Сторінка
1

Лантан

Зміст

1. Вступ 3

2. Історичні відомості 4

3. Аналітичне визначення Лантану та лантанідів 7

4. Знаходження в природі 11

5. Одержання 16

6. Властивості простої речовини 17

7. Сполуки Лантану 21

Оксид Лантану 23

Гідроксид Лантану La(OH)3 25

Сполуки Лантану з іншими елементами та солі 26

8.Застосування металу та його сполук 31

9.Висновки 33

10.Список використаної літератури 34

1.Вступ

«Засновник родини близнюків»

В числі хімічних елементів періодичної системи є дуже схожі між собою елементи, які по праву можна вважати родиною «близнюків», особливою підгрупою менделєєвської таблиці.

Виключна схожість властивостей між близнюками, їх багаточисельність, спільне знаходження в одних і тих самих мінералах, порушували неймовірні труднощі у пошуках і розділенні цих елементів, потребували від дослідників чималої кількості сил, часу і праці.

Лише в останні десятиліття рівень науки і техніки досяг того рівня, при якому людство змогло поставити собі на службу індивідуальні якості кожного (чи майже кожного) з лантаноїдів, хоча, як і колись, одним із найбільш масових і дешевих рідкісноземельних продуктів залишається мишметал - "природний сплав" лантану і лантаноїдів .

Володіючи досить високою хімічною активністю, лантан є хорошим розкислювачем і десульфатором, майже як і лужні метали. Тож невипадково, що високий ефект від впровадження лантану і лантаноїдів у сталеварінні дає вченим право вважати застосування рідкісноземельних елементів одним найвизначніших досягнень XX століття.

Широкі перспективи відкриваються із введенням лантану (у сумішах із іншими лантаноїдами) у практику металотермії для одержання високоочищених тугоплавких металів. У цій області лантан разом із церієм є більш ефективними, ніж алюміній і навіть магній.

Лантан знаходить собі використання і утомні енергетиці, зокрема, розплавлений лантан використовується для екстракції плутонію з рідкого урану. Метою даної роботи є дослідити характерні особливості будови та поведінки у хімічних реакціях чистого металу та сполук Лантану, визначити основні методи добування та перспективні шляхи застосування елементу №57.

2.Історичні відомості

Історія родини близнюків, взявши свій початок у 80-х роках вісімнадцятого століття у покинутому кар’єрі поблизу шведського містечка Іттербі, сповнена гострою боротьбою точок зору видатних дослідників, що приносила то радість відкриття прекрасних істин, то гіркоту поразок і відвертих помилок.

Родина близнюків відома під назвою лантаноїдів. Досить нещодавно їх називали рідкісноземельними елементами. Уже сама назва «рідкісні землі» свідчила про те, що історія їх вивчення почалась досить давно. Адже відомо, що «землями» ще середньовічні алхіміки називали речовини, які відрізнялися одна від іншої деякими властивостями, у той же час характеризуючись наявністю багатьох спільних властивостей. Однією з найважливіших таких властивостей було те, що «землі» не плавились і не змінювали свого зовнішнього вигляду при нагріванні, не «закипали» при взаємодії з кислотами і майже не розчинялись у воді.

Оксиди перших близнюків, відкритих наприкінці XVII- поч.XIX ст., догоджаючи середньовічному поняттю про «землі», відрізнялися, однак від усіх відомих на той час «земель» тим, що мінерали, в яких вони вперше були виявлені, були самі по собі досить рідкісними. Тому, на відміну від простих «земель» вони одержали назву «рідкісні землі». Труднощі розділення рідкісних земель призводили до великих складнощів отримання елементів, які входили до їх складу, у чистому вигляді[1] .

В 1787 році лейтенант шведської армії Карл Арреніус вирішив провести літню відпустку у містечку Іттербі, розміщеному на одному з численних острівців поблизу столиці Швеції, Стокгольма. Вибір був здійснений невипадково: палкий прихильник мінералології, Арреніус знав, що у околицях Іттербі є старий, давно покинутий кар’єр – він і манив молодого офіцера, що сподівався поповнити свою колекцію мінералів новими зразками.Щодня Арреніус ретельно обстежував усе нові і нові ділянки кар'єру, але вихвалятись йому довгий час не було чим. І от, нарешті, прийшов успіх: знайдений чорний важкий камінь, схожий на кам'яне вугілля. Така знахідка вже чогось вартувала. Радості Арреніуса не було меж, але чи міг він тоді припустити, що цей непоказний на вид мінерал зіграє величезну роль в історії неорганічної хімії, а заразом впише в неї ім'я свого першовідкривача? Відпустка дійшла кінця. Повернувшись додому, Арреніус склав опис минерала, дав йому не довго думаючи назву "іттербіт" (на честь містечка, де той був знайдений) і знову взявся за військову службу.Час від часу він продовжував займатися мінералогічними пошуками, але зоряна година його уже минула. У 1794 році іттербітом зацікавився фінський хімік Юхан Гадолін,професор університету в Або (нині Турку). І для нього чорний камінь з-під Іттербі виявився щасливим, багато в чому визначивши напрямок подальшої наукової діяльності цього великого вченого (у 1811 році він був обраний членом-корреспондентом Петербурзької академії наук). Гадолін піддав мінерал хімічному аналізу і знайшов у ньому, поряд з окислами заліза, кальцію, магнію і кремнію досить велику кількість (38 %) невідомої домішки, що нагадувала почасти окис алюмінію, почасти окис кальцію. Учений дійшов висновку, що ним відкритий окис нового хімічного елементу, чи, як тоді було прийнято говорити, нова "земля" (так колись називали тугоплавкі, нерозчинні у воді окисли деяких елементів).

Три роки потому дослідженнями іттербіту зайнявся шведський хімік Андрес Екеберг, професор Упсальского університету. Він підтвердив висновки свого фінського колеги з тією лише різницею, що, на його думку, на частку нової речовини доводилося не 38, а 55,5%. Екеберг запропонував назвати невідому землю іттрієвою, а іттербіт перейменувати в гадолініт на знак поваги до великих наукових досягнень Гадоліна - першого дослідника цього мінералу. Інтерес учених до іттрієвой землі ріс як на дріжджах. Багаточисельні дослідження, проведені в різних країнах, підтверджували присутність в гадолініті нового елементу (щоправда, кількісні характеристики, як правило, виявлялися різними). Але нікому з хіміків, що досліджували уздовж і впоперек іттрієву землю, почасти не спадало на думку, що в ній ховається не один, а відразу декілька незнайомців – оксидів невідомих науці елементів. Такою ж складною за складом виявилася церієва земля, відкрита в 1803році. Як з'ясувалося пізніше, у цих двох речовинах "проживали" майже всі елементи, що розташовуються сьогодні в таблиці Менделєєва під номерами 57-71 і називаються лантаноїдами, а разом зі своїми найближчими "родичами" Скандієм (№ 21) і Іттрієм (№ 39) утворять родину рідкісноземельних металів. Але для того, щоб розділити ці землі на складові частини і відкрити усі елементи, що входять до їхнього складу вченим знадобилось ціле століття. Початок XІ століття ознаменувався появою на світ великої кількості нових елементів. В ці роки були відкриті Паладій і Родій, Осмій і Іридій, Калій і Натрій, Барій і Стронцій, Кальцій і Магній, Літій і Кадмій. Ці і інші"немовлята" прикували до себе увагу хіміків, а інтерес до іттрієвої і церієвої земель помітно упав. Мабуть, лише знаменитий шведський хімік Йенс Якоб Берцеліус і його учні не втрачали з поля зору рідкісні землі. У 1818 році один з помічників Берцеліуса, Шерер, знайшов, що при нагріванні іттрієвої землі в закритій склянці безбарвного порошку раптом здобував дивну жовтизну, що зникала лише після того, як процес повторювався у відновленій атмосфері. Це наштовхнуло Шерера на думку, що у вихідному препараті, поряд з окисом іттрію,міститься невідомий окис - він і наводив жовтий "грим" на іттрієву землю. Подібні думки дехто висловлював і раніше, але далі припущень справа не заходила. Шерер теж не зумів експериментально підтвердити свою ідею. Пройшло кілька років, і в біографії іттрію з'явився новий запис: 1828рік - німецький учений Фрідріх Велер (до речі сказати, теж учень Берцеліуса) вперше одержав металічний Іттрій. І хоча метал був сильно забруднений домішками, ця подія розцінювалася як значний успіх Велера, оскільки виділення будь-якого рідкісноземельного елемента із химічних сполук - донині було надзвичайно трудомісткою і складною задачею. Наступну сторінку в історію Іттрію (а точніше, в історію усіх рідкісноземельних елементів, тому що їхні долі найтіснішим чином переплелися) вписав ще один учень Берцеліуса - талановитий шведський хімік Карл Мосандер. Ще в 1826 році він всерйоз захопився дослідженнями церієвої землі і незабаром зробив висновок про те, що в ній, як і в ітрієвій, може міститися інший, ще невідомий окис. Однак Мосандер не був прихильником швидких категоричних тверджень, а виділити нову землю він тоді не зумів. На якийсь час інші справи відлучили його від вивчення оксидів церію, і лише наприкінці 30-х років стрілка компаса наукових інтересів ученого знову повернулася у бік рідкісноземельного "полюса". Спочатку він повторив свої досліди з церієвою землею і тепер уже зумів довести, що в ній ховається окис іншого елемента У той же час не відомий нікому студент Аксель Ердман, аналізуючи мінерал, знайдений у Норвегії, виділяє з нього церієву землю і ще один досі невідомий елемент, назвавши його Мосандрит на честь Мосандера [1]. Коли в розпорядженні Мосандера ж виявилася більша кількість цериту, він зумів і виділити нову землю, що містить елемент, властивості якого помітно відрізнялися від властивостей церію. Новий елемент був названий за пропозицією Берцеліуса Лантаном (лат. Lanthanum) (від грецьк. lanthánõ - ховатися, забуватися. Через три роки Мосандер виділив з лантанової землі ще одну землю, елемент якої він назвав Дидимом. Однак пізніше було доведено, що Дидим був лише сумішшю декількох елементів – названих згодом Неодим та Празеодим. Лантан дійсно довго(майже 36 років!!!) ховався під прикриттям церію, але зате згодом він не тільки гостинно дав притулок у своєму "будинку" усім рідкісноземельним родичам, але і дав їм право іменуватися лантаноїдами. Крім окису лантану, Мосандер знайшов у церієвій землі ще одну землю; в подальшому з'ясувалося, що і вона мала складний склад, і з неї врешті удалося виділити трохи рідкісноземельних елементів [2] . У перший період дослідження рідкісних земель (кінець XVІІІ - початок XІ в.) назви рідкісних земель і їхніх мінералів були дуже заплутаними. Так, мінерал, знайдений в околицях містечка Іттербі і названий іттербіт, після дослідження його Гадоліним був перейменований у Гадолініт. Екеберг, повторивши дослідження Гадоліна й очистивши виділену з гадолініту землю, дав їй назву Ітрію. Подібна ж рідкісна земля була виявлена Клапротом і незалежно від нього Берцеліусом і Гізінгером у мінералі цериті. Клапрот назвав нову землю охроїтовою землею, а Берцеліус - окисом церію. Таким чином, землі іттрію і церію не розрізнялися одна від одної доти , поки Берцеліус разом з Ганом не встановили різницю між ними, давши одній з них назву Іттрію, а іншій Церію. Обидві землі піддалися надалі ретельним дослідженням багатьох учених [3] .3.Аналітичне визначення Лантану та лантанідів