Привет. Сегодня мы поговорим о химическом элементе, в ядре атома которого 57 протонов. Это лантан (La). Если атом этого металла находится в неионизированном состоянии, то вокруг его ядра располагаются 57 электронов.
Лантан — лёгкий редкоземельный элемент, чаще всего получаемый путём переработки редкоземельных минералов монацита и бастнезита.
В природе встречается два изотопа лантана. Один из них стабилен – 139La (99,911 %), второй имеет период полураспада больший, чем возраст Вселенной, около ста миллиардов лет. Это 138La.
Открыл лантан шведский химик Карл Густав Мосандер. Это произошло в 1839 году в ходе экспериментов с неочищенным образцом нитрата церия.
Как и большинство редкоземельных элементов, лантан используется в небольших количествах для изменения ключевых свойств других материалов. Оксид лантана добавляется в стекло для придания ему повышенной устойчивости к щелочам, прочности, высокого показателя преломления и низкой дисперсии, а также может использоваться для изготовления поглощающего инфракрасное излучение стекла.
Лантан также является важным компонентом стекла ZBLAN, которое демонстрирует превосходную пропускаемость инфракрасного света и используется в волоконно-оптических системах связи. Такие стекла используются также для изготовления специализированных оптических приборов, таких как линзы телескопов.
Керамические материалы, легированные лантаном, используются как аноды, так и катоды в твердооксидных топливных элементах. Добавление небольших количеств лантана в сталь улучшает её ковкость, пластичность и ударопрочность, а добавление лантана в молибден снижает его твёрдость и чувствительность к колебаниям температуры.
Многие редкоземельные соединения обладают способностью производить свет, поглощая энергию из внешнего источника. Первое коммерческое применение лантана использовало это свойство для производства сеток газовых фонарей. Однако, к сожалению, эти сетки давали зеленоватый свет и не были очень успешными.
Их создатель Карл Ауэр фон Вельсбах добился большего успеха с сеткой, содержащей церий, но это случилось несколько лет спустя.
Лантан также является компонентом так называемого «мишметалла», сплава с такими элементами, как кремний.
Сегодня такие соединения, как фторид лантана, используются при изготовлении люминесцентных ламп, а сцинтилляторы из бромида и хлорида лантана, легированные церием, служат детекторами, производя свет при поглощении ионизирующего излучения.
Уникальные свойства лантана используются и в других различных областях. Многие соединения лантана могут, например, испускать электроны при обработке теплом в ходе процесса, называемого термоэлектронной эмиссией.
Кристаллы борида лантана используются в качестве таких источников для изготовления электронных микроскопов и ионных двигателей, используемых в космических аппаратах.
Термоэлектронная эмиссия также используется в дуговых угольных лампах, в которых соединения лантана иногда являются компонентами одного из электродов.
Лантан также связывает фосфаты в растворах. Некоторые приборы для очистки воды используют это свойство для удаления свободных фосфатов, которыми питаются водоросли. Карбонат лантана используется для поглощения избыточного содержания фосфата в крови людей, находящихся в терминальной стадии почечной недостаточности.
Катализаторы на основе лантана широко используются для очистки нефти и для производства топлива.
Сплавы лантана часто используются при производстве отрицательного электрода (анода) никель-металл-гидридных (NiMH) аккумуляторов. Это перезаряжаемые батареи с очень высокой ёмкостью.
Многие лантансодержащие тонкопленочные составы были исследованы в поисках диэлектриков затвора с высоким значением k для использования в интегральных схемах. Диэлектрики затвора из диоксида кремния использовались в течение десятилетий, но промышленность достигла предела тонкости для кремниевых слоёв, которые могут служить эффективным затвором, и разработка альтернативных материалов теоретически может позволить дальнейшую миниатюризацию микроэлектроники.
В России ежегодно добывается около 670 тонн лантана.
Цена оксида металла на мировых рынках – около 2 долларов США за килограмм.
Всем добра.