«Популярная библиотека химических элементов» содержит сведения обо всех элементах, известных человечеству. Сегодня их 107, причем некоторые получены искусственно.

Как неодинаковы свойства каждого из «кирпичей мироздания», так же неодинаковы их истории и судьбы. Одни элементы, такие, как медь, железо, сера, углерод, известны с доисторических времен. Возраст других измеряется только веками, несмотря на то, что ими, еще не открытыми, человечество пользовалось в незапамятные времена. Достаточно вспомнить о кислороде, открытом лишь в XVIII веке. Третьи открыты 100 - 200 лет назад, но лишь в паше время приобрели первостепенную важность. Это уран, алюминий, бор, литий бериллий. У четвертых, таких, как, например, европий и скандий, рабочая биография только начинается. Пятые получены искусственно методами ядерно-физического синтеза: технеций, плутоний, менделевий, курчатовий… Словом, сколько элементов, столько индивидуальностей, столько историй, столько неповторимых сочетаний свойств.

В первую книгу вошли материалы о 46 первых, по порядку атомных номеров, элементах, во вторую обо всех остальных

Книга:

<<< Назад

Вперед >>>

Как пи грустно сознавать, герой нашего рассказа - личность вполне заурядная. Это металл, обыкновенный по внешнему виду (серебристо-белый, покрытый сероватой окисной пленкой) и по физическим свойствам: температура плавления 920, кипения 3469°C; по прочности, твердости, электропроводности и прочим характеристикам металл лантан всегда оказывается в середине таблиц. Обыкновенен лантан и по химическим свойствам. В сухом воздухе он не изменяется - окисная пленка надежно защищает от окисления в массе. Но если воздух влажен (а в обычных земных условиях он влажен почти всегда), металлический лантан постепенно окисляется до гидроокиси. La(OH) 3 - основание средней силы, что опять-таки характерно для металла-«середнячка».

Что еще можно сказать о химических свойствах лантана? В кислороде при нагревании до 450°C он сгорает ярким пламенем (при этом выделяется довольно много тепла). Если же прокаливать его в атмосфере азота, образуется черный нитрид. В хлоре лантан загорается при комнатной температуре, а с бромом и иодом реагирует лишь при нагревании. Хорошо растворяется в минеральных кислотах, с растворами щелочей не реагирует. Во всех соединениях лантан проявляет валентность 3+. Словом, металл как металл - и по физическим свойствам, и по химическим.

Единственная, пожалуй, отличительная черта лантана - характер его взаимодействия с водородом. Реакция между ними начинается уже при комнатной температуре и идет с выделением тепла. Образуются гидриды переменного состава, поскольку одновременно лантан поглощает водород - тем интенсивнее, чем выше температура.

Так же взаимодействуют с водородом и лантаноиды. Один из них - церий - даже используют как газопоглотитель в электровакуумной промышленности и в металлургии.

Здесь мы подошли к одной из важных частей нашего рассказа, к теме «Лантан и церий», и в связи с ней - к истории лантана.

По распространенности в природе, по масштабам производства, по широте использования лантан уступает своему ближайшему аналогу - первому из лантаноидов. «Родоначальник» и - вечно второй, таково положение лантана в его семействе. И когда редкоземельные элементы по совокупности свойств стали делить на две подгруппы, лантан был отнесен в подгруппу, название которой дали в честь церия… И открыт лантан был после церия, как примесь к церию, в минерале церите. Вот эта история, история об учителях и учениках.

Карл Густав Мозандер (1707–1858) - шведский химик, первооткрыватель лантана и дидима, оказавшегося смесью двух редкоземельных элементов - празеодима и неодима

В 1803 г. 24-летнин шведский химик Йене Якоб Берцелиус вместе со своим учителем Хизингером исследовал минерал, известный теперь под названием церита. В этом минерале была обнаружена открытая Гадолином в 1794 г. иттриевая земля и еще одна редкая земля, очень похожая на иттриевую. Ее назвали цериевой. Почти одновременно с Берцелиусом цериевую землю открыл знаменитый немецкий химик Мартин Клапрот.

К работе с этим веществом Берцелиус вернулся через много лет, будучи уже именитым ученым. В 1826 г. Карл Мозандер - ученик, ассистент и один из близких друзей Берцелиуса - исследовал цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, помимо церия, содержится еще один, а может быть и не один, новый элемент. Но, чтобы проверить это предположение, нужно было много церита. Доказать сложность цериевой земли Мозандеру удалось лишь в 1839 г.

Интересно, что годом раньше неизвестный среди химиков студент Эрдманн нашел в Норвегии новый минерал и назвал его в честь своего учителя Мозандера - мозандеритом. Из этого минерала также были выделены две редкие земли - цериевая и новая.

Новый элемент, обнаруженный в церите и моландерите, по предложению Берцелиуса назвали лантаном. Название с намеком: оно происходит от греческого????????? - скрываться, забываться. Лантан, содержащийся в церите, успешно скрывался от химиков в течение 36 лет!

Долгое время считали, что лантан двухвалентен, что он - аналог кальция и других щелочноземельных металлов, а его атомный вес равен 90–94. В правильности этих цифр не сомневались до 1869 г. Менделеев же увидел, что во II группе периодической системы редкоземельным элементам нет места и поставил их в III группу, приписав лантану атомный вес 138–139. Но правомерность такого перемещения еще надо было доказать. Менделеев предпринял исследование теплоемкости лантана. Полученная им величина прямо указывала на то, что этот элемент должен быть трехвалентным…

Металлический лантан, разумеется, далеко не чистый, впервые был получен Мозандером при нагревании хлористого лантана с калием.

В наше время в промышленных масштабах получают лантан чистотой более 99%. Проследим, как это делается, но прежде познакомимся с главными минералами лантана и первыми стадиями сложнейшего процесса разделения редкоземельных элементов.

Уже упоминалось, что в минералах лантан и лантаноиды неизменно сопутствуют друг другу. Есть минералы селективные, в которых доля того или иного редкоземельного элемента больше, чем обычно. Но нет минералов чисто лантановых или чисто цериевых, не говоря уже о других лантаноидах. Примером селективного лантанового минерала может служить давидит, в котором до 8,3% La 2 O 3 и лишь 1,3% окиси церия. Но получают лантан преимущественно из монацита и бастиезита, как, впрочем, и церий, и все остальные элементы цериевой подгруппы.

Монацит - тяжелый блестящий минерал, обычно желто-бурый, но иногда и других цветов, поскольку постоянством состава он не отличается. Точнее всего его состав описывает такая странная формула: (РЗЭ)PO 4 . Она означает, что монацит - фосфат редкоземельных элементов (РЗЭ). Обычно в монаците 50–68% окислов РЗЭ и 22–31,5% P 2 O 5 . А еще в нем до 7% двуокиси циркония, 10% (в среднем) двуокиси тория и 0,1–0,3% урана. Эти цифры со всей очевидностью показывают, почему так тесно переплелись пути редкоземельной и атомной промышленности.

Смешанный металл редких земель - мишметалл - и смесь их окислов начали применять в конце прошлого века, а в начале нынешнего в связи с ними был продемонстрирован выдающийся образец международного воровства. Немецкие суда, доставлявшие грузы в Бразилию, собираясь в обратный путь, заполняли трюмы песком с пляжей Атлантического побережья этой страны, причем из определенных мест. Капитаны заявляли, что песок - это просто балласт, необходимый для большей устойчивости судна. В действительности же они, выполняя заказы германских промышленников, крали ценное минеральное сырье - прибрежные пески штата Эспприту-Санту, богатые монацитом…

Монацитовые россыпи распространены по берегам рек, озер и морей на всех континентах. В начале века (данные за 1909 г.) 92% мировой добычи редкоземельного сырья, и прежде всего монацита, приходилось на долю Бразилии. Спустя десять лет центр тяжести переместился на тысячи километров к востоку (или к западу, смотря как считать) - в Индию. А в 1980 г., как утверждал американский «Engineering and Mining Journal» (т. 182, № 3), «концентраты монацитовых руд, производимых в основном в Австралии, покрыли почти полностью мировую потребность в редкоземельных элементах». Очевидно, под мировой потребностью авторы имели в виду потребности капиталистических стран.

Советский Союз создал свою развитую промышленность редкоземельных металлов, и сырьевой базой для нее служат, разумеется, не монацитовые россыпи Австралии.

Проследим же в общих чертах путь от монацитового песка до лантана.

Хотя песок и называют монацитовым, монацита в нем немного - доли процента. К примеру, в известных монацитовых россыпях Айдахо (США) тонна песка содержит лишь 330 г монацита. Поэтому прежде всего получают монацитовый концентрат.

Первая стадия концентрирования происходит уже на драге. Плотность монацита 4,9–5,3, а обычного песка в среднем 2,7 г/см 3 . При такой разнице в весе гравитационное разделение не представляет особого груда. Но, кроме монацита, в тех же песках есть другие тяжелые минералы. Поэтому, чтобы получить монацитовый концентрат чистотой 92–96%, применяют комплекс гравитационных, магнитных и электростатических методов обогащения.

В результате попутно получают ильменитовый, рутиловый, цирконовый и другие ценные концентраты.

Как и всякий минерал, монацит надо «вскрыть». Чаще всего монацитовый концентрат обрабатывают для этого концентрированной серной кислотой . Образующиеся сульфаты редкоземельных элементов и тория выщелачивают обычной водой. После того как они перейдут в раствор, в осадке остаются кремнезем и не отделившаяся па предыдущих стадиях часть циркона.

На следующей стадии разделения извлекают короткоживущий мезоторий (радий-228), а затем и сам торий - иногда вместе с церием, иногда отдельно. Отделение церия от лантана и смеси лантаноидов не особенно сложно: в отличие от них, он способен проявлять валентность 4+ и в виде гидроокиси Ce(OH) 4 переходить в осадок, тогда как его трехвалентные аналоги остаются в растворе. Отметим только, что операция отделения церия, как, впрочем, и предыдущие, проводится многократно - чтобы как можно полнее «выжать» дорогой редкоземельный концентрат.

После того как выделен церий, в растворе больше всего лантана (в виде нитрата La(NO 3)3 , так как на одной из промежуточных стадий серная кислота была заменена азотной, чтобы облегчить дальнейшее разделение). Из этого раствора и получают лантан, добавляя аммиак, нитраты аммония и кадмия. В присутствии Cd(NO 3)2 разделение более полно. С помощью этих веществ все лантаноиды переходят в осадок, в фильтрате же остаются лишь кадмий и лантан. Кадмий осаждают сероводородом, отделяют осадок, а раствор нитрата лантана еще несколько раз очищают дробной кристаллизацией от примесей лантаноидов.

В конечном счете обычно получают хлорид лантана LaCl 3 . Электролиз расплавленного хлорида дает лантан чистотой до 99,5%. Еще более чистый лантан (99,79% и выше) получают кальцие-термическим способом. Такова классическая традиционная технология.

Как видим, получение элементного лантана - дело сложное.

Разделение лантаноидов - от празеодима до лютеция - требует еще больших затрат сил и средств, и времени разумеется. Поэтому в последние десятилетия химики и технологи многих стран мира стремились создать новые более совершенные методы разделения этих элементов. Такие методы - экстракционные и ионообменные - были созданы и внедрены в промышленность. Уже в начале 60-х годов на установках, работающих по принципу ионного обмена, достигли 95%-ного выхода редкоземельных продуктов чистотой до 99,9%.

К 1905 г. внешнеторговые организации нашей страны могли предложить покупателям все лантаноиды в виде металлов чистотой выше 99%. Кроме прометия, разумеется, хотя радиоактивные препараты этого элемента - продукты ядерного распада урана - тоже стали вполне доступны.

Сейчас в нашей стране производится несколько сотен химически чистых и особо чистых соединений лантана и лантаноидов. Это свидетельство высокого уровня развития советской редкоземельной промышленности.

Но вернемся к лантану.

<<< Назад

Вперед >>>

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ЛАНТАН (от греческого lanthano - скрываюсь; лат. Lanthanum) La, химический элемент III гр. периодической системы, атомный номер 57, атомная масса 138,9055; относится к редкоземельным элементам. Прир. ЛАНТАН состоит из двух изотопов 139 La (99,911 %) и радиоактивного 138 La (0,089%; Т 1/2 2 . 10 11 лет). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для природные смеси изотопов 9 . 10 -28 м 2 . Конфигурация внешний электронной оболочки 5d 1 6s 2 ; степень окисления +3; энергия ионизации при последоват. переходе от La 9 к La 3+ соответственно 5,5770, 11,06 и 19,176 эВ; атомный радиус 0,187 нм, ионные радиусы (в скобках указаны координац. числа) La 3+ 0,117 нм (6), 0,124 нм (7), 0,130 нм (8), 0,136 нм (9), 0,141 нм (10), 0,150 нм (12). ЛАНТАН вместе с Се и Nd относится к наиболее распространенным РЗЭ. Содержание ЛАНТАН в земной коре 2,9 . 10 -3 % по массе, в морской воде 2,9 . 10 -6 мг/л. Вместе с другими РЗЭ содержится в монаците, бастнезите, лопарите и апатите. Это основные минералы, из которых его извлекают. ЛАНТАН - металл серебристо-белого цвета. До 277 °С устойчив a -La: кристаллич. решетка гексагональная, а=0,3772 нм, с=1,2144 нм, z=4, пространств. группа Р6 3 /ттс; плотность 6,162 г/см 3 . При 277-861 °С устойчив b -La: решетка кубич. типа Сu, а=0,5296 нм, z=4, пространств. группа Fm3m; плотность 6,190 г/см 3 . При 861-920 °С существует g -La: решетка кубич. типа a -Fe, а=0,426 нм, z=2, пространств. группа Im3m; плотность 5,97 г/см 3 ; D H° полиморфных переходов a : b 0,36 кДж/моль, b : g 3,12 кДж/моль. Температура плавления 920 °С, температура кипения 3447 °С; для a -La: С 0 p 27,11 Дж/(моль. К); S 0 298 56,7 Дж/(моль. К); D H 0 пл 6,2 кДж/моль, D H 0 возг 430 кДж/моль (0 К); давление пара 0,881 Па (1727 °С); температурный коэффициент линейного расширения a -La 5,2 . 10 -6 К -1 , b -La 9,5 . 10 -6 К -1 ; р для a -La 56,8 . 10 -6 Ом. см, b -La 9,8 . 10 -5 Ом. см, g -La 1,26 . 10 -4 Ом. см; теплопроводность a -La 13,81 Вт/(м. К); твердость по Бринеллю 363 МПа; коэффициент Пуассона 0,288. Легко поддается механические обработке. При комнатной температуре чистый ЛАНТАН обрабатывают ковкой и прессованием, хотя он и не обладает достаточной вязкостью. Из чистого ЛАНТАН возможно изготовление листов. По химический свойствам ЛАНТАН сходен с семейством из 14 элементов, следующих вслед за ним, которые поэтому называют лантаноидами. На воздухе ЛАНТАН быстро окисляется с образованием гидратированного оксикарбоната. При 450 °С в среде О 2 воспламеняется, с N 2 раскаленный ЛАНТАН образует нитрид. Заметно поглощает Н 2 при комнатной температуре, выше 250 °С легко образует гидриды. ЛАНТАН реагирует (обычно при нагревании) с большинством металлов и неметаллов, образуя интерметаллиды, галогениды, оксиды, сульфиды и др. Легко взаимодействие с минер, кислотами. Соед. ЛАНТАН, как правило, бесцветны. Ниже приводятся сведения о наиболее важных соединений ЛАНТАН Оксид (сесквиоксид) La 2 O 3 - кристаллы; до 2040 °С устойчив A-La 2 O 3 с гексагон. решеткой (а=0,39373 нм, с=0,61299 нм, z=l, пространств. группа Р3ml плотность 6,57 г/см 3), при 2040-2110 °C - H-La 2 O 3 с гексагон. решеткой; при 2100-2313 °C -X-La 2 O 3 с кубической решеткой, температура плавления 2313 °С; С 0 р 108,8 Дж/(моль. К); D H 0 обР -1794,2 кДж/моль; S 0 298 127,3 Дж/(моль. К). Взаимод. с НСl, НNО 3 , НСlО 4 . Во влажном воздухе быстро превращаются в гидрат оксикарбоната ЛАНТАН; с водой реагирует активно подобно СаО, превращаясь в La 2 O 3 . nH 2 O. Получают разложением нитрата, оксалата, карбоната или др. солей ЛАНТАН на воздухе, обычно при температуре выше 800 °С. La 2 O 3 - пpoмeжyт. продукт в производстве LaF 3 и др. соединение ЛАНТАН, компонент оптических стекол, керамич. материалов, в том числе высокотемпературных сверхпроводников. Трифторид LaF 3 - кристаллы с тригон. решеткой (в гексагон. установке: а=0,7186 нм, с=0,7352 нм, z=6, пространств. группа P3с1); температура плавления 1493 °С, температура кипения около 2300°С; С° 99,6 Дж/(моль. К); D H 0 обр - 1699 кДж/моль; S 0 298 100 Дж/(моль. К); не растворим в воде; образует кристаллогидраты. Получают гидраты осаждением из водных растворов солей ЛАНТАН при действии фтористоводородной кислоты, безводную соль - взаимодействие La 2 O 3 с газообразным HF или F 2 , разложением фтораммонийных комплексов при 400-500 °С и др. Используют для получения металлич. ЛАНТАН; монокристаллы LaF 3 -селективные электроды по отношению к ионам F - Трихлорид LaCl 3 - кристаллы с гексагон. решеткой (а=0,7468 нм, с=0,4366 нм, z=2, пространств. группа Р6 3 /m); температура плавления 862 °С, температура кипения около 1710°С; плотность 3,842 г/см 3 ; С 0 р 98 Дж/(моль. К); D H 0 обр - 1071 кДж/моль; S 0 298 137 Дж/(моль. К). Хорошо растворим в воде; образует кристаллогидраты, в щелочных растворах гидролизуется до гидроксо-хлоридов. Получают взаимодействие смеси Сl 2 и ССl 4 с La 2 O 3 или La 2 (C 2 O 4) 3 при 200-600 °С, хлорированием ЛАНТАН выше 100 °С и др. Применяют для получения ЛАНТАН и его соединений. Гидроксид La(OH) 3 получают действием растворов щелочей на водорастворимые соли ЛАНТАН (хлорид, нитрат, перхлорат, ацетат); рН начала осаждения La(OH) 3 или основных солей типа La(OH) 2,5 Cl 0,5 близок к 8. Плохо растворимые соли ЛАНТАН - фторид, фосфат, карбонат, оксалат, моноцитрат, монотартрат и др. используют для выделения La(III) из растворов; чаще других применяют оксалат La 2 (C 2 O 4) 3 . 9H 2 O, который при прокаливании до 900-1000 °С дает La 2 O 3 . ЛАНТАН вместе с другими РЗЭ выделяют из минералов в виде смеси оксидов (содержание ЛАНТАН 15-30%). При переработке рудных концентратов и разделении РЗЭ на подгруппы ЛАНТАН выделяется вместе с Се, Рr и Nd. После отделения Се ЛАНТАН очищают от др. РЗЭ методами экстракции, ионообменной хроматографии, фракционным осаждением гидроксидов. Металлич. ЛАНТАН получают восстановлением LaF 3 или LaCl 3 кальцием, электролизом расплава хлоридов ЛАНТАН в присутствии хлоридов Са и Ва. ЛАНТАН - легирующая добавка к алюминиевым, магниевым, никелевым и кобальтовым сплавам, компонент мишметалла, применяемого для улучшения свойств коррозионностойкой, быстрорежущей и жаропрочной стали. Интерметаллид LaNi 5 - перспективный аккумулятор Н 2 . Оксисульфид и алюминат ЛАНТАН-компоненты люминофоров. См. также Лантана хромат (III). ЛАНТАН открыт К. Мосандером в 1839 в виде лантановой "земли" - La 2 O 3 .

Литература см. при ст. Редкоземельные элементы. ЛАНТАН ЛАНТАН Мартыненко. С. Д. Моисеев, Ю. М. Киселев.

Химическая энциклопедия. Том 2 >>

Лантан. La - химический элемент побочной подгруппы III группы 6 периода периодической системы Атомный номер 57 Атомная масса 138,9055 Плотность, г/cм³ 6,162-6,18 t плавления, К 920 t кипения, К блестящий металл серебристо- белого цвета, относится к редкоземельным элементам

Природный лантан состоит из двух изотопов: Стабильный 139 La (99,911%) Радиоактивный 138 La (период полураспада 1,02·1011 лет) Доля наиболее распространённого изотопа 139La в смеси составляет 99,911 %. Искусственно получены 39 неустойчивых изотопов с массовыми числами и 12 ядерных изомеров лантана. лантан-137 Наиболее долгоживущим из них является лантан-137 с периодом полураспада около 60 тыс. лет. Остальные изотопы имеют периоды полураспада от нескольких миллисекунд до нескольких часов.

Кларк в земной коре = 2, % по массе В воде морей и океанов = 2, мг/л Лантан открыт в 1839 шведским химиком Карлом Густавом Мосандером в виде оксида лантана La2O3 при исследовании примесей, содержащихся в соединениях церия В природе вместе с другими редкоземельными элементами входит в состав минералов: монацит, бастензит, лопарит и апатит.

На воздухе лантан быстро окисляется с образованием гидратированного окси карбоната. При нагревании до 450°C в среде кислорода La воспламеняется, образуя основной оксид La2O3. При нагревании La реагирует с N2 с образованием нитрида, с H2 с образованием гидридов переменного состава. При нагревании реагирует с галогенами, серой и фосфором. Гидроксид La(ОН)3 получают действием растворов щелочей на водорастворимые соли лантана. Плохо растворимы в воде фторид, фосфат, карбонат, оксалат и некоторые другие соли лантана.

Биологическая роль Изучена слабо. Однако в 30-х годах советский ученый А. А. Дробков проводил исследование, связанное с влиянием редкоземельных металлов на культурные растения. Он проводил опыты с горохом, репой и другими растениями, вводил редкоземельные металлы вместе с бором, марганцем или без них. Результаты опытов показывали, что редкоземельные элементы, в том числе лантан, необходимы для нормального развития растений.

Ионы лантана способны увеличивать амплитуду ГАМК-активированных сигналов на пирамидальных нейронах гена CA1, отмеченных в гиппокампе головного мозга. Получение этих данных позволило сравнить чувствительность рецепторов ГАМКа пирамидальных нейронов с аналогичными рецепторами других клеток по восприимчивости к ГАМК и ионам лантана

Улучшения Лантан легирующая добавка к алюминиевым, магнивыем, никелевым, кобальтовым сплавам, компонент миш-металла, применяемого для улучшения свойств коррозионностойкой, быстрорежущей и жаропрочной стали. Оксид лантана используют для получения оптического стекла.

Автор неизвестен

Лантан (Lanthanum , La) химический элемент под номером 57 в таблице Менделеева.

Особое место среди химических элементов занимает это "семейство", связанное между собой исключительным сходством свойств. Их устаревшее название - редкоземельные элементы (РЗЭ). Интерес к ним значительно увеличился после того, как были пущены первые атомные реакторы, при работе которых в качестве побочных продуктов образуются эти элементы.

От пытливых химиков этот элемент очень долго скрывался, за что и получил название лантан ("лантано" по-гречески "скрываюсь", "таюсь"). Он был открыт шведским химиком Мозандером в 1839 г. Более сотни лет лантан представлял собой труднодоступный элемент не только для промышленности, но и для химической лаборатории. В чистом виде лантан (и его соединения) был получен лишь после того, как в практику лабораторий и промышленных предприятий прочно вошел так называемый хроматографический анализ, разработанный русским ученым М. С. Цветом в 1903 г.

Сущность этого метода в самых общих чертах состоит в следующем. Через трубку, наполненную неокрашенным порошкообразным или мелкозернистым веществом, обладающим способностью удерживать (адсорбировать) на своей поверхности частицы других веществ, пропускается испытуемый раствор.

Вещества, входящие в смесь, в зависимости от степени их адсорбции на поверхности поглотителя (адсорбента) будут располагаться на разных уровнях его высоты в трубке (колонке). Если раствор состоит из смеси окрашенных веществ (с такими растворами работал в свое время М. С. Цвет), то они, благодаря различной их адсорбируемости, удерживаются в различных частях адсорбента, окрашивая его в соответствующий для данного вещества цвет.

Таким образом, разделяются составные части смеси. Масса адсорбента по всей его длине в трубке в соответствии с окраской удержанного вещества будет иметь различные цвета или различные оттенки одного и того же цвета (в зависимости от окрасок составных частей смеси). Полученная колонка окрашенного адсорбента называется хроматограммой (от греческого "хрома" - краска, цвет и "графо" - пишу). Для выделения составных частей смеси, колонку адсорбента осторожно извлекают из трубки и разделяют по зонам окраски. Состав каждой окрашенной зоны определяется обычными методами химического анализа. Вполне понятно, что анализ не представляет трудностей, когда в каждой зоне присутствует только одно вещество. Однако в большинстве случаев зоны окрашенного адсорбента не настолько резко отличаются друг от друга, чтобы их можно было легко разделить механически. Обычно зоны совмещаются и постепенно переходят одна в другую. В этих случаях трубку, содержащую адсорбент с удержанными на нем веществами, промывают специально подобранным растворителем, который по-разному относится к адсорбированным составным частям смеси. Такой прием извлечения адсорбированного вещества из адсорбента называется элюцией (от латинского "элюцио" - промывание). Элюция позволяет использовать не только различие в адсорбируемости составных частей смеси, но и в их растворимости.

Лантан и его соединения обнаруживают очень большое сходство с целым рядом других весьма похожих на лантан элементов.

Число "родственников" лантана известно. Их - 14. От лантана, как наиболее хорошо изученного, все они объединяются в одну группу, в одну клеточку системы Менделеева под именем семейства лантаноидов.

Большое сходство химических свойств у лантаноидов связано с особым строением электронных оболочек у атомов этих элементов начиная с лантана до лютеция включительно. Это особое строение приводит к тому, что по мере возрастания порядкового номера элемента увеличения радиуса атомов не происходит (лантаноидное сжатие). Это явление и объясняет такое большое химическое сходство всех лантаноидов.

После того как были выделены чистые соли лантана, получение самого лантана уже не представляло особого труда. Например, путем электролиза хлорида лантана получили металлический лантан, который по своему химическому поведению напоминает металл кальций. Лантан по твердости подобен олову (плотность 6,2), температура его плавления составляет всего 915-925°С, но зато удивительно высока температура кипения (4515°С). Как и многие активные металлы, он разлагает воду, хорошо реагирует с кислотами, а при нагревании энергично - с хлором, серой и другими металлоидами, т. е. проявляет свойства типичного металла.

Лантан - металл "самозащищающийся": в сухом воздухе он покрывается тонкой пленкой окисла, которая защищает его от дальнейшего окисления. Но такая "защита" происходит только в сухом воздухе, влага с этой пленкой соединяется и образует сильное основание.

Неоднократно мы упоминали о таком важном металле, как алюминий, и указывали, в частности, на его способность гореть с выделением большого количества тепла. На этой реакции основано много различных процессов. У лантана теплота реакции соединения с кислородом еще больше. Как только научились получать лантан в больших количествах, он стал соперничать с алюминием в металлургии. Для удаления кислорода из жидкой стали в нее часто вводят не алюминий, а лантан. На тонну стали нужен всего один килограмм этого "раскислителя", как в технике называют вещества, освобождающие сталь от кислорода. Таким способом обработаны уже миллионы тонн стали и утверждают, что это отличный метод повышения ее качества.

Лантан получали в смеси с церием - другим членом семейства лантаноидов, приблизительно в соотношении 1:1. Сплавив смесь этих металлов с железом, получили... "кремень", который широко применялся в карманных зажигалках. Конечно, железо-цериево-лантанный "кремень" не имеет ничего общего с природным камнем кремнем - соединением кремния. Такое название было дано сплаву за способность "искрометания" при трении по нему зазубренного стального колесика. Эта способность была использована не только в безобидных зажигалках, но и в артиллерийских снарядах. Снабдив снаряд насадкой из этого "смешанного металла", получили возможность наблюдать снаряд в полете. "Смешанный металл" при полете в воздухе искрит. При этом роль колесика зажигалки играет сам воздух, трущийся о металл.

Соединения лантана используются при изготовлении стекла для лучших объективов фотоаппаратов и специальных защитных очков. В сплаве с магнием лантан используется для изготовления деталей авиационных двигателей.

Любопытно, что своеобразными "залежами" лантана является всем знакомое растение черника, зола которой содержит до 0,17% окиси лантана. Много лантана в золе низкорослых карельских берез.

Лантан, как химический элемент, не удавалось открыть на протяжении 36 лет. В 1803 г. 24-летний шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус исследовал минерал, известный теперь под названием церита. В этом минерале была обнаружена иттриевая земля и ещё одна редкая земля, очень похожая на иттриевую. Её назвали цериевой. В 1826 г. Карл Мозандер исследовал цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, помимо церия, содержится ещё один новый элемент. Доказать сложность цериевой земли Мозандеру удалось лишь в 1839 г. Он сумел выделить новый элемент, когда в его распоряжении оказалось большее количество церита.

Происхождение названия

Новый элемент, обнаруженный в церите и мозандерите, по предложению Берцелиуса назвали лантаном. Оно было дано в честь истории его открытия и происходит от др.-греч. λανθάνω — «скрываюсь», «таюсь».

Нахождение в природе

Подробнее по этой теме см.: Редкоземельные элементы.
Лантан вместе с церием и неодимом относится к наиболее распространенным редкоземельным элементам. Содержание лантана в земной коре порядка 2,9·10−3% по массе, в морской воде — около 2,9·10−6мг/л. Основные промышленные минералы лантана — монацит, бастнезит, апатит и лопарит. В состав этих минералов также входят другие редкие земли.

Получение

Получение лантана связано с разделением исходного сырья на фракции. Лантан концентрируется вместе с церием, празеодимом и неодимом. Сначала из смеси отделяют церий, затем оставшиеся элементы разделяют экстракцией.

Физические свойства

Лантан — блестящий серебристо-белый металл, в чистом состоянии — ковкий и тягучий. Слабо парамагнитен. Кристаллическая структура плотноупакованная типа плотнейшей гексагональной упаковки.

Существует в трёх кристаллических модификациях: α-La с гексагональной решёткой (а=0,3772 нм, с=1,2144 нм, z=4, пространственная группа Р63/ттс), β-La с кубической решёткой типа меди (а=0,5296 нм, z=4, пространственная группа Fm3m), γ-La с кубической объёмноцентрированной решёткой типа α-Fe (а=0,426 нм, z=2, пространственная группа Im3m, устойчив до 920 °C) температуры переходов α↔β 277 °C и β↔γ 861 °C. DH° полиморфных переходов: α:β — 0,36 кДж/моль, β:γ — 3,12 кДж/моль. При переходе из одной модификации в другую меняется плотность лантана: α-La имеет плотность 6,162-6,18 г/см3, β-La — 6,19 г/см3, γ-La — 5,97 г/см3.

Сплавляется с цинком, магнием, кальцием, таллием, оловом, свинцом, никелем, кобальтом, марганцем, ртутью, серебром, алюминием, медью и кадмием. С железом лантан образует пирофорный сплав.