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粉体百科丨一文了解镧


来源:中国粉体网   江岸

标签稀土
[导读]  镧是稀土元素的成分之一,自然界中的主要以化合物的形式存在,本文简单的介绍了关于镧及其简单化合物的小知识。

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镧是元素周期表第6周期的第三个元素。周期表是显示化学元素如何相互关联的图表。镧是元素周期表第3族(IIIB)中的过渡元素。镧的位置使其成为过渡金属之一。过渡金属位于元素周期表的中心,在第3至12族中。


历史:

1839年1月,卡尔·古斯塔法·莫桑德尔(Carl·Gustaf·Mosander)在瑞典斯德哥尔摩的卡罗林斯卡研究所从铈中提取出来。同年一位同样来自卡罗林斯卡研究所的学生Axel Erdmann从一种来自位于挪威峡湾的Låven岛的新矿物中发现了镧。


物理性质:

银白色的金属,质软易切割。镧单质是可锻压、可延展的银白色金属;熔点921°C,沸点3457°C,密度6.174克/立方厘米。有三种晶型,α型,六方晶系,β型,面心立方堆积,350℃稳定存在,密度=6.19g/cm3;γ型,>868℃稳定存在,密度=5.98g/cm3。易受无机酸侵蚀,遇热、明火、氧化剂等物质接触有引起燃烧危险。


化学性质:

化学性质活泼,易溶于稀酸。在空气中易氧化,新鲜的表面遇空气迅速变暗;加热能燃烧,生成氧化物和氮化物。在氢气中加热生成氢化物,在热水中反应强烈并放出氢气。在冷水中缓慢腐蚀,热水中加快;可直接与碳、氮、硼、硒、硅、磷、硫、卤素等反应;


贮存方法:

加入密封的储藏器内,储存在阴凉、干燥的地方。确保工作间有良好的通风设施。远离火源、水源,避免与湿气接触。避免与酸、氧化物、卤素、硫磺接触。一般封存于固体石蜡或浸于煤油中。


提取方法:

1.一般由水合氯化镧经脱水后,用金属钙还原,或由无水氯化镧经熔融后电解而制得。


2.70g LaCl₃、18.5g Ca在惰性气氛下彻底混合摇匀装入钽坩埚或用机动压力机压成圆柱体放入配有打孔的钽盖的钽坩埚中,置于密闭MgO坩埚中。然后放在石英管中,管的一端熔封,另一端打磨后使嵌入55/50锥形接头中。用石蜡将石英管密封在真空体系中。充入Ar(先经过热的金属铀纯化)达到P=1atm,用6kW感应炉加热到550~600℃,使反应发生。5min后达到1000℃,维持13min使产生的稀土金属完全结块。冷却到室温,用水浸泡钽坩埚以除掉CaCl₂、Ca,熔融的稀土金属保留在底部(1%~3% Ca)。


3.在100mL镍坩埚中电解熔融50gKOH+20gNaOH+8gH₂O+10gLa₂O₃的混合物。镍坩埚置于300W的电炉中,用一支装金属箍头的玻璃温度计测量温度,厚的铂丝作为阳极稍稍浸入熔融物的液面下,坩埚作为阴极,电压4V。温度控制在300℃直至得到清澈的熔化物,5min后,当温度达310℃时,清澈的熔融物中开始出现沉淀。待观察到反应放热,停止加热,温度下降到290℃,持续20min后,轻轻倒出熔化物,得到晶体。熔融物在260~280℃再次加热2.5h,能够形成较好的晶体。产物用稀醋酸洗涤。


镧的主要用途 :

镧用于制造铸铁,以提高其延展性和延展性。由于它与水中的磷化合物结合,因此可用于水处理。许多池产品含有镧,因为它可以去除藻类所需的磷酸盐。镧稳定的氧化锆用于其电气和机械性能。当按照处方和适量使用时,镧化合物镧是一种镧化合物,可用于治疗肾病患者。镧也用于玻璃制造业。电影和电视研究的灯光使用镧。镧的另一种用途是相机镜片和眼镜。镧系元素化合物以催化剂的形式使用以生产合成和石油产品。氧化镧和硼化物具有强电子发射率的能力。这使得它们可用作电子真空管中的热阴极材料。镧非常适合用于汽车电池。氢海绵合金是一种合金,它本身可以保留高达自身体积氢的400倍。镧是用于制造这种用于储氢的合金的金属。镧也用于制造打火机。


化合物:

氧化镧(anthanum oxide),分子式:La₂O₃,分子量325.84,白色无定形粉末。密度6.51g/cm3,熔点2217℃,沸点4200℃。微溶于水,易溶于酸而生成相应的盐类。露置空气中易吸收二氧化碳和水,逐渐变成碳酸镧。灼烧的氧化镧与水化合放出大量的热。主要用于制造制特种合金精密光学玻璃、高折射光学纤维板,适合做摄影机、照相机、显微镜镜头和高级光学仪器棱镜等。还用于制造陶瓷电容器、压电陶瓷掺入剂和X射线发光材料溴氧化镧粉等。


氢化镧(lanthanum hydride),分子式:LaH1.95~3,二氢化镧具有立方结构、三氢化镧为面心立方结构,LaH₂的磁性比金属镧略下降,而LaH₃为抗磁性。LaH₂,LaH₃导电性能低于金属La。用金属镧和H2直接反应可制取镧的氢化物。镧与铁、镍、钴形成的合金和氢形成的化合物可以制备贮氢材料。


碳酸镧(lanthanum carbonate)分子式:La₂(CO₃)·8H₂O。斜方晶系,能和大多数酸反应,在25℃水中溶解度2.38×10⁻⁷mol/L。在900℃时可热分解为三氧化二镧。在热分解过程可产生碱式盐La₂O₃·2CO₂·2H₂O。碳酸镧可与碱金属碳酸盐生成可溶于水的碳酸复盐La2(CO3)3·Na2CO3·nH2O。

参考资料:

刘文华,稀土元素分析.

亨德森. 稀土元素地球化

百度百科


(中国粉体网编辑整理/江岸)

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