Lantan i lantanowce – wzory, właściwości, otrzymywanie, zastosowanie

Lantan i lantanowce – wzory, właściwości

Lantanowce to 14 kolejnych pierwiastków chemicznych położonych za lantanem w układzie okresowym. Są to, kolejno cer (Ce), prazeodym (Pr), neodym (Nd), promet (Pm), samar (Sm), europ (Eu), gadolin (Gd), terb (Tb), dysproz (Dy), holm (Ho), erb (Er), tul (Tm), iterb (Yb), lutet (Lu). Powłoki walencyjna lantanowców mają konfigurację 6s ^{2}4f ^{n} 5d ^{1} lub 6s ^{2} 4f ^{n} 5d ^{0} , podobnie jak u niektórych pierwiastków bloku d, może występować przeniesienie elektronu z orbitalu 5d na orbital 4f. Ze względu na strukturę elektronową, lantan nie jest klasyfikowany jako lantanowiec (metal wewnętrznoprzejściowy): nie ma on elektronów na orbitalu 4f (najpierw obsadzony zostaje pierwszy elektron na orbitalu 5d, dopiero później zapełniany jest orbital 4f), jednak wykazuje on podobne właściwości fizykochemiczne do lantanowców oraz występuje wraz z nimi w przyrodzie. Orbitale typu f maja tendencję do ulegania kontrakcji (kurczenia się), stąd zjawisko kontrakcji lantanowców – zmniejszania się promieni atomowych i jonowych lantanowców ze wzrostem ich liczby atomowej. Ze względu na kontrakcję, orbitale typu f nie biorą udziału w tworzeniu wiązań chemicznych, stąd właściwości chemiczne poszczególnych lantanowców są bardzo podobne (w odróżnieniu od metali bloku d): najczęściej przyjmują one stopień utlenienia +III, chociaż niektóre pierwiastki o konfiguracji 6s ^{2} 4f ^{n} 5d ^{0}  mogą przyjmować też +II i +IV stopień utlenienia (np. istnieją trwałe sole ceru(IV) oraz jego tlenek; są one stosowane jako silne utleniacze w środowisku kwaśnym). Lantanowce łatwo reagują z kwasami, tworząc sole, tworzą tlenki o właściwościach podobnych do tlenku wapnia (np. reagują z CO_2 tworząc węglany) oraz wodorotlenki. Wodorotlenki lantanowców są podobne do wodorotlenku glinu, jednak nie są amfoteryczne – pod wpływem mocnej zasady wytrącają się z roztworu, nie tworząc anionów.

Lantan i lantanowce – występowanie, otrzymywanie

Lantan i lantanowce w przyrodzie występują najczęściej w formie minerału fosforanowego - monacytu. Monacyt jest mieszaniną fosforanów  lantanu (główny składnik) i lantanowców. Wyjątek stanowi promet, który nie posiada stabilnych izotopów mogących występować w naturze, został on uzyskany dopiero w wyniku kontrolowanych przemian promieniotwórczych. Ze względu na podobieństwo właściwości chemicznych, rozdzielanie lantanowców jest trudne i kosztowne, więc są one stosowane w technice w postaci mieszanki, zwanej metalem mieszanym lub miszmetalem od niemieckiej nazwy mischmetall (pol. metal mieszany), nadanej przez jej odkrywcę, Austriaka Carla Auera von Welsbach’a. Czyste lantanowce otrzymuje się poprzez redukcję soli chlorkowych.

Lantan i lantanowce – zastosowanie

Poszczególne lantanowce znajdują szereg zastosowań o charakterze specjalistycznym, wśród zastosowań technicznych można wymienić wykorzystanie toru i ceru do produkcji tzw. koszulek Auera, stosowanych jako żarniki w lampach gazowych (szeroko wykorzystywane w XIXw. w ulicznych lampach gazowych, obecnie – w turystycznych lampach gazowych lub naftowych), a także do produkcji kamieni do zapalniczek (składających się z piroforycznego stopu żelaza i ceru). Pionierem obydwu tych zastosowań był Carl Auer von Welsbach. W laboratoriach chemicznych, związki ceru na +IV stopniu utlenienia mogą znajdować zastosowanie jako środki utleniające.

Polecamy również:

  • Budowa atomu – chemia

    Budowę atomu ustalono na drodze licznych doświadczeń przeprowadzonych przez m.in.  Josepha Thomsona, Ernesta Rutherforda i Jamesa Chadwicka, które pozwoliły zidentyfikować trzy podstawowe cząstki wchodzące w skład atomu: proton, neutron i elektron. Więcej »

  • Substancje nieorganiczne – definicja, właściwości, przykłady

    Substancje nieorganiczne to zarówno związki nieorganicznejak i rudy metali, minerały, metale i ich stopy. Związki nieorganiczne to takie związki chemiczne, które w swojej strukturze nie zawierają węgla w postaci innej niż jony cyjankowe (-CN), izocyjankowe, tiocyjankowe, cyjanianowe, tiocyjanianowe,... Więcej »

  • Orbitale molekularne

    Orbitale molekularne (MO -Molecular Orbitals) rozumeimy jako funkcje falowe elektronów w cząsteczkach.  W wyniku odpowiedniego nakladania się orbitali atomowych powstają wiążące i antywiążące MO. Więcej »

  • Pierścień – chemia

    W chemii wystepuje ogromna ilość zróżnicowanych związków pierscieniowych, moga one być zbudowane wyłącznie z węgla i wodoru jak benzen czy cykloheksan, jednak największą różnorodnoscią cechują się układy heterocykliczne takie jak pirydyna, morfolina, piran, tiofen itp. Wszystkie wyżej... Więcej »

  • Kwasy i zasady – wzory, właściwości, otrzymywanie i zastosowanie

    Kwasy oraz zasady to jedne z podstawowych grup związków w chemii. W przyrodzie występuje wiele kwasów np. cytrusy zawierają kwas cytrynowy nadający im kwaśny smak. W jadzie mrówek oraz liściach pokrzyw znajduje się natomiast kwas mrówkowy. Zasady występują natomiast w mydle, proszkach... Więcej »

Komentarze (0)
Wynik działania 1 + 1 =
Ostatnio komentowane
Y
• 2022-05-25 20:07:24
to 6
• 2022-05-25 18:28:33
js2115
• 2022-05-25 16:06:43
Punkt 3. Nie jest to prawda. Modlitwa w INTENCJACH Ojca Świętego. To znaczy, że modlimy...
• 2022-05-24 15:08:48