Периодическая система элементов Менделеева - Лантан

La 57

Лантан
to кип. (oС) 3450 Степ.окис. +3
138,9055 to плав.(oС) 920 Плотность 61620
5d16s2 ОЭО 1,08 в зем. коре 0,0029 %

Самое знаменательное в элементе № 57, непременно, то, что он возглавляет шеренгу из 14-ти лантаноидов — частей с очень схожими качествами. Лантан и Периодическая система элементов Менделеева - Лантан лантаноиды — всегда вкупе: в минералах, в нашем представлении, в металле. На Глобальной выставке в Париже в 1900 году были в первый раз продемонстрированы эталоны неких незапятнанных, как числилось, лантаноидов. Но можно не колебаться Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, что в каждом образце, независимо от ярлычка, присутствовали и лантан, и церий, и неодим с празеодимом, и самые редчайшие из лантаноидов — тулий, гольмий, лютеций. Самые редчайшие, если не считать «вымершего» и Периодическая система элементов Менделеева - Лантан воссозданного в ядерных реакциях элемента № 61 — прометия. Вобщем, будь у прометия постоянные изотопы, он тоже находился бы в любом образчике хоть какого редкоземельного элемента.

Только в последние десятилетия уровень науки и техники достигнул того уровня Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, при котором население земли сумело поставить для себя на службу личные свойства каждого (либо практически каждого) из лантаноидов, хотя, как и до этого, одним из самых массовых и дешевеньких редкоземельных товаров остается Периодическая система элементов Менделеева - Лантан мишметалл — «природный сплав» лантана и лантаноидов... Потому было бы разумно предназначить только половину этого рассказа конкретно элементу № 57, а другую половину — редкоземельной «команде» в целом. Очевидно, любой из лантаноидов — как хим индивид — заслуживает Периодическая система элементов Менделеева - Лантан самостоятельного рассказа; тут же — об их «предводителе» и об общем для всех их.

Лантан без лантаноидов

Как ни обидно сознавать, герой нашего рассказа — личность полностью неиндивидуальная. Это металл, обычный по внешнему облику (серебристо Периодическая система элементов Менделеева - Лантан-белый, покрытый серой окисной пленкой) и по физическим свойствам (температура плавления — 920, кипенир — 3469° С; по прочности, твердости, электропроводности и иным чертам металл лантан всегда оказывается посреди таблиц). Зауряден лантан и по хим свойствам. В Периодическая система элементов Менделеева - Лантан сухом воздухе он не меняется — окисная пленка накрепко защищает от окисления в массе. Но если воздух мокр (а в обыденных земных критериях он мокр практически всегда), железный лантан равномерно окисляется до Периодическая система элементов Менделеева - Лантан гидроокиси. Lа(ОН)3 — основание средней силы, что опять-таки типично для металла-«середнячка».

Что еще можно сказать о хим свойствах лантана? В кислороде при нагревании до 450° С он сгорает броским Периодическая система элементов Менделеева - Лантан пламенем (при всем этом выделяется достаточно много тепла). Если же прокаливать его в атмосфере азота, появляется темный нитрид. В хлоре лантан зажигается при комнатной температуре, а с бромом и йодом реагирует только при нагревании. Отлично Периодическая система элементов Менделеева - Лантан растворяется в минеральных кислотах, с смесями щелочей не реагирует. Во всех соединениях лантан проявляет валентность 3+. Словом, металл как металл — и по физическим свойствам, и по хим.

Мир химии.

Единственная, пожалуй, отличительная «черта Периодическая система элементов Менделеева - Лантан лантана — нрав его взаимодействия с водородом. Реакция меж ними начинается уже при комнатной температуре и идет с выделением тепла. Образуются гидриды переменного состава, так как сразу лантан поглощает водород — тем лучше Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, чем выше температура. Так же ведут взаимодействие с водородом и лантаноиды. Какой-то из них — церий — даже употребляют как газопоглотитель в электровакуумной индустрии и в металлургии.

Тут мы подошли к одной из Периодическая система элементов Менделеева - Лантан принципиальных 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 собственному наиблежайшему Периодическая система элементов Менделеева - Лантан аналогу — первому из лантаноидов. «Родоначальник» и — вечно 2-ой, таково положение лантана в его семействе. И, когда редкоземельные элементы по совокупы параметров стали разделять на две подгруппы, лантан был отнесен в подгруппу Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, заглавие 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.

В 1803 году 24-летний шведский химик Периодическая система элементов Менделеева - Лантан Йене Якоб Берцелиус вкупе со своим учителем Хизингером изучил минерал, узнаваемый сейчас под заглавием церита. В этом минерале была найдена открытая Гадолином в 1794 году иттриевая земля и еще одна редчайшая земля, очень схожая на Периодическая система элементов Менделеева - Лантан иттриевую. Ее окрестили цериевой. Практически сразу с Берцелиусом цериевую землю открыл известный германский химик Мартин Клапрот.

К работе с этим веществом Берцелиус возвратился через много лет, будучи уже именитым ученым. В Периодическая система элементов Менделеева - Лантан 1826 году Карл Мозандер — ученик, помощник и один из близких друзей Берцелиуса — изучил цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, кроме церия, Содержится очередной, а может быть и не один, новый Периодическая система элементов Менделеева - Лантан элемент. Но, чтоб проверить это предположение, необходимо было много церита. Обосновать сложность цериевой земли Мозандеру удалось только в 1839 году.

Любопытно, что годом ранее неведомый посреди химиков студент Эрдманн отыскал в Норвегии новый Периодическая система элементов Менделеева - Лантан минерал и именовал его в честь собственного учителя Мозандера — мозан-деритом. Из этого минерала также были выделены две редчайшие земли — цериевая и новенькая.

Новый элемент, обнаруженный в церите и мозандерите Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, по предложению Берцелиуса окрестили лантаном.

Заглавие с намеком: оно происходит от греческого ????????? — прятаться, забываться. Лантан, находящийся в церите, удачно прятался от химиков в течение 36 лет!

Длительное время считали, что лантан двухвалентен, что Периодическая система элементов Менделеева - Лантан он — аналог кальция и других щелочноземельных металлов, а его атомный вес равен 90—94. В корректности этих цифр не сомневались до 1869 года. Менделеев же увидел, что во II группе повторяющейся системы редкоземельным элементам нет места Периодическая система элементов Менделеева - Лантан и поставил их в III группу, приписав лантану атомный вес 138—139. Но правомерность такового перемещения еще было надо обосновать. Менделеев предпринял исследование теплоемкости лантана. Приобретенная им величина пряма указывала на то, что этот элемент должен Периодическая система элементов Менделеева - Лантан быть трехвалентным...

Железный лантан, очевидно, далековато не незапятнанный, в первый раз был получен Мозандером при нагревании хлористого лантана с калием.

В наше время в промышленных масштабах получают лантан чистотой более Периодическая система элементов Менделеева - Лантан 99%. Проследим, как это делается;

но до этого познакомимся с главными минералами лантана и первыми стадиями сложнейшего процесса разделения редкоземельных частей.

Уже упоминалось, что в минералах лантан и лантаноиды постоянно сопутствуют друг дружке Периодическая система элементов Менделеева - Лантан. Есть минералы селективные, в каких толика того либо другого редкоземельного элемента больше, чем обычно. Но нет минералов чисто лантановых либо чисто цериевых, не говоря уже о других лантаноидах. Примером селективного лантанового минерала может Периодическая система элементов Менделеева - Лантан служить давидит, в каком до 8,3% La2О3 и только 1,3% окиси церия. Но получают лантан в большей степени из монацита и бастнезита, как, вобщем, и церий, и все другие элементы цериевой Периодическая система элементов Менделеева - Лантан подгруппы.

Монацит — тяжкий блестящий минерал обычно желто-бурый, но время от времени и других цветов, так как всепостоянством состава он не отличается. Поточнее всего его состав обрисовывает такая странноватая формула: (РЗЭ)РO4. Она значит Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, что монацит — фосфат редкоземельных частей (РЗЭ). Обычно в монаците 50—68% окислов РЗЭ и 22—31,5% P2O5. А еще в нем до 7% двуокиси циркония, 10% (в среднем) двуокиси тория и 0,l—0,3% урана. Эти числа Периодическая система элементов Менделеева - Лантан со всей очевидностью демонстрируют, почему в наше время тесновато переплелись пути редкоземельной и атомной индустрии.

Смешанный металл редчайших земель — мишметалл — и смесь их окислов начали использовать в конце прошедшего века, а сначала Периодическая система элементов Менделеева - Лантан сегодняшнего в связи с ними был продемонстрирован выдающийся эталон интернационального воровства. Германские суда, доставлявшие грузы в Бразилию, собираясь в оборотный путь, заполняли трюмы песком с пляжей Атлантического побережья этой страны, при этом Периодическая система элементов Менделеева - Лантан из определенных мест. Капитаны заявляли, что песок — это просто балласт, нужный для большей стойкости судна. В реальности же они, выполняя заказы германских промышленников, воровали ценное минеральное сырье — прибрежные пески штата Эспириту-Санту богаты монацитом Периодическая система элементов Менделеева - Лантан...

Монацитовые россыпи всераспространены по берегам рек, озер и морей на всех материках. Сначала века (данные за 1909 год) 92% мировой добычи редкоземельного сырья и сначала монацита приходилось на долю Бразилии. Спустя 10 лет Периодическая система элементов Менделеева - Лантан центр масс переместился на тыщи км к востоку (либо к западу, глядя как считать) — в Индию. После 1950 года в связи с развитием атомной индустрии гегемоном посреди капиталистических государств в добыче и переработке Периодическая система элементов Менделеева - Лантан редкоземельного сырья стали Соединенные Штаты.

Очевидно, нашей стране и другим странам социалистического содружества пришлось развивать свою редкоземельную индустрия, изыскивать свои сырьевые ресурсы.

Проследим же в общих чертах путь от монацйтового песка до лантана Периодическая система элементов Менделеева - Лантан.

Хотя песок и именуют монацитовым, монацита в нем мало — толики процента. Например, в узнаваемых монацитовых россыпях Айдахо (США) тонна песка содержит только 330 г монацита. Потому сначала получают монацитовый концентрат.

1-ая стадия концентрирования происходит Периодическая система элементов Менделеева - Лантан уже на драге. Плотность монацита 4,9—5,3, а обыденного песка — в среднем 2,7 г/см3. При таковой разнице в весе гравитационное разделение не представляет особенного труда. Но не считая монацита в тех же песках есть Периодическая система элементов Менделеева - Лантан другие томные минералы. Потому, чтоб получить монацитовый концентрат чистотой 92—96%, используют комплекс гравитационных, магнитных и электростатических способов обогащения. В итоге попутно получают ильменитовый, рутиловый, цирконовый и другие ценные концентраты.

Как и всякий минерал, монацит Периодическая система элементов Менделеева - Лантан нужно «вскрыть». В большинстве случаев монацитовый концентрат обрабатывают для этого концентрированной серной кислотой. Образующиеся сульфаты редкоземельных частей и тория выщелачивают обыкновенной водой. После того как они перейдут в раствор Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, в осадке остаются кремнезем и не отделившаяся на прошлых стадиях часть циркона.

На последующей стадии разделения извлекают короткоживущий мезоторий (радий-228), а потом и сам торий — время от времени совместно с церием, время Периодическая система элементов Менделеева - Лантан от времени раздельно. Отделение церия от лантана и консистенции лантаноидов не в особенности трудно:

в отличие от их, он способен проявлять валентность 4+ и в виде гидроокиси Се(ОН)4 перебегать в осадок, тогда как Периодическая система элементов Менделеева - Лантан его трехвалентные аналоги остаются в растворе. Отметим только, что операция отделения церия, как, вобщем, и прошлые, проводится неоднократно — чтоб как можно полнее «выжать» дорогой редкоземельный концентрат.

После того как выделен церий, в Периодическая система элементов Менделеева - Лантан растворе больше всего лантана (в виде нитрата La(NO3)3, потому что на одной из промежных стадий серная кислота была заменена азотной, чтоб облегчить предстоящее разделение). Из этого раствора и получают лантан, добавляя Периодическая система элементов Менделеева - Лантан аммиак, нитраты аммония и кадмия. В присутствии Cd(NO3)2 a разделение более много. При помощи этих веществ все лантаноиды перебегают в осадок, в фильтрате же остаются только кадмий и лантан. Кадмий осаждают сероводородом Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, отделяют осадок, а раствор нитрата лантана еще пару раз очищают дробной кристаллизацией от примесей лантаноидов.

В конечном счете обычно получают хлорид лантана LаС13. Электролиз расплавленного хлорида дает лантан чистотой до Периодическая система элементов Менделеева - Лантан 99,5%. Еще больше незапятнанный лантан (99,79% и выше) получают кальцйетермическим методом. Такая традиционная обычная разработка.

Как лицезреем, получение простого лантана — дело сложное.

Разделение лантаноидов — от празеодима до лютеция — просит еще огромных издержек сил и средств Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, и времени, очевидно. Потому в последние десятилетия химики и технологи многих государств мира стремились сделать новые, более совершенные способы разделения этих частей. Такие способы — экстракционные и ионообменные — были сделаны и внедрены в индустрия Периодическая система элементов Менделеева - Лантан. Уже сначала 60-х годов на, установках, работающих по принципу ионного обмена, достигнули 95%-ного выхода редкоземельных товаров чистотой до 99,9%.

К 1965 году внетнеторговые организации нашей страны могли предложить покупателям все лантаноиды в виде металлов чистотой Периодическая система элементов Менделеева - Лантан выше 99%. Не считая прометия, очевидно, хотя радиоактивные препараты этого элемента — продукты ядерного распада урана — тоже стали полностью доступны.

В каталог «Техснабэкспорта» вошли также около 200 химически незапятнанных и особо незапятнанных Периодическая система элементов Менделеева - Лантан соединений лантана и лантаноидов. Это свидетельство высочайшего уровня развития русской редкоземельной индустрии.

Но вернемся к лантану.

Кратко о применении лантана и его соединений

В качестве легирующего металла незапятнанный лантан практически не используют, используя Периодическая система элементов Менделеева - Лантан для этого более дешевенький и доступный церий либо мишметалл, — легирующее действие лантана и лантаноидов фактически идиентично.

Выше упоминалось, что время от времени лантан из консистенции извлекают способом экстракции, используя разную растворимость неких (в главном всеохватывающих Периодическая система элементов Менделеева - Лантан) соединений редкоземельных частей в органических растворителях. Но бывает, что в качестве экстрагента употребляют сам элемент № 57. Расплавленным лантаном экстрагируют плутоний из водянистого урана. Тут еще одна точка соприкосновения атомной и Периодическая система элементов Менделеева - Лантан редкоземельной индустрии.

Намного обширнее употребляют окись лантана La2О3. Этот белоснежный бесформенный порошок, нерастворимый в воде, но растворимый в кислотах, стал принципиальным компонентом оптических стекол. Фотообъективы известной конторы «Кодак» содержат от 20 до 40% La2O Периодическая система элементов Менделеева - Лантан3. Благодаря добавкам лантана удалось уменьшить размеры объектива при той же светосиле, намного сделать лучше качество цветной съемки. Понятно, что во время 2-ой мировой войны лантановые стекла применяли в полевых оптических устройствах. В Периодическая система элементов Менделеева - Лантан ближайшее время лантановое стекло идет также на изготовка лабораторной посуды. Окись лантана присваивает стеклу не только лишь ценные оптические характеристики да и огромную термостойкость и кислотоупорность

Вот, пожалуй, все главное, что можно Периодическая система элементов Менделеева - Лантан поведать о ланнтане без лантаноидов, хотя от принципа «без» кое де нельзя было не отойти.

Лантан и его команда

Сопоставление лантана и лантаноидов со спортивной командой, может быть, кому-то покажется выдуманным. Но это сопоставление Периодическая система элементов Менделеева - Лантан никак не крамольнее таких узнаваемых определений, как «семейство лантаноидов» либо «химические близнецы». Судите сами: у лантана и его команды единая форма (серебристо-белого цвета) и, как у хоккеистов, у всех есть Периодическая система элементов Менделеева - Лантан защитная амуниция (из окисных пленок). Всем им природой отпущено приблизительно поровну (сходство максимально велико), но, как и в спорте, в силу различных обстоятельств «способности» реализуются в не схожей мере: одни «играют» лучше, другие Периодическая система элементов Менделеева - Лантан ужаснее... И естественно, у каждого члена этой команды свои любимые «финты» и «приемы» — ферромагнитность гадолиния, к примеру.

И по хим свойствам лантаноиды все-же не близнецы — по другому не Периодическая система элементов Менделеева - Лантан удалось бы их поделить. Как в неплохой спортивной команде, они едины в основном и персональны в частностях. Что все-таки касается числа участников, то в различных играх различное число игроков, 14 — в границах нормы...

Правда Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, было время, когда в эту «команду» рекомендовали практически полсотни кандидатов. Число открываемых лантаноподобных частей росло с трагической быстротой. В составленном доктором Н. А. Фигуровским перечне неверно открытых частей больше всего лжелантаноидов Периодическая система элементов Менделеева - Лантан. Ошибок не избежали даже большие ученые —Мозандер, Лекок де Буабодран, Ауэр фон Вельсбах, Крукс, Урбен.

Непериодичность параметров лантана и его команды, выпадающей из серьезной последовательности повторяющейся системы, доставляла проблемы Менделееву. Но Периодическая система элементов Менделеева - Лантан с течением времени все разрешилось. Вынести лантаноиды за границы основной части таблицы первым предложил доктор Пражского института Богуслав Францевич Браунер.

«Надо быть таким знатоком «редких земель», каковой Б. Ф. Браунер, чтоб разобраться Периодическая система элементов Менделеева - Лантан в этом сложном, тяжелом и еще чуть ли сколько-нибудь законченном предмете, в каком проверка затруднена не только лишь своеобразностью и сходственностью многих исходных отношений, да и трудностями в получении самого природного Периодическая система элементов Менделеева - Лантан материала», — писал Менделеев в 1902 году.

«Что касается систематики частей редчайших земель и их места в повторяющейся системе, то в текущее время можно с уверенностью считать, что скандий, иттрий и лантан стоят в четных рядах третьей Периодическая система элементов Менделеева - Лантан группы, как это следует из их атомных весов и объема их окисей... Остальные элементы редчайших земель образуют, возможно, междупериодическую группу либо узел в системе, где они следуют вереницей по величине атомных весов Периодическая система элементов Менделеева - Лантан». Это слова Браунера из статьи «Элементы редчайших земель», написанной для предпоследнего (1903 год) прижизненного издания менделеевских «Основ химии».

Распутать «узел в системе» совсем удалось только после того, как в базу менделеевской таблицы был Периодическая система элементов Менделеева - Лантан положен новый, на физическом уровне более четкий аспект — заряд атомного ядра. Тогда стало ясно, что меж лантаном и танталом могут поместиться всего 15 частей

при этом последний должен быть аналогом циркония. Этот Периодическая система элементов Менделеева - Лантан элемент — гафний — был открыт Костером и Хевеши в 1923 году. Последний (по атомным номерам) лантаноид, лютеций, был найден ранее —в 1907 году.

Предпосылки общности параметров лантана и лантаноидов естественно находить в строении электрических оболочек их Периодическая система элементов Менделеева - Лантан атомов.

По законам квантовой механики электроны могут крутиться вокруг ядер не по хоть каким орбитам. Они вроде бы распределяются по слоям — оболочкам. Емкость этих оболочек, наибольшее число электронов в их, определяется Периодическая система элементов Менделеева - Лантан формулой: nе=2N2, где ne — число электронов, а N — номер оболочки, считая от ядра. Отсюда cледует, что на первой оболочке может быть всего два электрона, на 2-ой — восемь, на третьей —«восемнадцать, на Периодическая система элементов Менделеева - Лантан четвертой — 30 два и т.д..

Уже в четвертом периоде таблицы Менделеева, начиная со скандия, «очередные» электроны попадают не в внешний 4-ый слой, а в предшествующий. Вот поэтому у частей с атомными номерами Периодическая система элементов Менделеева - Лантан от 12 до 30 разница в свойствах не такая резкая, как у более легких частей. Схожая же картина наблюдается в 5-ом периоде. И тут, начиная с иттрия, новые электроны заполняют не пятую, а предпоследнюю Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, четвертую оболочку — появляется очередной ряд так именуемых переходных металлов.

Перенеся эту аналогию на 6-ой период, было бы разумно представить, что, начиная с лантана (он аналог скандия и иттрия), и тут будет Периодическая система элементов Менделеева - Лантан происходить то же самое. Электроны, но, не считаясь с нашей логикой, заполняют тут не предпоследнюю, а третью снаружи оболочку, благо на ней есть вакансии. Согласно формуле n„=2N2, на этой оболочке — четвертой Периодическая система элементов Менделеева - Лантан от ядра — может быть 32 электрона. Сюда, за редчайшим исключением, и попадают «новые» электроны очередных лантаноидов. А так как хим характеристики элемента определяются сначала строением внешних электрических оболочек, характеристики лантаноидов оказываются еще больше Периодическая система элементов Менделеева - Лантан близкими, чем характеристики переходных металлов.

Как и положено элементам III группы, лантаноиды обычно трехвалентны. Но некие из их могут проявлять и другую валентность: церий, празеодим и тербий — 4+; самарий, европий и иттербий — 2+.

Аномальные валентности лантаноидов Периодическая система элементов Менделеева - Лантан изучил и растолковал германский химик Вильгельм Клемм. По рентгеновским диапазонам он обусловил главные характеристики их кристаллов и атомные объемы. На кривой атомных объемов очевидно выражены максимумы (европий, иттербий) и наименее резко — минимумы Периодическая система элементов Менделеева - Лантан (церий, тербий). Празеодим и самарий тоже выпадают, хотя и не так очень, из ряда, определяемого плавненько ниспадающей кривой. Потому 1-ый «тяготеет» к малообъемным церию и тербию, а 2-ой— к большим европию Периодическая система элементов Менделеева - Лантан и иттербию. Элементы с большенными атомными объемами крепче задерживают электроны, и поэтому бывают только трех- либо даже двухвалентными. В «малообъемных» атомах, напротив, один из «внутренних» электронов заключен в оболочке недостаточно крепко Периодическая система элементов Менделеева - Лантан — поэтому атомы церия, празеодима и тербия могут быть четырехвалентными.

В работах Клемма дано и физическое обоснование издавна сложившегося разделения редкоземельных частей на две подгруппы — цериевую и иттриевую. В первую входят лаптан Периодическая система элементов Менделеева - Лантан и лантаноиды от церия до гадолиния, во вторую — иттрий и лантаноиды от тербия до лютеция. Отличие меж элементами 2-ух этих групп — направление спинов у электронов, заполняющих главную для лантаноидов четвертую оболочку.

Спины Периодическая система элементов Менделеева - Лантан — собственные моменты количества движения электронов — у первых имеют один и тот же символ; у вторых же половина электронов имеет спины 1-го знака, а половина — другого.

Но хватит об аномалиях, объяснимых только с Периодическая система элементов Менделеева - Лантан помощьк квантовой механики, — вернемся к закономерностям

Когда идет речь о лантаноидах, закономерности тоже иногда кажутся нелогичными. Пример тому — лантаноидное сжатие.

Лантаноидным сжатием именуют открытое норвежским геохимиком Гольдшмидтом закономерное уменьшение размеров трехвалентного иона редкоземельных частей — от Периодическая система элементов Менделеева - Лантан лантана к лютецию. Казалось бы, все должно быть напротив: в ядре атома церия на один протон больше, чем в ядре атома лантана; ядро празеодима больше, чем ядро церия, и т.д.. Соответственно Периодическая система элементов Менделеева - Лантан вырастает и число электронов, крутящихся вокруг ядра. И если представить атом таким, как его обычно отрисовывают на схемах, — в виде малеханького диска, окруженного вытянутыми орбитами невидимых электронов, орбитами различных размеров, то Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, разумеется, прибыль "электронов должна была бы прирастить размеры атома в целом. Либо, если откинуть внешние электроны, число которых может быть не схожим, такая же закономерность должна наблюдаться в размерах трехвалентных ионов лантана Периодическая система элементов Менделеева - Лантан и его команды.

Настоящее положение вещей иллюстрирует диаграмма лантаноидного сжатия. Радиус трехвалентного иона лантана равен 1,22 А, а того же иона лютеция — всего 0,99 А. Все не по логике, как раз напротив. Но до физического смысла Периодическая система элементов Менделеева - Лантан лантаноидного сжатия докопаться несложно и без квантовой механики, довольно вспомнить главные законы электромагнетизма.

Заряд ядра и число электронов вокруг него вырастают параллельно. Сила притяжения меж разноименными зарядами тоже вырастает: более Периодическая система элементов Менделеева - Лантан тяжелое ядро посильнее притягивает электроны, укорачивает их орбиты. А так как в атомах лантаноидов более насыщены электронами глубинные орбиты, электронное притяжение оказывает еще больше сильное действие.

Близость ионных радиусов и общность хим параметров — вот Периодическая система элементов Менделеева - Лантан главные предпосылки совместного присутствия лантаноидов в минералах.

О минералах редчайших земель

О главном из их — монаците — поведано выше. 2-ой по значимости редкоземельный минерал—бастнезит—почти во всем похож на него. Бастнезит тоже Периодическая система элементов Менделеева - Лантан тяжкий, тоже блестящий, тоже не постоянен по расцветке (в большинстве случаев желтый). Но химически с монацитом его роднит только огромное содержание лантана и лантаноидов. Если монацит — фосфат, то бастнезит — фторокарбонат редчайших земель Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, его состав обычно записывают так: (La, Ce)FCO3. Но, как нередко бывает, формула минерала неполностью отражает его состав. В этом случае она показывает только на главные составляющие: в бастнезите 36,9— 40,5% окиси церия и Периодическая система элементов Менделеева - Лантан практически столько же (в сумме) окислов .лантана, празеодима и неодима. Но, естественно, в нем есть и другие лантаноиды.

Не считая бастнезита и монацита, фактически употребляют, хотя и ограниченно, еще несколько редкоземельных Периодическая система элементов Менделеева - Лантан минералов, а именно гадолинит, в каком бывает до 32% окислов РЗЭ цериевой подгруппы и 22—50% — иттриевой. В неких странах редкоземельные металлы извлекают при всеохватывающей переработке лопарита и апатита.

Всего понятно около 70 фактически редкоземельных минералов Периодическая система элементов Менделеева - Лантан и еще около 200 минералов, в которые эти элементы входят как примеси. Это свидетельствует о том, что «редкие» земли совсем не такие уж редчайшие, а это старинное общее заглавие скандия,' иттрия и лантана Периодическая система элементов Менделеева - Лантан с лантаноидами — менее чем дань почтения прошлому. Они не редки — церия в земле больше, чем свинца, а самые редчайшие из редкоземельных всераспространены в земной коре намного больше, чем ртуть. Все дело в рассеянности этих Периодическая система элементов Менделеева - Лантан частей и трудности отделения их один от другого. Но, естественно, лантаноиды всераспространены в природе не идиентично. Элементы с четными атомными номерами встречаются существенно почаще, чем их нечетные соседи. Это событие Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, естественно, сказывается на масштабах производств и ценах на редкоземельные металлы. Самые недоступные лантаноиды — тербий, тулий, лютеций (заметьте, все это лантаноиды с нечетными атомными номерами) — стоят дороже золота и платины. А стоимость церия Периодическая система элементов Менделеева - Лантан более 99%-ной чистоты — всего 55 рублей за килограмм (данные 1970 года). Для сопоставления укажем, что килограмм мишметалла стоит 6—7 рублей, а ферроперия (10% железа, 90% редкоземельных частей, в главном;

церия) — всего 5. Масштабы использования РЗЭ, обычно, пропорциональны Периодическая система элементов Менделеева - Лантан ценам.

Лантаноиды в практике

Осенью 1970 года ученый совет Института минералогии, геохимии и кристаллохимии редчайших частей АН СССР собрался на расширенное заседание с достаточно необыкновенной повесткой денька. Дискуссировались способности редкоземельных частей «в свете заморочек сельского хозяйства Периодическая система элементов Менделеева - Лантан».

Вопрос о воздействии этих частей на живы организмы появился не случаем. С одной стороны, понятно, что редчайшие земли нередко входят как примесь в состав важных для агрохимии минералов — фосфоритов и апатита. С Периодическая система элементов Менделеева - Лантан другой стороны, выявлены растения, способные служить биохимическими индикаторами лантана и его аналогов. Так, к примеру, в золе листьев южного орешка, гикори до 2,5% редкоземельных частей. Завышенная концентрация этих частей найдена также Периодическая система элементов Менделеева - Лантан в сладкой свекле и люпине. Содержание редкоземельных частей в почве тундр добивается практически 0,5%.

Маловероятно, чтоб эти равпространенные элементы не оказывали влияние на развитие растений, а может быть и организмов, стоящих на других ступенях лестницы эволюции Периодическая система элементов Менделеева - Лантан. Еще посреди 30-х годов русский ученый А. А. Дробков изучил воздействие редчайших земель на различные растения. Он экспериментировал с горохом, репой и другими культурами, вводил редчайшие земли вкупе с бором, марганцем либо Периодическая система элементов Менделеева - Лантан без их. Результаты опытов гласили, что редчайшие земли необходимы для обычного развития растений... Но прошла четверть века, до того как эти элементы стали относительно доступны. Окончательный ответ на вопрос о Периодическая система элементов Менделеева - Лантан био роли лантана и его команды еще предстоит дать.

Металлурги в этом смысле существенно опередили агрохимиков. С лантаном и его командой связано одно из самых значимых событий последних десятилетий в темной металлургии.

Прочный Периодическая система элементов Менделеева - Лантан чугун обычно получали, модифицируя его магнием. Физический смысл этой добавки станет ясным, если вспомнить, что в чугуне 2—4,5% углерода в виде чешуйчатого графита, который и присваивает чугуну главный его технический недочет — хрупкость Периодическая система элементов Менделеева - Лантан. Добавка магния принуждает графит перейти в более умеренно распределяющуюся в металле шаровидную либо глобулярную форму. В итоге существенно улучшается структура, а с ней и механические характеристики чугуна. Но легирование чугуна магнием просит Периодическая система элементов Менделеева - Лантан дополнительных издержек: реакция идет очень бурно, расплавленный металл брызжет во все стороны, в связи с чем приходилось сооружать для этого процесса особые камеры.

Редкоземельные металлы действуют на чугун аналогично: «убирают» окисные Периодическая система элементов Менделеева - Лантан примеси, связывают и выводят серу, содействуют переходу графита в глобулярную форму. И при всем этом не требуют особых камер — реакция протекает расслабленно. А итог?

На тонну чугуна вводят всего 4 кг (0,4%) сплава фер-роцерия Периодическая система элементов Менделеева - Лантан с магнием, и крепкость чугуна возрастает в два раза! Таковой чугун в почти всех случаях можно использовать заместо стали, а именно при изготовлении коленчатых валов. Не много того, что прочный чугун на 20— 25% дешевле железных Периодическая система элементов Менделеева - Лантан отливок и вЗ—4 раза дешевле железных поковок. Стойкость против истирания у металлических шеек валов оказалась в 2—3 раза выше, чем у железных. Коленчатые валы из прочного чугуна уже работают в тепловозах Периодическая система элементов Менделеева - Лантан, тракторах и других томных машинах.

Редкоземельные элементы ( в виде мишметалла и ферроцерия) добавляют и в сталь различных видов. Во всех случаях эта добавка работает как сильный раскислитель, потрясающий дегазатор и десульфатор. В неких случаях Периодическая система элементов Менделеева - Лантан редчайшими землями легируют... легированную сталь. Хромоникелевые стали тяжело прокатывать — всего 0,03% мишметалла, введенные в такую сталь, намного наращивают ее пластичность. Это упрощает прокатку, изготовка поковок, обработку металла резанием.

Редкоземельные элементы вводят и Периодическая система элементов Менделеева - Лантан в состав легких сплавов. Известен, к примеру, жаропрочный сплав алюминия с 11% мишметалла. Добавки лантана, церия, неодима и празеодима позволили в три с излишним раза поднять температуру размягчения магниевых сплавов и сразу повысили Периодическая система элементов Менделеева - Лантан их коррозионную стойкость. После чего сплавы магния с редкоземельными элементами стали использовать для производства деталей сверхзвуковых самолетов и оболочек искусственных спутников Земли.

Редкоземельные добавки делают лучше характеристики и других принципиальных Периодическая система элементов Менделеева - Лантан металлов — меди, хрома, ванадия, титана... Логично, что металлурги год от года все обширнее употребляют редкоземельные металлы.

Лантан и его аналоги отыскали применение и в других областях современной техники. В хим и нефтяной индустрии Периодическая система элементов Менделеева - Лантан они (и их соединения) выступают в качестве действенных катализаторов, в стекольной — как красители и как вещества, придающие стеклу специальные характеристики. Многообразно применение лантаноидов в атомной технике и связанных с нею отраслях Периодическая система элементов Менделеева - Лантан. Но об этом—позднее, в разделах, посвященных каждому из лантаноидов. Укажем только, что даже сделанный искусственно прометий отыскал применение: энергию распада прометия-147 употребляют в атомных электронных батарейках. Одним словом, время безработицы редкоземельных Периодическая система элементов Менделеева - Лантан частей завершилось издавна и окончательно.

Не нужно считать, но, что все задачи, связанные с «узлом» в повторяющейся системе, уже разрешены. В наши деньки в особенности животрепещуще звучат слова Дмитрия Ивановича Менделеева о Периодическая система элементов Менделеева - Лантан «редких землях»: «Тут скопилось за последние годы сильно много нового»... Но, считать, что познано все и вся, что редкоземельная тема себя исчерпала, могут только дилетанты. Спецы же, напротив, убеждены, что зание лантана Периодическая система элементов Менделеева - Лантан и его команды только начинается, что эти элементы еще не раз изумят научный мир. А может,—не только лишь научный.


perevozka-gruzov-zhd-transportom-referat.html
perevozka-ruchnoj-kladi-bagazha-i-gruzobagazha.html
perevozka-slepih-i-gluhih-passazhirov.html