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鑭系家族之首——鑭

開啟了稀土的話題,那絕對少不了元素表中、同時也是稀土中的大家族——鑭系。
大部分鑭系元素存在於獨居石和輝綠石兩種礦物中,且他們往往以相當穩定的比例混合一起(其中有25%-38%為鑭),其都是以氧化物的形式被分離出來的,他們都是源於稀有的礦物,與鈧和釔元素一起歸類為”稀土”,但元素的本身並不是真的那麼稀有。

介紹

鑭系大家族:

鑭系元素特性相近,歸因於鑭系元素原子基態的電子組態外層和次外層的電子組態基本相同。新增加的電子大都填入從外側數進來的第三個電子層——即4f電子層,也因此有了「鑭系收縮」的現象——隨著原子序的增加,原子半徑越小的現象。有了此現象,讓鑭系元素間的原子半徑與離子半徑有所不同,使其物理及化學性質有趨勢性的差異,以利鑭系元素的分離。鑭系元素化合物最重要的用途大概是製造探照燈、攝影燈和動畫放映機中的碳弧燈泡的電極。

如上述,鑭系元素特性都很相像,認識一個其他成員應該也多少會有個底了!就讓我們先從鑭系第一個元素——「鑭」開始吧!

  鑭的名字源自於希臘文「lanthanein」,意為「隱藏的」。它是在1839年,被瑞典化學家莫桑德(Carl Gustaf Mosander)從稀土元素礦物——硝酸鈰中作為雜質萃取而被發現的。直到1923年較純的金屬鑭才被分離出來。鑭是一種白色的金屬,活性大、具延展性、柔軟的可以直接用刀切割。在空氣中很快就會氧化,在熱水中會反應強烈並放出氫氣。鑭主要存在於獨居石砂和氟碳鈰礦中,獨居石砂中含有所有稀土元素,還含有鈣和釷,通常以磷酸鹽形式存在。鑭與其同位素存在於鈾裂變產生的裂變碎片中。在裂變的過程中,鈾吸收一個中子後,鈾原子核裂變成兩個中等體積的原子核碎片。因分裂方式很多,因此會形成大量中等體積原子核的元素,其中就有鑭的同位素。

1843年Mosander經由釔土中分離鋱的氧化物,並發現了鋱元素,不過當初被命名為氧化鉺,1877年才正式命名為鋱,在1905年則第一次才由Urbain提純製出來,人們會透過離子交換技術,從獨居石礦中分離出鋱。

La

原子序數:57

原子量:138.90547 u

物理/化學性質:

外觀: 鑭是一種銀白色的金屬,具有金屬光澤。

密度: 6.162 g/cm³(在室溫下)

熔點: 1193 °C 沸點: 3737 °C

硬度: 2.5(摩氏硬度)

磁性: 在常溫下,鑭是反磁性的,即不具有磁性。

化學性質:

  • 鑭是一種活潑的金屬,能與非金屬形成多種化合物。
  • 它在空氣中會迅速氧化,形成氧化鑭(La2O3)保護層。

主要的應用領域:

氧化鑭可改善玻璃的耐鹼能力,已被用於生產複雜光學儀器用特種玻璃。
作為一種合金,鑭具有和鈀一樣的’’氫海綿’’的能力,即其具有高密度可以吸收氣體。
鑭可以中和磷,所以常被用來用在池塘中防止藻類不必要的生長。
碳酸鑭被批准作為藥物,用於在腎衰竭時的高磷酸血症的情況下吸收過量的磷酸鹽。
打火機中的火石,就有用到含有鑭的’’混合稀土’’合金(其中含25%的鑭、50%的鈰、18%的釹和其他的鑭系元素)

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