TÍNH CHẤT HÓA HỌC, ĐIỀU CHẾ VÀ ỨNG DỤNG CỦA LANTAN (La)

1. Lịch sử về nguyên tố La

-  Lantan được nhà hóa học người Thụy Điển là Carl Gustav Mosander phát hiện năm 1839, khi ông phân hủy một phần mẫu nitrat xeri bằng nhiệt và xử lý muối thu được bằng axít nitric loãng. Từ dung dịch nhận được, ông cô lập ra một nguyên tố đất hiếm mới mà ông gọi là lantana. Lantan được cô lập ở dạng tương đối tinh khiết vào năm 1923.

2. Tính chất vật lí

-  Kim loại trắng bạc (dạng bột màu đen), mềm dẻo, tự cháy. Thuận từ.

-  Có khối lượng riêng là 6,126 g/cm³; có nhiệt độ nóng chảy là 920⁰C và sôi ở 3450⁰C.

 3. Tính chất hóa học

-  Lantan là kim loại có tính khử mạnh, có thế điện cực chuẩn E⁰_La³⁺_/La= -2,9V.

-  Có số oxi hóa là +3.

a. Tác dụng với phi kim

- Ở điều kiện thường La bị phủ lớp màng oxit mỏng bảo vệ. khi đun nóng tác dụng được với nhiều phi kim (như oxi, halogen, lưu huỳnh, nitơ...)

Thí dụ: 4La + 3O₂  → 2La₂O₃

            2La + 3Cl₂ → 2LaCl₃

b. Tác dụng với axit 

• Tác dụng với HCl và H₂SO₄ loãng giải phóng khí hidro

2La + 6HCl → 2LaCl₃ + 3H₂.

• Tác dụng với HNO₃ và H₂SO₄ đặc La khử được N⁺⁵ và S⁺⁶ xuống những mức oxi hoá thấp hơn.

8La + 30HNO₃ (rất loãng) →8La(NO₃)₃ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O.

c. Tác dụng với nước

2La + 6H₂O (nóng) → 2La(OH)₃   + 3H₂.

4. Trạng thái tự nhiên

-  Lantan nguồn gốc tự nhiên là hỗn hợp của một đồng vị ổn định (La¹³⁹) và một đồng vị phóng xạ (La¹³⁸), với đồng vị ổn định chiếm nhiều nhất (99,91%).

-  Mặc dù lantan thuộc về nhóm các nguyên tố hóa học gọi là các kim loại đất hiếm, nhưng nó lại không hiếm. Lantan có sẵn với lượng tương đối lớn (32 ppm trong lớp vỏ Trái Đất).

-  Monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄ và bastnasit (Ce, La, Y)CO₃F là các loại quặng chủ yếu trong đó chứa lantan, tính theo tỷ lệ phần trăm thì tới 25-38% trong hàm lượng các nguyên tố nhóm Lantan.

6. Ứng dụng

-  Các ứng dụng của lantan có:

·  Các ứng dụng chiếu sáng cacbon, đặc biệt trong ngành sản xuất phim để chiếu sáng xưởng phim.

·  Ôxít lantan (La₂O₃) cải thiện độ kháng kiềm của thủy tinh và được dùng chế tạo các loại kính quang học đặc biệt, như: Kính hấp thụ tia hồng ngoại, Các thấu kính cho camera và kính thiên văn.

·  Một lượng nhỏ lantan thêm vào thép sẽ cải thiện độ dát mỏng, khả năng chịu va chạm và độ dẻo của nó.

·  Một lượng nhỏ lantan thêm vào sắt hỗ trợ cho việc sản xuất gang cầu.

·  Một lượng nhỏ lantan thêm vào molypden làm giảm độ cứng của kim loại này và giảm độ nhạy cảm của nó đối với các thay đổi về nhiệt độ.

·  Một lượng nhỏ lantan có trong nhiều sản phẩm dùng cho bể bơi để loại bỏ các muối phốtphat nhằm loại bỏ tảo.

·  Mischmetal, một hợp kim tự cháy được sử dụng làm đá lửa trong các bật lửa, chứa 25-45% lantan.

·  Trong các điện cực hàn hồ quang vonfram khí(GTAW), để thay thế cho thori có tính phóng xạ.

·  Các hợp kim xốp hiđrô có thể chứa lantan. Chúng có khả năng lưu giữ hiđrô tới 400 lần thể tích của chính chúng theo một quy trình hút bám thuận nghịch.

·  Làm chất xúc tác cho cracking dầu mỏ.

·  Sợi măng sông cho các loại đèn măng sông.

Trung tâm luyện thi, gia sư - dạy kèm tại nhà NTIC Đà Nẵng