Оксид лантана
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид лантана(III) | |
| Другие имена Полуторный оксид лантана Лантана | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.013.819 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| La2OLa2O3 | |
| Молярная масса | 325.808 g·mol −1 |
| Появление | Белый порошок, гигроскопичен. |
| Плотность | 6,51 г/см 3 , твердый |
| Температура плавления | 2315 ° C (4199 ° F; 2588 К) |
| Точка кипения | 4200 ° C (7590 ° F; 4470 К) |
| нерастворимый | |
| Запрещенная зона | 4,3 эВ |
| −78.0·10 −6 см 3 /моль | |
| Структура | |
| Шестигранный, hP5 | |
| П-3м1, №164 | |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности | Раздражающий |
| СГС Маркировка : | |
 [1] | |
| Предупреждение [1] | |
| Х315 , Х319 , Х335 [1] | |
| P261 , P280 , P301+P310 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P405 , P501 [1] | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| Паспорт безопасности (SDS) | Внешний паспорт безопасности |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Хлорид лантана(III) |
Другие катионы | Оксид церия(III) Оксид актиния(III) |
Родственные соединения | оксид алюминия лантана , ЛаСрСоО 4 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Оксид лантана(III) , также известный как лантан , химическая формула La 2 O 3 представляет собой неорганическое соединение , содержащее редкоземельный элемент лантан и кислород . Он используется в некоторых сегнетоэлектрических материалах, в качестве компонента оптических материалов и, среди прочего, является сырьем для некоторых катализаторов.
Характеристики
[ редактировать ]
Оксид лантана представляет собой белое твердое вещество, нерастворимое в воде, но растворяющееся в кислых растворах. La 2 O 3 поглощает влагу из воздуха, превращается в гидроксид лантана. [2] Оксид лантана обладает полупроводниковыми свойствами p-типа и шириной запрещенной зоны примерно 5,8 эВ. [3] 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 среди оксидов редкоземельных элементов с очень высокой диэлектрической проницаемостью ε = 27.
Структура
[ редактировать ]При низких температурах, La 2 O 3 имеет А- M 2 O 3 гексагональная кристаллическая структура. La3+ Атомы металла окружены семикоординатной группой ТО 2− атомов, ионы кислорода имеют октаэдрическую форму вокруг атома металла, а над одной из октаэдрических граней находится один ион кислорода. [4] С другой стороны, при высоких температурах оксид лантана превращается в C- M 2 O 3 кубическая кристаллическая структура. La3+ ион окружен шестью ТО 2− ионы в гексагональной конфигурации. [5] [6]
Синтез
[ редактировать ]Оксид лантана может кристаллизоваться как минимум в трех полиморфных модификациях . [2]
Шестиугольный La 2 O 3 был получен распылительным пиролизом хлорида лантана. [7]
- 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 путь получения шестиугольной La 2 O 3 включает осаждение номинального La(OH) 3 из водного раствора с использованием комбинации 2,5% NH 3 и поверхностно-активное вещество додецилсульфат натрия с последующим нагреванием и перемешиванием в течение 24 часов при 80°С:
- 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
[ редактировать ]Оксид лантана используется в качестве добавки для разработки некоторых сегнетоэлектрических материалов, таких как титанат висмута, легированный La ( Bi 4 Ti 3 O 12 - БЛТ).Оксид лантана используется в оптических материалах; часто оптические стекла легируются La 2 O 3 для улучшения показателя преломления стекла, химической стойкости и механической прочности. [8]
- 3 B 2 O 3 + La 2 O 3 → 2 La(BO 2 ) 3 [ нужны разъяснения ]
Добавление La 2 O 3 в расплав стекла приводит к повышению температуры стеклования с 658°С до 679°С. Добавка также приводит к повышению плотности, микротвердости и показателя преломления стекла.
Возможные применения
[ редактировать ]Оксид лантана наиболее полезен в качестве предшественника других соединений лантана. [9] Ни оксид, ни какое-либо из производных материалов не имеют значительной коммерческой ценности, в отличие от некоторых других лантаноидов. Во многих отчетах описываются усилия по практическому применению La 2 O 3 , как описано ниже.
La 2 O 3 образует стекла высокой плотности, показателя преломления и твердости. с оксидами вольфрама , тантала и тория Вместе La 2 O 3 повышает устойчивость стекла к воздействию щелочей. La 2 O 3 является ингредиентом некоторых пьезоэлектрических и термоэлектрических материалов.
La 2 O 3 был исследован на предмет окислительного сочетания метана . [10]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д «Оксид лантана» . Американские элементы . Проверено 26 октября 2018 г.
- ^ Перейти обратно: а б Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- ^ Шан, Г.; Павлин, PW; Робертсон, Дж. (2004). «Стабильность и сдвиг зон азотированных подзатворных оксидов с высокой диэлектрической проницаемостью». Письма по прикладной физике . 84 (1): 106–108. Бибкод : 2004АпФЛ..84..106С . дои : 10.1063/1.1638896 .
- ^ Уэллс, А. Ф. (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфорд: Кларендон Пресс. п. 546.
- ^ Вайкофф, RWG (1963). Кристаллические структуры: неорганические соединения RXn, RnMX2, RnMX3 . Нью-Йорк: Издательство Interscience.
- ^ Адачи, Гин-я; Иманака, Нобухито (1998). «Двойные оксиды редкоземельных элементов». Химические обзоры . 98 (4): 1479–1514. дои : 10.1021/cr940055h . ПМИД 11848940 .
- ^ Кале, СС; Джадхав, КР; Патил, PS; Гуджар, ТП; Локханде, компакт-диск (2005). «Характеристики тонких пленок оксида лантана (La2O3), осажденных распылением». Материалы писем . 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 . S2CID 94177915 .
- ^ «Лантанум также нашел скромное применение». Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 946. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Манойлова О.В.; и др. (2004). «Поверхностная кислотность и основность La2O3, LaOCl и LaCl3, характеризуемая методами ИК-спектроскопии, ТПД и расчетов DFT». Дж. Физ. хим. Б. 108 (40): 15770–15781. дои : 10.1021/jp040311m .