргыг бий болгож, үйлдвэрлэлд нэвтрүүлсэн. Аль хэдийн жараад оны эхээр ион солилцооны зарчмаар ажилладаг суурилуулалтанд 99.9% хүртэлх цэвэршилттэй газрын ховор элементийн бүтээгдэхүүний 95% -ийн гарцыг олж авсан.

2. Properties

Лантаны физик шинж чанар

ЛАНТАНА (Грек хэлнээс lanthano - нуугдах; лат. Lanthanum) Ла, химийн. элемент III гр. үе үе систем, атомын дугаар 57, атомын масс 138.9055; газрын ховор элементэд хамаарна. Байгалийн лантан нь 139La (99.911%) ба цацраг идэвхт 138La (0.089%) гэсэн хоёр изотопоос бүрдэнэ.


Атомын дугаар
Гадаад төрх	зөөлөн, уян хатан, уян хатан, мөнгөлөг цагаан металл
Атомын шинж чанарууд
Атомын масс (молийн масс)	138.9055 a. э.м (г/моль)
Атомын радиус
Иончлолын энерги (эхний электрон)	541.1 (5.61) кЖ/моль (эВ)
Цахим тохиргоо
Термодинамик шинж чанарууд
Нягт
Тодорхой дулаан	0.197 Ж/(К моль)
Дулаан дамжуулалтын	13.4 Вт/(м К)
Хайлах температур
Хайлах дулаан	8.5 кЖ/моль
Буцалж буй температур
Ууршилтын дулаан	402 кЖ/моль
Молийн хэмжээ	22.5 см3/моль
Химийн шинж чанар
Ковалентын радиус
Ионы радиус	101.(+3e) 18 цаг
Цахилгаан сөрөг чанар
Электродын потенциал
Исэлдэлтийн төлөв	7, 6, 4, 3, 2, 0, -1
Кристал эс
Торны бүтэц	зургаан өнцөгт
Торны үе
c/a харьцаа
Дебай температур

Химийн шинж чанар

Химийн шинж чанарын хувьд лантан нь нийтлэг боловч маш галд тэсвэртэй байдаг. Хуурай агаарт өөрчлөгддөггүй - оксидын хальс нь масс дахь исэлдэлтээс найдвартай хамгаалдаг. Гэхдээ хэрэв агаар чийглэг бол (мөн хуурай газрын хэвийн нөхцөлд бараг үргэлж чийглэг байдаг) металл лантан аажмаар исэлдэж, гидроксид болдог. Хүчилтөрөгчид 450 ° C хүртэл халаахад хурц дөлөөр шатдаг (мөн маш их дулаан ялгардаг). Хэрэв азотын агаар мандалд гал авалцвал хар нитрид үүснэ. Хлор дахь лантан нь өрөөний температурт гал авалцдаг боловч зөвхөн халах үед л бром, иодтой урвалд ордог. Ашигт малтмалын хүчилд сайн уусдаг бөгөөд шүлтлэг уусмалуудтай урвалд ордоггүй. Бүх нэгдлүүдэд лантан нь 3+ валентыг харуулдаг.

Устөрөгч ба лантантай урвал нь өрөөний температурт эхэлж, дулаан ялгардаг. Лантан нь устөрөгчийг нэгэн зэрэг шингээдэг тул хувьсах найрлагатай гидридүүд үүсдэг - илүү эрчимтэй байх тусам температур өндөр байдаг.

3. Өргөдөл

Шилэн үйлдвэрлэл

Лантан ислийг (5-аас 40% хүртэл) оптик шил (лантан шил) хайлуулах, кино театр, гэрэл зургийн төхөөрөмжид ашигладаг линз, призм үйлдвэрлэх, түүнчлэн одон орон судлалын зорилгоор ашигладаг.

Керамик цахилгаан халаагуурын үйлдвэрлэл

Кальци, стронций, магнийн хайлштай лантан хромит нь өндөр температурт зуухны халаагуур үйлдвэрлэхэд ашиглагддаг (хайлах цэг Ї 2453 ° C, үйл ажиллагааны температур - хүчилтөрөгчийн агаар мандалд ойролцоогоор 1780 градус). Температур нэмэгдэхийн хэрээр лантан хромитийн цахилгаан эсэргүүцэл огцом буурдаг. Лантан хромитийн дулааны тэлэлтийн коэффициент нь маш бага бөгөөд энэ нь цахилгаан халаагуурын бат бөх чанарыг тодорхойлдог.

Өндөр температурын хэт дамжуулалт

Лантан ислийг лантан, иттрий, бари, стронций, зэс гэх мэт исэлд суурилсан өндөр температурт хэт дамжуулагчийг нийлэгжүүлэхэд ашигладаг.

Металлотерми

Заримдаа ховор элементийг багасгахын тулд лантаныг металлотермид ашигладаг.

Тусгай шилэн бүрээс

Лантан нэгдлүүд дээр үндэслэн цонхны шилний бүрээсийг үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь өрөөний температурыг 5-7 градусаар бууруулах боломжийг олгодог.

Дулааны цахилгаан материал

Лантан монотеллурид нь маш өндөр дулааны эмф (834 мкВ/К) бөгөөд өндөр үр ашигтай дулааны цахилгаан үүсгүүрт ашиглагддаг.

Металл гидрид устөрөгч хадгалах төхөөрөмж үйлдвэрлэх

Лантан-никель гидридийг автомашины өндөр хүчин чадалтай устөрөгчийн батерей (металл гидрид устөрөгчийн агуулах) болгон өргөн ашигладаг.

Цөмийн эрчим хүч

Өндөр цэвэршилттэй металлын лантан нь цөмийн үйлдвэрлэл, ялангуяа плутонийг гаргаж авах зорилгоор цөмийн түлшийг дахин боловсруулах технологид онцгой ач холбогдолтой юм. Хайлсан лантаныг хольц болгон плутони металл агуулсан хайлсан уран металл руу холино. Хайлсан лантан нь ураны үндсэн массаас плутонийн изотопуудыг бүрэн гаргаж аваад хайлш болгон урантай холилдохгүйгээр уран дээгүүр хөвдөг. Үүссэн хайлшийг шавхаж, химийн технологи ашиглан боловсруулдаг. Лантан нь мөрөн дээрээ цөмийн зэвсэг үйлдвэрлэхийг дэмждэг гэж маргаж болно.

Электроник

Сүүлийн жилүүдэд цахилгаан дамжуулах чанар өндөртэй лантан молибдатыг сонирхох нь эрс нэмэгдсэн.

Электрон микроскоп

LaB 6 (лантан гексаборид) катодыг электрон микроскопод ашигласнаар вольфрамын катодтой харьцуулахад одоогийн нягтыг 6 дахин нэмэгдүүлж, катодын ашиглалтын хугацааг 5 дахин (500 цаг хүртэл) нэмэгдүүлэх замаар нарийвчлалыг нэмэгдүүлэх боломжтой болсон. .

Химийн гүйдлийн эх үүсвэрүүд

Хатуу электролитийн батерейны үйлдвэрлэл, судалгаа нь аж үйлдвэр, электроникийн сонирхлыг ихээхэн татаж байна. Энэ салбарт лантан фторид нь электролитийн хувьд маш чухал болсон бөгөөд лантан металл нь анодын хувьд катод нь ихэвчлэн висмут, хар тугалга эсвэл зэсийн фторид байдаг. Ийм гүйдлийн эх үүсвэрийн сонирхол татахуйц тал нь эзлэхүүнээр нь маш өндөр өвөрмөц эрчим хүчний багтаамж, урт энерги хадгалах хугацаа, хүч чадал, бат бөх чанар юм; Үүнтэй холбогдуулан олон тэргүүлэх мэргэжилтнүүд тэдгээрийг бусад төрлийн батерейны өөр хувилбар гэж үздэг.

4. Биологийн үүрэг

лантан хлорид металлын химийн

30-аад оны дундуур Зөвлөлтийн эрдэмтэн А.А.Дробков газрын ховор металлын төрөл бүрийн ургамалд үзүүлэх нөлөөг судалжээ. Тэрээр вандуй, манжин болон бусад үр тариагаар туршилт хийж, бор, мангантай, боргүй газрын ховор металлыг нутагшуулжээ. Ургамлын хэвийн хөгжилд газрын ховор металл хэрэгтэйг туршилтын үр дүн харуулсан. Гэвч эдгээр элементүүд харьцангуй хүртээмжтэй болохоос өмнө дөрөвний нэг зуун өнгөрчээ. Лантаны биологийн үүргийн талаарх асуултын эцсийн хариулт хараахан гараагүй байна.

Анагаах ухаанд лантан карбонатыг гиперфосфатемийн үед хоол хүнснээс фосфатыг шингээхээс сэргийлдэг эм болгон ашигладаг.

Дүгнэлт

Би хураангуйдаа лантаны физик, химийн шинж чанар, мөн лантаныг хаана, ямар үйлдвэр, анагаах ухаанд ашигладаг талаар судалж үзсэн.

Ном зүй

1. Арефиева “Экологийн хими”, 2006 он.

2. Гельфман "Хими", 2004 он.

3. Некрасов "Ерөнхий хими", 2007 он.

4. Князев "Органик бус хими", 2004 он.

5. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9B%D0%B0%D0%BD%D1%82%D0%B0%D0%BD

Үүнтэй төстэй баримт бичиг

Лантан ба лантанидын гэр бүл, тэдгээрийн физик, химийн шинж чанарын онцлог. Лантан ба түүний нэгдлүүдийн нээлтийн түүх, үйлдвэрлэх арга, хэрэглээ. Лантан ба лантанидын атомын электрон бүрхүүлийн бүтэц. Лантанидын хэвийн бус валентууд.

хураангуй, 2010 оны 01-р сарын 18-нд нэмэгдсэн

Хатуу биет дэх ионы дамжуулалтын шинж чанар. Хатуу исэл электролитийн төрөл, тэдгээрийг янз бүрийн төхөөрөмжид ашиглах. Висмут ислийн бүтэц, шинж чанар, түүний лантан оксидтэй хамтарсан химийн хуримтлал. Синтезжүүлсэн хатуу электролитийн шинжилгээ.

курсын ажил, 2013-06-12 нэмэгдсэн

Металл бари ба түүний байгальд тархалт. Барийн металл бэлтгэх. Барийн хлоридын электролиз. Гидридийн дулааны задрал. Химийн болон физик шинж чанар. Өргөдөл. Холболт (ерөнхий шинж чанарууд). Органик бус нэгдлүүд.

Акриламид: физик, химийн шинж чанар, уусах чадвар. Бэлтгэх, тодорхойлох, акриламидын хоруу чанар. Акриламид ба деривативын хэрэглээний онцлог. Акриламидын полимерын хэрэглээ, үйлдвэрлэл. Полиакриламидын химийн шинж чанарын шинж чанар.

курсын ажил, 2010 оны 06-р сарын 19-нд нэмэгдсэн

2-метилбутадиен-1,3-ийн физик, химийн шинж чанар. Аюултай нөлөөллийн төрөл, хоруу чанар, аюулын ангилалд дүн шинжилгээ хийх. Аж үйлдвэрт хэрэглэх. Бэлтгэх арга, хими, процессын технологи. Изобутилен ба формальдегид дээр үндэслэн изопрен бэлтгэх.

курсын ажил, 2015-09-03 нэмэгдсэн

Д.И.Менделеевийн химийн элементүүдийн үечилсэн системийн дөрөв дэх үе буюу хоёрдугаар бүлгийн үндсэн дэд бүлгийн элемент. Нэрний түүх, гарал үүсэл. Байгальд кальцийг олох. Физик ба химийн шинж чанар. Кальцийн металлын хэрэглээ.

хураангуй, 2012-01-12 нэмэгдсэн

Устөрөгчийн хэт ислийн физик шинж чанар - сул, өвөрмөц үнэртэй өнгөгүй тунгалаг шингэн. Лабораторийн болон үйлдвэрлэлийн нөхцөлд бодис олж авах. Устөрөгчийн хэт ислийн бууруулагч ба исэлдэлтийн шинж чанар, түүний нян устгах шинж чанар.

танилцуулга, 2014.09.23 нэмэгдсэн

Стронцийг нээсэн түүх. Байгальд байх. Алюминотермик аргаар стронцийг бэлтгэх, хадгалах. Физик шинж чанар. Механик шинж чанар. Атомын шинж чанар. Химийн шинж чанар. Технологийн шинж чанарууд. Ашиглалтын талбарууд.

хураангуй, 2008-09-30 нэмэгдсэн

Ферритүүдийн физик ба физик-химийн шинж чанарууд. Хэвийн ба урвуу нурууны бүтэц. Аглуурах, халуун шахах аргын тойм. Зургаан өнцөгт бүтэцтэй соронзон талстууд. Ферритийг радио электроник, компьютерийн технологид ашиглах.

курсын ажил, 2016/12/12 нэмэгдсэн

Кальцийн хлорид: физик, химийн шинж чанар. хэрэглээ болон түүхий эд. Содын үйлдвэрлэлийн нэрэх шингэнээс хайлсан кальцийн хлорид бэлтгэх. Эхийн шингэнээс кальцийн хлорид ба гидроксихлорид бэлтгэх. Давсны хүчлийн усгүй кальци.