更新时间:2024-10-22 13:01
镧,元素周期表中第57号元素。元素符号La,原子量138.91,属第六周期ⅢB族,外围电子构型5a16s2。镧是银白色金属,质软,有延展性和顺磁性,熔点920℃,沸点3464℃。化学性质活泼,暴露于空气中很快失去金属光泽生成一层蓝色的氧化膜,但是它并不能保护金属,继而进一步氧化生成白色的氧化物粉末。能和冷水缓慢作用,易溶于酸,可以多种非金属反应。金属镧一般保存于矿物油或稀有气体中。镧在地壳中的含量为0.00183%,在稀土元素中含量仅次于铈。镧有两种天然同位素:镧-139和放射性镧-138。
1839年,瑞典化学家卡尔·古斯塔法·莫桑德(Carl Gustaf Mosander)发现铡,他从稀土元素矿物硝酸铈中作为杂质萃取出镧。镧的名字来源于希腊文“lanthanein”,意为“隐疲的”。
金属镧是银白色的金属,质软易切割。新鲜截面呈银灰色,在空气中易被氧化。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。避免与酸、氧化物、卤素、硫磺接触。遇热、明火、氧化剂等物质接触有引起燃烧危险。一般封存于固体石蜡或浸于煤油中易受无机酸的侵蚀。
金属镧的化学性质活泼,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。镧存在于独居石砂和氟碳铈镧矿中。镧可直接与碳、氮、硼、硒、硅、磷、硫、卤素等反应;镧的化合物呈反磁性。高纯氧化镧可用于制造精密透镜;镧镍合金可做储氢材料,六硼化镧广泛用作大功率电子发射阴极。
金属镧在空气中会慢慢失去光泽。镧可以在空气中迅速燃烧,生成氧化镧(Ⅲ)(La2O3)。
银白色的金属镧的电负性相当低,能与冷水发生反应,并与热水迅速反应,生成氢氧化镧和氢气。
金属镧可以与所有的卤素单质发生反应,生成三卤化物。金属镧可与氟气(F2)、氯气(Cl2)、溴单质(Br2)、碘单质(I2)反应生成氟化镧(Ⅲ)(LaF3)、氯化镧(Ⅲ)(LaCl3)、溴化镧(Ⅲ)(LaBr3)和碘化镧(Ⅲ)(LaI3)。
金属镧可以迅速溶于硫酸中,生成含有水合La(Ⅲ)离子的溶液和氢气(H2)。La3+(aq)极有可能是以配离子La(H2O)93+的形式存在的。
把镧同其他元素分离,并得到纯净的金属镧比较困难,这在很大程度上取决于它在自然界的存在形式。在自然界中有多种稀土矿,其中以磷钇矿、独居石和氟碳铈矿最为重要;前两种矿物都是正磷酸盐矿LnPO4(Ln表示除非常稀少的钷以外所有镧系元素组成的集合),而氟碳铈矿则是由氟化物和碳酸盐形式的复盐矿LnCO3F。原子序数为偶数的镧系元素比较常见。上述矿物中最常见的镧系元素主要依次为铈、镧、钕和镨。独居石中还含有锕系元素钍和钇。钍及其衰变产物有放射性,这使其变得更加难以处理。
在很多时候并不需要把各种金属都分离开,但是如果需要那么做,其过程会非常复杂。分离时用硫酸(H2SO4)、盐酸(HCl)和氢氧化钠(NaOH)把稀土金属以盐的形式浸取出来。分离纯化这些盐时,常用的方法包括选择性配位技术、萃取技术和离子交换树脂。
用金属钙还原LaF3,可以得到纯净的镧。
该反应也可以用其他卤化镧,但在所选用的反应条件下(在氩气中加热至高于金属熔点50℃),生成的氟化钙会比其他卤化钙更易于处理。可在真空条件下把过量的钙从混合反应物中除去。
1、金属镧壳用于生产镍氢电池,这是镧最主要的应用之一。
2、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。还用了制造陶瓷电容器、压电陶瓷掺入剂和X射线发光材料溴氧化镧粉等。由磷铈镧矿砂萃取或由灼烧碳酸镧或硝酸镧而得。也可以由镧的草酸盐加热分解可以制得。
3、用作多种反应的催化剂,如掺杂氧化镉时催化一氧化碳的氧化反应,掺杂钯时催化一氧化碳加氢生成甲烷的反应。浸渗入氧化锂或氧化锆(1%)的氧化镧可用于制造铁氧体磁体。是甲烷氧化偶联生成乙烷和乙烯的非常有效的选择性催化剂。用于改进钛酸钡(BaTiO3)、钛酸锶(SrTiO3)铁电体的温度相依性和介电性质,以及制造纤维光学器件和光学玻璃。
4、镧-138是放射性的,半衰期为1.1×1011年,曾被试用来治疗癌症。
镧主要存在于独居石砂和氟碳铈矿中,独居石砂中含有所有稀土元素,还含有钙和钍,通常以磷酸盐形式存在。
金属镧的粉末有引起火灾和爆炸的危险。
虽然早先的证据表明,镧的毒性似乎有限,但是镧的所有化合物都有剧毒,镧盐会损害肝脏。
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。切勿与氧化物,酸性物质保存在一起。必须保存于石蜡或矿物油中。
运输车辆应配备相应型号、数量的消防器材和泄漏应急处理设备。严禁携带氧化剂和食用化学品运输。货车的排气管需要配备阻燃剂。罐车运输时,应安装地面链条。为了减少振动产生的静电,可在罐内安装孔式隔膜。禁止装卸易产生火花的机械设备和工具。夏季要在早晚运输。在运输过程中,应防止日晒、雨淋和高温。中途停留时应远离火源、热源和高温区域。
2024年6月,公布《稀土管理条例》,自2024年10月1日起施行。