Оксид лантана - Lanthanum oxide
Имена | |
---|---|
Название ИЮПАК
Оксид лантана (III)
|
|
Другие имена
Полуторный оксид лантана Lanthana |
|
Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol )
|
|
ChemSpider | |
ECHA InfoCard | 100,013,819 |
Номер ЕС | |
PubChem CID
|
|
Номер RTECS | |
UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
Характеристики | |
La 2 O 3 | |
Молярная масса | 325,809 г / моль |
Появление | Белый порошок, гигроскопичный |
Плотность | 6,51 г / см 3 , твердый |
Температура плавления | 2315 ° С (4199 ° F, 2588 К) |
Точка кипения | 4200 ° С (7,590 ° F, 4470 К) |
Нерастворимый | |
Ширина запрещенной зоны | 4,3 эВ |
−78,0 · 10 −6 см 3 / моль | |
Структура | |
Шестиугольный, hP5 | |
П-3м1, №164 | |
Опасности | |
Основные опасности | Раздражающий |
Паспорт безопасности | Внешний SDS |
Пиктограммы GHS | |
Сигнальное слово GHS | Предупреждение |
H315 , H319 , H335 | |
P261 , P280 , P301 + 310 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P405 , P501 | |
NFPA 704 (огненный алмаз) | |
точка возгорания | Не воспламеняется |
Родственные соединения | |
Другие анионы
|
Хлорид лантана (III) |
Другие катионы
|
Оксид церия (III) Оксид скандия (III) Оксид иттрия (III) Оксид актиния (III) |
Родственные соединения
|
Оксид алюминия лантана , LaSrCoO 4 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). |
|
проверить ( что есть ?) | |
Ссылки на инфобоксы | |
Оксид лантана , также известный как лантана , химическая формула La 2 O 3 , представляет собой неорганическое соединение, содержащее редкоземельный элемент лантан и кислород . Он используется в некоторых сегнетоэлектрических материалах, как компонент оптических материалов, а также является сырьем для определенных катализаторов, а также для других целей.
Характеристики
Оксид лантана - белое твердое вещество без запаха, нерастворимое в воде, но растворимое в разбавленной кислоте. В зависимости от pH соединения могут быть получены различные кристаллические структуры. La 2 O 3 гигроскопичен; в атмосфере он со временем впитывает влагу и превращается в гидроксид лантана. Оксид лантана имеет полупроводниковые свойства p-типа и ширину запрещенной зоны примерно 5,8 эВ. Его среднее удельное сопротивление при комнатной температуре составляет 10 кОм · см, которое уменьшается с повышением температуры. La 2 O 3 имеет самую низкую энергию решетки из оксидов редкоземельных элементов с очень высокой диэлектрической проницаемостью , ε = 27.
Структура
При низких температурах La 2 O 3 имеет гексагональную кристаллическую структуру AM 2 O 3 . Атомы металла La 3+ окружены 7-координатной группой атомов O 2- , ионы кислорода имеют октаэдрическую форму вокруг атома металла, а над одной из октаэдрических граней находится один ион кислорода. С другой стороны, при высоких температурах оксид лантана превращается в кубическую кристаллическую структуру CM 2 O 3 . Ион La 3+ окружен шестью ионами O 2- в гексагональной конфигурации.
Элементы, полученные из лантаны
Несколько элементов были обнаружены в результате длительного анализа и разложения руды гадолинита . По мере постепенного анализа руды остатку сначала присвоили метку церий , затем лантана , а затем иттрия , эрбия и тербия . В порядке открытия список элементов включает церий , лантан , эрбий , тербий , иттрий , иттербий , гольмий , тулий , скандий , празеодим , неодим и диспрозий . Некоторые из этих новых элементов были обнаружены или выделены Карлом Густавом Мосандером в 1830-х и 1840-х годах.
Синтез
Оксид лантана может кристаллизоваться в виде нескольких полиморфов .
Для получения гексагонального La 2 O 3 0,1 М раствор LaCl 3 распыляется на предварительно нагретую подложку, обычно сделанную из халькогенидов металлов. Процесс можно рассматривать как происходящий в два этапа - гидролиз с последующим обезвоживанием:
- 2 LaCl 3 + 3 H 2 O → La (OH) 3 + 3 HCl
- 2 La (OH) 3 → La 2 O 3 + 3 H 2 O
Альтернативный способ получения гексагонального La 2 O 3 включает осаждение номинального La (OH) 3 из водного раствора с использованием комбинации 2,5% NH 3 и поверхностно-активного вещества додецилсульфата натрия с последующим нагреванием и перемешиванием в течение 24 часов при 80 ° C:
- 2 LaCl 3 + 3 H 2 O + 3 NH 3 → La (OH) 3 + 3 NH 4 Cl
Другие маршруты включают:
- 2 La 2 S 3 + 3 CO 2 → 2 La 2 O 3 + 3 CS 2
Реакции
Оксид лантана используется в качестве добавки для разработки некоторых сегнетоэлектрических материалов, таких как Bi 4 Ti 3 O 12, легированный La, (BLT). Оксид лантана используется в оптических материалах; часто оптические стекла легируют La 2 O 3 для улучшения показателя преломления, химической стойкости и механической прочности стекла.
- 3 B 2 O 3 + La 2 O 3 → 2 La (BO 2 ) 3
Когда эта реакция 1: 3 смешивается с композитом стекла, высокая молекулярная масса лантана вызывает увеличение гомогенной смеси расплава, что приводит к более низкой температуре плавления. Добавление La 2 O 3 в расплав стекла приводит к более высокой температуре стеклования с 658 ° C до 679 ° C. Добавление также приводит к повышению плотности, микротвердости и показателя преломления стекла.
Использование и приложения
La 2 O 3используется для изготовления оптических стекол, которым этот оксид придает повышенную плотность, показатель преломления и твердость. Вместе с оксидами вольфрама , тантала и тория La 2 O 3 улучшает устойчивость стекла к воздействию щелочей. La 2 O 3 является ингредиентом для производства пьезоэлектрических и термоэлектрических материалов. Конвертеры выхлопных газов автомобилей содержат La 2 O 3 . La 2 O 3 также используется в усиливающих экранах для рентгеновских изображений, люминофорах, а также в диэлектрической и проводящей керамике. Излучает яркое свечение.
La 2 O 3 был исследован на окислительное сочетание метана .
La 2 O 3 пленки могут быть депонированы многими различными способами, в том числе химического расположения паров , осаждения атомных слоев , термического окисления , распыления и распыления пиролиз . Осаждение этих пленок происходит в интервале температур 250–450 ° C. Поликристаллические пленки образуются при 350 ° C.
Вольфрамовые электроды из La 2 O 3 заменяют торированные вольфрамовые электроды при дуговой сварке вольфрамовым электродом (TIG) из-за проблем безопасности, связанных с радиоактивностью тория.