Lanthan (chemická značka La, Lanthanum) je stříbřitě lesklý, přechodný kovový prvek, 1. člen skupiny lanthanoidů a 3. člen skupiny kovů vzácných zemin. Hlavní uplatnění nalézá v metalurgickém průmyslu při výrobě speciálních slitin anebo jejich deoxidaci a jako složka některých speciálních skel.
Základní fyzikálně-chemické vlastnosti Lanthan je stříbřitě bílý, měkký, velmi elektropozitivní přechodný kov. Je supravodičem 1. typu, a to za teplot pod 6,00 K.
Chemicky je lanthan značně reaktivním prvkem, ve skupině lanthanoidů patří mezi nejreaktivnější. Již za normální teploty reaguje se vzdušným kyslíkem za vzniku velmi stabilního oxidu lanthanitého. S vodou reaguje lanthan zvolna za vzniku plynného vodíku, snadno se rozpouští v běžných minerálních kyselinách. Za zvýšené teploty také přímo reaguje s běžnými nekovovými prvky jako jsou dusík, bor, fosfor, síra a halogeny.
Ve sloučeninách se vyskytuje pouze v mocenství La3+. Svými chemickými vlastnostmi se značně podobá hliníku. Oba prvky tvoří například vysoce stabilní oxidy, které nereagují s vodou a jen velmi obtížně se redukují. Ze solí anorganických kyselin jsou důležité především fluoridy a fosforečnany, jejich nerozpustnost ve vodě se používá k separaci lanthanoidů od jiných kovových iontů. Další nerozpustnou sloučeninou je šťavelan, který se dokonce používá ke gravimetrickému stanovení lanthanu.
Lanthan byl objeven v roce 1839 Carlem Mosanderem, v čisté podobě byl izolován až roku 1923.
Výskyt a výroba Lanthan je v zemské kůře obsažen v koncentraci asi 18–30 mg/kg. V mořské vodě je jeho koncentrace kolem 1,2×10−8 g/l. Ve vesmíru připadá jeden atom lanthanu na 100 miliard atomů vodíku.
V přírodě se lanthan vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Neexistují však ani minerály, v nichž by se některé lanthanoidy (prvky vzácných zemin) vyskytovaly samostatně, ale vždy se jedná o minerály směsné, které obsahují prakticky všechny prvky této skupiny. Mezi nejznámější patří monazitové písky a xenotim, chemicky fosforečnany lanthanoidů, a dále bastnäsity – směsné flourouhličitany prvků vzácných zemin.
Velká ložiska těchto rud se nalézají ve Skandinávii, Spojených státech amerických, Číně a Vietnamu. Významným zdrojem jsou i fosfátové suroviny – apatity z poloostrova Kola v Rusku náhled|Schéma atomu Při průmyslové výrobě prvků vzácných zemin se jejich rudy nejprve louží směsí kyseliny sírové a chlorovodíkové a ze vzniklého roztoku solí se přídavkem hydroxidu sodného vysráží hydroxidy.
Separace jednotlivých prvků se provádí řadou různých postupů – kapalinovou extrakcí, za použití ionexových kolon nebo selektivním srážením nerozpustných komplexních solí.
Příprava čistého kovu se obvykle provádí redukcí solí kovovým vápníkem. Redukci fluoridu lanthanitého popisuje rovnice: 2 LaF3 + 3 Ca → 2 La + 3 CaF2
Použití a sloučeniny Vzhledem k vysokému zastoupení lanthanu v rudách vzácných zemin je tohoto prvku na trhu relativně nadbytek, protože vzniká částečně jako přebytek při výrobě vysoce žádaných lanthanoidů, především europia nebo samaria.
Základním průmyslové využití nalézá lanthan v metalurgii. Jeho vysoká afinita ke kyslíku se uplatní při odkysličování roztavených kovů a malé přídavky lanthanu do různých slitin mají vliv na výsledné mechanické vlastnosti produktu. Například oceli nebo litina s obsahem malých množství lanthanu vykazují vyšší tvárnost a kujnost a mají vyšší mechanickou odolnost proti nárazu. Ve slitinách molybdenu snižuje přídavek lanthanu tvrdost a zvyšuje odolnost proti náhlým teplotním změnám.
Významné uplatnění nalézají sloučeniny lanthanu, především oxid lanthanitý La2O3, ve sklářském průmyslu. Sklo s obsahem malých množství této sloučeniny získává vysoký index lomu a vykazuje nízký světelný rozptyl – používá se proto často pro výrobu optických čoček v objektivech fotoaparátů nebo dalekohledech. Sklo s obsahem lanthanu pohlcuje infračervené záření a vyrábí se z něj optické filtry, propouštějící pouze viditelné světlo.
Katalyzátory s obsahem lanthanu se používají i v petrochemii při krakování ropy.
Brusné a lešticí práškové materiály, používané při výrobě optických součástek (přesné čočky, zrcadla do dalekohledů…) obsahují často významný podíl sloučenin lanthanu.
Přídavek lanthanitých iontů do analyzovaných roztoků působí jako spektrální iontový pufr a především v atomové absorpční spektrometrii slouží k potlačení nežádoucích interferencí, vznikajících přítomností vysokých množství solí.
Odkazy Reference
Literatura Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973 Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974 Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961 N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993
Externí odkazy
Kategorie:Chemické prvky Kategorie:Kovy Kategorie:Lanthanoidy Kategorie:Supravodiče