Lantaani
| |||||
| Yleistä | |||||
| Nimi | Lantaani | ||||
| Tunnus | La | ||||
| Järjestysluku | 57 | ||||
| Luokka | lantanoidit | ||||
| Lohko | d | ||||
| Ryhmä | 3,siirtymäalkuaine | ||||
| Jakso | 6 | ||||
| Tiheys | 6,162 · 103kg/m3 | ||||
| Kovuus | - (Mohsin asteikko) | ||||
| Väri | hopean valkoinen | ||||
| Löytövuosi, löytäjä | 1839,C. G. Mosander | ||||
| Atomiominaisuudet | |||||
| Atomipaino(Ar) | 138,90547[1] | ||||
| Atomisäde,mitattu (laskennallinen) | 195pm | ||||
| Kovalenttisäde | 169 pm | ||||
| Van der Waalsin säde | - pm | ||||
| Orbitaalirakenne | [Xe] 5d16s2 | ||||
| Elektronejaelektronikuorilla | 2, 8, 18, 18, 9, 2 | ||||
| Hapetusluvut | +III | ||||
| Kiderakenne | heksagonaalinen tiivispakkaus (HCP) | ||||
| Fysikaaliset ominaisuudet | |||||
| Olomuoto | kiinteä | ||||
| Sulamispiste | 1 193K(920°C) | ||||
| Kiehumispiste | 3 730 K (3 457 °C) | ||||
| Höyrystymislämpö | 420,1 kJ/mol | ||||
| Sulamislämpö | 6,20 kJ/mol | ||||
| Äänen nopeus | 2 475m/s293,15 K:ssa | ||||
| Muuta | |||||
| Elektronegatiivisuus | 1,1 (Paulingin asteikko) | ||||
| Ominaislämpökapasiteetti | 0,195 kJ/(kg K) | ||||
| Sähkönjohtavuus | 1.6×106S/m | ||||
| CAS-numero | 7439-91-0 | ||||
| Tiedotnormaalilämpötilassa ja -paineessa | |||||
Lantaani(lat.lanthanum) onalkuaine,jonkakemiallinen merkkionLajajärjestysluku57. Se on hopeanvalkoinenlantanoideihinkuuluva metallinen alkuaine, jota löytyy joistain harvinaisista maametallimineraaleista.Tiheyson 6,146 g/cm3.Sulamispisteon 1 193 K (920 °C) jakiehumispisteon 3 730 K (3 457 °C).
Ominaisuudet
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]
Fysikaaliset ominaisuudet
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]Lantaani on hopeinen metalli, joka on suhteellisen pehmeää. Sen kiderakenne on heksagonaalinen tiivispakkaus.[2]
Isotoopit
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]Luonnollisesti esiintyvä lantaani koostuu yhdestä stabiilistaisotoopista(139La) ja yhdestä radioaktiivisesta isotoopista (138La), joista139La:ta esiintyy runsaiten (99,9119 %).[3]Lantaanille on löydetty 38 radioisotooppia, joista stabiilein on138La, jonka puoliintumisaika on 1,02 · 1011vuotta.[3]Seuraavaksi pysyvin on137La, jonka puoliintumisaika on 60 000 vuotta. Useimpien muiden isotooppien puoliintumisajat ovat alle 24 tuntia.
Kemialliset ominaisuudet
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]Lantaani on melko elektropositiivinen alkuaine. Lantaani tummentuu ilman vaikutuksesta nopeasti muodostaen suojaavan oksidikerroksen. Lantaani palaa helposti muodostaenlantaanioksidiaLa2O3.Lantaani reagoi myös halogeenien ja useimpien muiden epämetallien kanssa lämmitettäessä. Lantaani liukenee happoihin. Lantaanin tärkein hapetusaste on +III.[4]
Yhdisteet
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]Lantaani muodostaa helposti hapen kanssa oksidin La2O3.LantaanihydroksidiaLa(OH)3tavataan emäksisissä vesiliuoksissa. Lantaani muodostaa vesiliukoisia halidiyhdisteitä. Lantaanin erikoisuus on muodostaa tuplanitraatti, jota voidaan hyödyntääjakokiteytyksissä,kun lantanoideja pyritään erottamaan toisistaan. Vedyn kanssa reagoidessaan lantaani muodostaa lantaanidihydridiä.[5]
Lantaani muodostaa suhteellisen heikkojakomplekseja,mikä johtuu kohtalaisen suuresta ionisäteestä. Lantaani muodostaa usein komplekseja korkeimmillakoordinaatioluvuilla(yli 6). Lantaanille on muodostettu myösorganometalliyhdisteitä.Yleensä ligandina toimiisyklopentadieenija sen johdannaiset.[6]
Historia
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]Lantaanin löysi ruotsalainen kemistiCarl Gustav Mosanderceriumoksidistavuonna 1839. Lantaani nimettiin kreikan kielen λανθανωlanthaneinmukaan, joka tarkoittaa pakoilla tai piilossa olemista.[7]Lantaani eristettiin lähestulkoon puhtaassa muodossa 1923.[8]
Esiintyminen
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]Tärkeimmät lähteet lantaanille ovatbastnasiittijamonatsiitti,jotka sisältävät suurimmalta osin ceriumia. Monatsiitti on melko yleistä, mutta on yleensä sekoittunut muihin malmeihin. Bastnasiitin tärkein lähde onSierra NevadaYhdysvalloissa. Kiinasta on löytynyt suuria bastnasiittilähteitä. Lantaani on kohtalaisen yleistä maan kuoressa (35 ppm).[7][9]
Eristys ja valmistus
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]Lantanoidien erottaminen tapahtuu poistamalla ensintoriumliuottamalla monatsiitti natriumhydroksidilla ja erottamalla veden avulla sieltä oksidit. Laskettaessa happamuutta suolahapon avulla erottuutoriumoksidi.Radiumpoistetaan tästä seoksesta lisäämälläbariumkloridiaja lantanoidien sulfaattia, jolloin radium erottuu sulfaattina ja lantanoidit erottuvat klorideina. Bastnasiitista lantanoidit voidaan erottaa liuottamalla ensin se suolahappoon, jolloin kalsiumkarbonaatti poistuu. Tämän jälkeen seos voidaan käsitellä 1 200 °C:ssa hiilen ja kloorikaasun kanssa, jolloin syntyy lantanoidikloridiseos. Toinen vaihtoehto on hapettaa ilman kanssa malmi ja erottaa suolahapon avulla ceriumoksidi, jolloin jäljelle jää lantanoidikloridiseos.[10]
Lantaani voidaan erottaa seoksesta jakokiteytyksen avulla. Toinen mahdollisuus on käyttää erotusta, jossa hyödynnetään lantanoidien eri atomipainoja, kun käytetään nitraatti- ja tri-n-butyylifosfaattiliuoksia. Suurin pitoisuus saadaan, kun käytetään ioninvaihtomenetelmää, jossa hyödynnetäänEDTA:nammoniumsuoloja.[10]
Käyttö
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]Lantaanioksidia käytetään korkealaatuisissa optisissa laseissa, koska sillä on korkeataitekerroin[11],mikä auttaa minimoimaan hajaheijastumia kameroiden linsseissä, kaksiteholaseissa ja mikroskoopeissa.Digitaalikameranlinssissä lantaanin osuus optisessa lasissa saattaa olla jopa 30 prosenttia, minkä lisäksi lantaania saattaa olla myös linssin hajaheijastuksia estävissä pinnoitteissa.[12]
Lantaania voidaan käyttäämischmetalleissa,joita käytetään muun muassa sytyttimissä. Lantaania käytetään yleisesti erilejeeringeissälisäämään materiaalin kestävyyttä ja muokattavuutta.[11][2]
Lantaani-nikkeli-metalliyhdiste sopii vedyn varastointiin huoneenlämmössä ja matalassa paineessa.[13]
Lähteet
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]- N. N. Greenwood & A. Earnshaw:Chemistry of the Elements.2. painos. Oxford: Elsevier Ltd, 1997.ISBN 978-0-7506-3365-9.(englanniksi)
- Harri Eskelinen, Sami Karsikas:Vihreän teknologian näkökulmat konstruktiomateriaalien valinnassa.1. painos. Lappeenranta: LUT Scientific and Expertise Publications, 2013.ISBN 978-952-265-457-1.(suomeksi)
Viitteet
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]- ↑Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report).Pure and Applied Chemistry,2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC.Artikkelin verkkoversio.Viitattu 16.4.2011.(englanniksi)
- ↑abGreenwood & Earnshaw s. 1232
- ↑abLanthanumEncyclopædia Britannica Online.Viitattu 8.1.2018.(englanniksi)
- ↑Greenwood & Earnshaw s. 946–948
- ↑Greenwood & Earnshaw s. 949
- ↑Greenwood & Earnshaw s. 950–953
- ↑abGreenwood & Earnshaw s. 1229
- ↑Patnaik, Pradyot (2003). Handbook of Inorganic Chemical Compounds. McGraw-Hill. ss. 444–446.ISBN 0-07-049439-8.
- ↑Greenwood & Earnshaw s. 945
- ↑abGreenwood & Earnshaw s. 1230–1231
- ↑abGreenwood & Earnshaw s. 946
- ↑Eskelinen, Karsikas s. 187
- ↑Lanthanum nickel hydride-hydrogen/metal oxide cellgoogle.Viitattu 30.11.2015.
Aiheesta muualla
[muokkaa|muokkaa wikitekstiä]
- Periodictable: Technical data for Lanthanum(englanniksi)
- Webmineral: Mineral Species containing Lanthanum (La)(englanniksi)
- Mindat: The Mineralogy of Lanthanum(englanniksi)
- The Royal Society of Chemistry (RSC): Lanthanum(englanniksi)
- PeriodicTable: Lanthanum (La)(englanniksi)
- PubChem: Lanthanum(englanniksi)
- Human Metabolome Database (HMDB): Lanthanum(englanniksi)
- Food Component Database (FooDB): Lanthanum(englanniksi)
- Dr. Duke's Phytochemical and Ethnobotanical Databases: Lanthanum(englanniksi)
|
