Оксид лантана - Lanthanum oxide
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид лантана (III) | |
| Другие имена Полуторный оксид лантана Лантана | |
| Идентификаторы | |
3D модель (JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.013.819  |
| Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
| Номер RTECS |
|
| UNII | |
| |
| |
| Характеристики | |
| Ла2О3 | |
| Молярная масса | 325,809 г / моль |
| Внешность | Белый порошок, гигроскопичный |
| Плотность | 6,51 г / см3, 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 см3/ моль | |
| Структура | |
| Шестиугольный, hP5 | |
| П-3м1, №164 | |
| Опасности | |
| Главный опасности | Раздражающий |
| Паспорт безопасности | Внешний SDS |
| Пиктограммы GHS |  [1] |
| Сигнальное слово GHS | Предупреждение[1] |
| H315, H319, H335[1] | |
| P261, P280, P301 + 310, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P405, P501[1] | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Негорючий |
| Родственные соединения | |
Другой анионы | Хлорид лантана (III) |
Другой катионы | Оксид церия (III) Оксид скандия (III) Оксид иттрия (III) Оксид актиния (III) |
Родственные соединения | Оксид алюминия лантана, LaSrCoO4 |
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 проверять (что   ?) | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Оксид лантана, также известный как лантана, химическая формула La2О3, является неорганическое соединение содержащий редкоземельный элемент лантан и кислород. Он используется в некоторых сегнетоэлектрических материалах, как компонент оптических материалов, а также в качестве сырья для определенных катализаторов, среди прочего.
Характеристики
Оксид лантана представляет собой белое твердое вещество без запаха, нерастворимое в воде, но растворимое в разбавленной кислоте. В зависимости от pH соединения могут быть получены различные кристаллические структуры.[нужна цитата ] Ла2О3 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.[2] Его среднее удельное сопротивление при комнатной температуре составляет 10 кОм · см, которое уменьшается с повышением температуры. Ла2О3 имеет самую низкую энергию решетки среди оксидов редкоземельных элементов, с очень высокой диэлектрическая постоянная, ε = 27.
Структура
При низких температурах La2О3 имеет A-M2О3 гексагональная кристаллическая структура. Ла3+ атомы металла окружены 7-координатной группой O2−атомов, ионы кислорода имеют октаэдрическую форму вокруг атома металла, а над одной из октаэдрических граней находится один ион кислорода.[3] С другой стороны, при высоких температурах оксид лантана превращается в C-M2О3 кубическая кристаллическая структура. Ла3+ ион окружен шестью O2− ионы в гексагональной конфигурации.[4]
Элементы, полученные из лантаны
Несколько элементов были обнаружены в результате длительного анализа и разложения руды. гадолинит.[нужна цитата ] По мере постепенного анализа руды остатку сначала присваивали метку церия, тогда лантана, а впоследствии иттрия, Эрбия, и тербия. Список элементов в порядке даты обнаружения включает церий, лантан, эрбий, тербий, иттрий, иттербий, гольмий, тулий, скандий, празеодим, неодим и диспрозий. Некоторые из этих новых элементов были открыты или изолированы Карл Густав Мосандер в 1830-х и 1840-х гг.
Синтез
Оксид лантана может кристаллизоваться в нескольких полиморфы.
Для производства шестиугольного La2О3, 0,1 М раствор LaCl3 напыляется на предварительно нагретую основу, обычно сделанную из халькогенидов металлов.[5] Процесс можно рассматривать как протекающий в два этапа - гидролиз с последующей дегидратацией:
- 2 LaCl3 + 3 часа2О → La (ОН)3 + 3 HCl
- 2 Ла (ОН)3 → Ла2О3 + 3 часа2О
Альтернативный способ получения гексагонального La2О3 включает осаждение номинального La (OH)3 из водного раствора с использованием комбинации 2,5% NH3 и поверхностно-активное вещество додецилсульфат натрия с последующим нагреванием и перемешиванием в течение 24 часов при 80 ° C:
- 2 LaCl3+ 3 часа2O + 3 NH3 → La (ОН)3 + 3 NH4Cl
Другие маршруты включают:
- 2 Ла2S3 + 3 СО2 → 2 Ла2О3 + 3 CS2
Реакции
Оксид лантана используется в качестве добавки для разработки некоторых сегнетоэлектрических материалов, таких как Bi, легированный La.4Ti3О12 (BLT). Оксид лантана используется в оптических материалах; часто оптические стекла легируют La2О3 для улучшения показателя преломления, химической стойкости и механической прочности стекла.
- 3 млрд2О3 + La2О3 → 2 La (BO2)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.[6] Добавление La2О3 в расплав стекла приводит к более высокой температуре стеклования от 658 ° C до 679 ° C. Добавление также приводит к увеличению плотности, микротвердости и показателя преломления стекла.
Использование и приложения
Ла2О3 используется для изготовления оптических стекол, которым этот оксид придает повышенную плотность, показатель преломления и твердость. Вместе с оксидами вольфрам, тантал, и торий, Ла2О3 повышает устойчивость стекла к воздействию щелочей. Ла2О3 ингредиент для производства пьезоэлектрический и термоэлектрические материалы. Преобразователи выхлопных газов автомобилей содержат La2О3.[7] Ла2О3 также используется в усиливающих экранах для рентгеновских изображений, люминофорах, а также в диэлектрической и проводящей керамике. Излучает яркое свечение.
Ла2О3 был исследован на предмет окислительное сочетание метана.[8]
Ла2О3 фильмы могут быть депонированный разными способами, в том числе химическое удаление паров, осаждение атомного слоя, термическое окисление, распыление, и распылительный пиролиз. Осаждение этих пленок происходит в интервале температур 250–450 ° C. Поликристаллический пленки формируются при 350 ° C.[5]
Ла2О3 вольфрамовые электроды заменяют торированные вольфрамовые электроды в газовая вольфрамовая дуговая сварка (TIG) из-за проблем безопасности с радиоактивностью тория.
Рекомендации
- ^ а б c d «Оксид лантана». Американские элементы. Получено 26 октября, 2018.
- ^ Shang, G .; Peacock, P.W .; Робертсон, Дж. (2004). «Стабильность и смещение зон азотированных оксидов затвора с высокой диэлектрической проницаемостью». Письма по прикладной физике. 84 (1): 106–108. Bibcode:2004АпФЛ..84..106С. Дои:10.1063/1.1638896.
- ^ Уэллс, А.Ф. (1984). Структурная неорганическая химия. Оксфорд: Clarendon Press. п. 546.
- ^ Вайкофф, Р. У. Г. (1963). Кристаллические структуры: неорганические соединения RXn, RnMX2, RnMX3. Нью-Йорк: Interscience Publishers.
- ^ а б Kale, S.S .; Jadhav, K.R .; Патил, П.С.; Gujar, T.P .; Лоханде, К. (2005). «Характеристики тонких пленок оксида лантана (La2O3), нанесенных методом распыления». Письма о материалах. 59 (24–25): 3007–3009. Дои:10.1016 / j.matlet.2005.02.091.
- ^ Виноградова, Н. Н .; Дмитрук, Л. Н .; Петрова, О. Б. (2004). «Стеклование и кристаллизация стекол на основе боратов редкоземельных элементов». Физика и химия стекла. 30: 1–5. Дои:10.1023 / B: GPAC.0000016391.83527.44.
- ^ Cao, J .; Ji, H .; Liu, J .; Чжэн, М .; Чанг, X .; Максимум.; Чжан, А .; Сюй, Q. (2005). «Управляемые синтезы гексагонального и пластинчатого мезоструктурированного оксида лантана». Письма о материалах. 59 (4): 408–411. Дои:10.1016 / j.matlet.2004.09.034.
- ^ Манойлова, О.В .; и другие. (2004). «Поверхностная кислотность и основность La2O3, LaOCl и LaCl3, охарактеризованные методами ИК-спектроскопии, TPD и DFT расчетов». J. Phys. Chem. B. 108 (40): 15770–15781. Дои:10.1021 / jp040311m.