№57 Лантан

История открытия:

В 1826 г. Карл Мозандер – ученик, ассистент и один из близких друзей Берцелиуса – исследовал цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, помимо церия, содержится еще один, а может быть и не один, новый элемент. Доказать это Мозандеру удалось лишь в 1839 г. Новый элемент, обнаруженный в церите, по предложению Берцелиуса назвали лантаном (от греческого lanqanein – скрываться, забываться). Лантан, содержащийся в церите, успешно скрывался от химиков в течение 36 лет!
И дальше лантан продолжал оправдывать свое имя. Долгое время считали, что он – аналог кальция и других щелочноземельных металлов, его валентность равна двум, а атомный вес 90...94. Только в 1869 г. Менделеев увидел, что во II группе периодической системы редкоземельным элементам нет места и поставил их в III группу, приписав лантану атомный вес 138...139. Проведенное Менделеевым исследование теплоемкости лантана доказало, что лантан должен быть трехвалентным.

Получение:

Металлический лантан, разумеется, далеко не чистый, впервые был получен Мозандером при нагревании хлористого лантана с калием.
В настояшее время лантан получают преимущественно из монацита и бастнезита ((La, Ce)FCO₃), как и все остальные металлы цериевой подгруппы. Монацитовый концентрат (LnPO₄ + 7% диоксида циркония, 10% диоксида тория и 0,1...0,3% урана) обрабатывают концентрированной серной кислотой, образующиеся сульфаты редкоземельных элементов и тория выщелачивают обычной водой. Последовательно отделяя торий, церий, другие РЗЭ, обычно получают хлорид лантана LaCl₃. Электролиз расплавленного хлорида дает лантан чистотой до 99,5%. Еще более чистый лантан (99,79% и выше) получают кальциетермическим способом.
Значительно проще и дешевле получать мишметалл - смешанный металл РЗЭ.

Физические свойства:

Металл серебристо-белого цвета. Лантан по твердости подобен олову (плотность 6,2), температура его плавления составляет всего 915-925°С, но зато удивительно высока температура кипения (4515°С).

Химические свойства:

Лантан в сухом воздухе покрывается тонкой пленкой окисла, которая защищает его от дальнейшего окисления. Но такая "защита" происходит только в сухом воздухе.
По своему химическому поведению лантан напоминает кальций. Как и многие активные металлы, он разлагает воду, хорошо реагирует с кислотами, а при нагревании энергично - с хлором, серой и другими металлоидами, т. е. проявляет свойства типичного металла.
В соединениях проявляет степень окисления +3.

Важнейшие соединения:

Оксид лантана, La₂O₃, белый аморфный порошок, нерастворимый в воде, но растворимый в кислотах. Взаимодействуя с CO₂ переходит в карбонат.
Гидроксид лантана La(OH)₃, студенистый белый осадок, образуется при взаимодействии лантана с водой, солей лантана с растворами щелочей. Взаимодействуя с CO₂ переходит в карбонат.
Соли лантана бесцветные крист. вещества. Растворимые соли - нитрат, галогениды, сульфат; нерастворимы - фторид, фосфат, карбонат. Нитрат, карбонат при нагревании разлагаются образуя оксид лантана. Основной ацетат лантана ведет себя как крахмал, если к нему добавляют иод. Белый гель принимает ярко-синюю окраску. Этим свойством иногда пользуются для открытия лантана в смесях и растворах.

Применение:

В качестве легирующего металла чистый лантан почти не применяют, используя для этого более дешевый и доступный мишметалл. Эта добавка в чугун и сталь работает как сильный раскислитель, превосходный дегазатор и десульфатор. Добавки РЗЭ в легкие сплавы (магний, алюминий) повышают их жаростойкость и стойкость к коррозии. РЗЭ используют и для улучшения свойств сплавов меди, хрома, ванадия, титана...
Расплавленным лантаном экстрагируют плутоний из жидкого урана.
Железо-цериево-лантанный "кремень" применяется в карманных зажигалках и в трассирующих артиллерийских снарядах.
Оксид лантана La₂O₃ - важный компонент оптических стекол (фотообъективы «Кодак» содержат от 20 до 40% La₂O₃, лучшие отечественные фотообъективы тоже сделаны из лантанового стекла), Лантановое стекло идет также на изготовление лабораторной посуды (термостойкость и кислотоупорность).