лантан

ЛАНТАН (от греч. lanthano — скрываюсь; лат. Lanthanum) La

хим. элемент III гр. периодической системы, ат. н. 57, ат. м. 138,9055; относится к редкоземельным элементам. Прир. Л. состоит из двух изотопов ¹³⁹La (99,911 %) и радиоактивного ¹³⁸La (0,089%; Т_1/2 2∙10¹¹ лет). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для прир. смеси изотопов 9∙10⁻²⁸ м². Конфигурация внеш. электронной оболочки 5d¹6s²; степень окисления +3; энергия ионизации при последоват. переходе от La⁹ к La³⁺ соотв. 5,5770, 11,06 и 19,176 эВ; атомный радиус 0,187 нм, ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) La³⁺ 0,117 нм (6), 0,124 нм (7), 0,130 нм (8), 0,136 нм (9), 0,141 нм (10), 0,150 нм (12). Л. вместе с Ce и Nd относится к наиболее распространенным РЗЭ. Содержание Л. в земной коре 2,9∙10⁻³ % по массе, в морской воде 2,9∙10⁻⁶ мг/л. Вместе с др. РЗЭ содержится в монаците, бастнезите, лопарите и апатите. Это осн. минералы, из которых его извлекают. Л. — металл серебристо-белого цвета. До 277 °C устойчив α-La: кристаллич. решетка гексагональная, а=0,3772 нм, с=1,2144 нм, z=4, пространственная группа Р6₃/ттс; плотн. 6,162 г/см³. При 277–861 °C устойчив β-La: решетка кубич. типа Cu, а=0,5296 нм, z=4, пространственная группа Fm3m; плотн. 6,190 г/см³. При 861–920 °C существует γ-La: решетка кубич. типа α-Fe, а=0,426 нм, z=2, пространственная группа Im3m; плотн. 5,97 г/см³; ΔH⁰ полиморфных переходов α:b 0,36 кДж/моль, β:γ 3,12 кДж/моль. Т. пл. 920 °C, т. кип. 3447 °C; для α-La: С⁰_p 27,11 Дж/(моль∙К); S⁰₂₉₈ 56,7 Дж/(моль∙К); ΔH⁰_пл 6,2 кДж/моль, ΔH⁰_возг 430 кДж/моль (0 К); давление пара 0,881 Па (1727 °C); температурный коэф. линейного расширения α-La 5,2∙10⁻⁶ К⁻¹, β-La 9,5∙10⁻⁶ К⁻¹; р для α-La 56,8∙10⁻⁶ Ом∙см, β-La 9,8∙10⁻⁵ Ом∙см, γ-La 1,26∙10⁻⁴ Ом∙см; теплопроводность α-La 13,81 Вт/(м∙К); твердость по Бринеллю 363 МПа; коэф. Пуассона 0,288. Легко поддается мех. обработке. При комнатной температуре чистый Л. обрабатывают ковкой и прессованием, хотя он и не обладает достаточной вязкостью. Из чистого Л. возможно изготовление листов. По химическим свойствам Л. сходен с семейством из 14 элементов, следующих вслед за ним, которые поэтому наз. лантаноидами. На воздухе Л. быстро окисляется с образованием гидратированного оксикарбоната. При 450 °C в среде O₂ воспламеняется, с N₂ раскаленный Л. образует нитрид. Заметно поглощает H₂ при комнатной температуре, выше 250 °C легко образует гидриды. Л. реагирует (обычно при нагр.) с большинством металлов и неметаллов, образуя интерметаллиды, галогениды, оксиды, сульфиды и др. Легко взаимод. с минер. кислотами. Соед. Л., как правило, бесцветны. Ниже приводятся сведения о наиб. важных соед. Л. Оксид (сесквиоксид) La₂O₃ — кристаллы; до 2040 °C устойчив A-La₂O₃ с гексагон. решеткой (а=0,39373 нм, с=0,61299 нм, z=l, пространственная группа P3ml плотн. 6,57 г/см³), при 2040–2110 °C — H-La₂O₃ с гексагон. решеткой; при 2100–2313 °C -X-La₂O₃ с кубич. решеткой, т. пл. 2313 °C; С⁰_р 108,8 Дж/(моль∙К); ΔH⁰_обР −1794,2 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 127,3 Дж/(моль∙К). Взаимод. с HCl, HNO₃, HClO₄. Во влажном воздухе быстро превращ. в гидрат оксикарбоната Л.; с водой реагирует активно подобно CaO, превращаясь в La₂O₃∙nH₂O. Получают разложением нитрата, оксалата, карбоната или др. солей Л. на воздухе, обычно при температуре выше 800 °C. La₂O₃ — промeжyт. продукт в производстве LaF₃ и др. соед. Л., компонент оптич. стекол, керамич. материалов, в т. ч. высокотемпературных сверхпроводников. Трифторид LaF₃ — кристаллы с тригон. решеткой (в гексагон. установке: а=0,7186 нм, с=0,7352 нм, z=6, пространственная группа P3с1); т. пл. 1493 °C, т. кип. ок. 2300 °C; С° 99,6 Дж/(моль∙К); ΔH⁰_обр −1699 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 100 Дж/(моль∙К); не раств. в воде; образует кристаллогидраты. Получают гидраты осаждением из водных растворов солей Л. при действии фтористоводородной кислоты, безводную соль — взаимод. La₂O₃ с газообразным HF или F₂, разложением фтораммонийных комплексов при 400–500 °C и др. Используют для получения металлич. Л.; монокристаллы LaF₃-селективные электроды по отношению к ионам F⁻ Трихлорид LaCl₃ — кристаллы с гексагон. решеткой (а=0,7468 нм, с=0,4366 нм, z=2, пространственная группа P6₃/m); т. пл. 862 °C, т. кип. ок. 1710 °C; плотн. 3,842 г/см³; С⁰_р 98 Дж/(моль∙К); ΔH⁰_обр −1071 кДж/моль; S⁰₂₉₈ 137 Дж/(моль∙К). Хорошо раств. в воде; образует кристаллогидраты, в щелочных растворах гидролизуется до гидроксо-хлоридов. Получают взаимод. смеси Cl₂ и CCl₄ с La₂O₃ или La₂(C₂O₄)₃ при 200–600 °C, хлорированием Л. выше 100 °C и др. Применяют для получения Л. и его соединений. Гидроксид La(OH)₃ получают действием растворов щелочей на водорастворимые соли Л. (хлорид, нитрат, перхлорат, ацетат); pH начала осаждения La(OH)₃ или основных солей типа La(OH)_2,5Cl_0,5 близок к 8. Плохо растворимые соли Л. — фторид, фосфат, карбонат, оксалат, моноцитрат, монотартрат и др. используют для выделения La(III) из растворов; чаще других применяют оксалат La₂(C₂O₄)₃∙9H₂O, который при прокаливании до 900–1000 °C дает La₂O₃. Л. вместе с др. РЗЭ выделяют из минералов в виде смеси оксидов (содержание Л. 15–30%). При переработке рудных концентратов и разделении РЗЭ на подгруппы Л. выделяется вместе с Ce, Pr и Nd. После отделения Ce Л. очищают от др. РЗЭ методами экстракции, ионообменной хроматографии, фракционным осаждением гидроксидов. Металлич. Л. получают восстановлением LaF₃ или LaCl₃ кальцием, электролизом расплава хлоридов Л. в присутствии хлоридов Ca и Ва. Л. — легирующая добавка к алюминиевым, магниевым, никелевым и кобальтовым сплавам, компонент мишметалла, применяемого для улучшения свойств коррозионностойкой, быстрорежущей и жаропрочной стали. Интерметаллид LaNi₅ — перспективный аккумулятор H₂. Оксисульфид и алюминат Л. — компоненты люминофоров.

• см. также лантана хромат (III)

Л. открыт К. Мосандером в 1839 в виде лантановой "земли" — La₂O₃.

^{Лит.: см. при ст. редкоземельные элементы.}

_{Л. И. Мартыненко, С. Д. Моисеев, Ю. М. Киселев}