Lantaani

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
BariumLantaaniCerium
-

La

Ac  
 
 
La-TableImage.png
Yleistä
Nimi Lantaani
Tunnus La
Järjestysluku 57
Luokka Lantanoidit
Lohko d
Ryhmä 3, siirtymäalkuaine
Jakso 6
Tiheys 6,162×103 kg/m3
Kovuus - (Mohsin asteikko)
Väri Hopean valkoinen
Löytövuosi, löytäjä 1839, C. G. Mosander
Atomiominaisuudet
Atomipaino 138,90547[1] amu
Atomisäde, mitattu (laskennallinen) 195 pm
Kovalenttisäde 169 pm
Van der Waalsin säde - pm
Orbitaalirakenne [Xe] 5d16s2
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 18, 18, 9, 2
Hapetusluvut +III
Kiderakenne heksagonaalinen tiivispakkaus (HCP)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto Kiinteä
Sulamispiste 1193 K (920 °C)
Kiehumispiste 3730 K (3457 °C)
Höyrystymislämpö 420,1 kJ/mol
Sulamislämpö 6,20 kJ/mol
Äänen nopeus 2475 m/s 293,15 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus 1,1 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 0,195 kJ/kg K


Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Lantaani (lat. lanthanum) on alkuaine, jonka kemiallinen merkki on La ja järjestysluku 57 sekä CAS-numero 7439-91-0. Se on hopeanvalkoinen lantanoideihin kuuluva metallinen alkuaine, jota löytyy joistain harvinaisista maametallimineraaleista. Tiheys on 6,146 g/cm3. Sulamispiste on 1193 K (920 °C) ja kiehumispiste on 3730 K (3457 °C).

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lantaania

Fysikaaliset ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lantaani on hopeinen metalli, joka on suhteellisen pehmeää. Sen kiderakenne on heksagonaalinen tiivispakkaus.[2]

Isotoopit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kemialliset ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lantaani on melko elektroposiitivinen alkuaine. Lantaani tummentuu ilman vaikutuksesta nopeasti muodostaen suojaavan oksidikerroksen. Lantaani palaa helposti muodostaen La2O3. Lantaani reagoi myös halogeenien ja suurimman osan muiden epämetallien kanssa lämmitettäessä. Lantaani liukenee happoihin. Lantaanin tärkein hapetusaste on +III.[3]

Yhdisteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lantaani muodostaa helposti hapen kanssa oksidin La2O3. Lantaanihydroksidia La(OH)3 tavataan emäksissä vesiliuoksissa. Lantaani muodostaa vesiliukoisia halidiyhdisteitä. Lantaanin erikoisuus on muodostaa tuplanitraatti, jota voidaan hyödyntää jakokiteytyksissä, kun lantanoideja pyritään erottamaan toisistaan. Vedyn kanssa reagoidessaan lantaani muodostaa lantaanidihydridiä.[4]

Lantaani muodostaa suhteellisen heikkoja komplekseja, mikä johtuu kohtuullisen suuresta ionisäteestä. Lantaani muodostaa usein komplekseja korkeimmilla koordinaatioluvuilla (yli 6). Lantaanille on muodostettu myös organometalliyhdisteitä. Yleensä ligandina toimii syklopentadieeni ja sen johdannaiset.[5]

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lantaanin löysi ruotsalainen kemisti C. G. Mosander ceriumoksidista vuonna 1839. Lantaani nimettiin kreikan kielen lanthanein mukaan, joka tarkoittaa pakoilla tai piilossa olemista.[6]

Esiintyminen[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tärkeimmät lähteet lantaanille ovat bastnasiitti ja montsiitti, jotka sisältävät suurimmalta osin ceriumia. Montsiitti on melko yleistä, mutta on yleensä sekoittunut muihin malmeihin. Bastnasiitin tärkein lähde on Sierra Nevada Yhdysvalloissa. Kiinasta on löytynyt suuria bastnasiitti lähteitä. Lantanoidi on kohtuullisen yleistä maan kuoressa (35 ppm).[6][7]

Eristys ja valmistus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lantanoidien tapahtuu poistamalla ensin torium liuottamalla montsiitti natriumhydroksidilla ja erottamalla veden avulla sieltä oksidit. Laskettaessa happamuutta suolahapon avulla, erottuu toriumoksidi. Radium poistetaan tästä seoksesta lisäämällä bariumkloridia ja 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 joko käsitellä 1200 °C hiilen ja kloorikaasun kanssa, jolloin syntyy lantanoidikloridiseos. Toinen vaihtoehto hapettaa ilman kanssa malmi ja erottaa suolahapon avulla ceriumoksidi, jolloin jäljelle jää lantanoidikloridiseos.[8]

Lantaani voidaan erottaa seoksesta jakokiteytyksen avulla. Toinen mahdollisuus on käyttää erotusta, jossa hyödynnetään lantanoidien eri atomipainoja, kun käytetään nitraatti ja tri-n-butyylifosfaatti liuoksia. Suurin pitoisuus saadaan, kun käytetään ioninvaihtomenetelmää, jossa hyödynnetään EDTAn ammoniumsuoloja.[8]

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lantaanioksidia käytetään korkealaatuisissa optisissa laseissa, koska sillä on korkea taitekerroin[9], mikä auttaa minimoimaan hajaheijastumia kameroiden linsseissä, kaksiteholaseissa ja mikroskoopeissa. Digitaalikameran linssissä lantaanin osuus optisessa lasissa saattaa olla jopa 30 prosenttia, minkä lisäksi lantaania saattaa olla myös linssin hajaheijastuksia estävissä pinnoitteissa.[10]

Lantaania voidaan käyttää mischmetalleissa, joita käytetään muun muassa sytyttimissä. Lantaania käytetään yleisesti eri lejeeringeissä lisäten materiaalin kestävyyttä ja muokattavuutta.[9][11]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Lantaani.
  • 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]

  1. 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)
  2. Greenwood & Earnshaw s. 1232
  3. Greenwood & Earnshaw s. 946-948
  4. Greenwood & Earnshaw s. 949
  5. Greenwood & Earnshaw s. 950-953
  6. a b Greenwood & Earnshaw s. 1229
  7. Greenwood & Earnshaw s. 945
  8. a b Greenwood & Earnshaw s. 1230-1231
  9. a b Greenwood & Earnshaw s. 946
  10. Eskelinen, Karsikas s. 187
  11. Greenwood & Earnshaw s. 1232