Лантан

ЛАНТАН (латинский Lanthanum; от греческого λανϑάνω - скрываться), La, химический элемент III группы короткой формы (3-й группы длинной формы) периодической системы; относится к редкоземельным элементам; атомный номер 57, атомная масса 138,90547. Природный лантан состоит из двух изотопов: стабильного ¹³⁹La (99,91%) и радиоактивного ¹³⁸La (0,09%, Т_1/2 2·10¹¹ лет, К-захват). Искусственно получены радиоизотопы с массовыми числами 118-153. Содержание лантана в земной коре составляет 2,9·10^–3% по массе, в морской воде - 2,9·10^–6 мг/дм³. Основные минералы, из которых извлекают лантан, - бастнезит, монацит; лантан содержится также в лопарите, апатите и др. Лантан  открыл в 1839 году шведский химик К. Мосандер в виде оксида La₂О₃.

Конфигурация внешней электронной оболочки атома лантана 5d¹⁶s²; в химических соединениях проявляет степень окисления +3; энергия ионизации при последовательном переходе La⁰→La⁺→La²⁺→La³⁺ соответственно 5,58, 11,06 и 19,18 эВ; электроотрицательность по Полингу 1,10; атомный радиус 195 пм, ионные радиусы La³⁺ (для указанных в скобках координационных чисел) 117 пм (6), 124 пм (7), 130 пм (8), 136 пм (9), 141 нм (10), 150 пм (12).

Лантан  - серебристо-белый мягкий металл. При температуре ниже 277 °С устойчива α-модификация с гексагональной кристаллической решёткой, в интервале 277- 861 °С - β-модификация с кубической кристаллической решёткой, в интервале 861-920 °С - γ-модификация с кубической кристаллической решёткой; t_пл 920 °С, t_кип 3470 °С, плотность 6146 кг/м³. Лантан  легко поддаётся механической обработке; в частности, из чистого лантана можно ковкой изготовить листы.

Лантан  проявляет химические свойства, сходные со свойствами лантаноидов. В сухом воздухе покрывается оксидной плёнкой, во влажном - окисляется с образованием основного карбоната переменного состава La(СО₃)_3-х(ОН)_2-х. При комнатной температуре растворяет большие количества водорода, при нагревании выше 250 °С образует гидриды. Взаимодействует с водой с образованием гидроксида La(OH)₃ и с минеральными кислотами с образованием соответствующих солей La(III). Лантан  реагирует (обычно при нагревании) с большинством металлов и неметаллов, образуя интерметаллиды, галогениды, оксиды (например, оксид La₂О₃), сульфиды и др. При прокаливании в атмосфере азота образуется нитрид LaN.

Лантан  вместе с другими РЗЭ выделяют из минералов в виде смеси оксидов, содержащей 15-30% лантана по массе. При переработке рудных концентратов и разделении РЗЭ на подгруппы лантан выделяется вместе с Се, Рг и Nd. После отделения церия лантан очищают от других РЗЭ в основном методами экстракции или ионного обмена. Металлический лантан получают восстановлением трифторида LaF₃ металлическим кальцием. Объём мирового производства около 12.5 тысяч т/год.

Лантан  - легирующая добавка к алюминиевым, магниевым, никелевым и кобальтовым сплавам, компонент мишметалла. Оксид La₂О₃ применяется при изготовлении высокотемпературных сверхпроводников, а также оптических стёкол для кино и фотоаппаратуры, астрономических приборов (лантановое стекло). Хромат LaCrO₃, модифицированный Ca, Sr, Mg, используется для производства высокотемпературных электропроводящих керамических изделий; интерметаллид LaNi⁵ - как аккумулятор водорода; оксисульфид La₂О₂S и алюминат LaAlО₃ - как компоненты люминофоров; монотеллурид LaTe - в термоэлектрогенераторах с высоким кпд; гексаборид LaB₆ - при изготовлении автоэмиссионных катодов; трифторид LaF₃ - как материал мембран для фторид-селективных электродов; некоторые соединения лантана - как компоненты катализаторов в нефтехимии.

Лит. смотри при ст. Лантаноиды.

Ю. М. Киселёв.