Đất hiếm : Lanthanium

Đất hiếm : Lanthanium

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HOÁ HỌC BỘ MÔN CÔNG NGHỆ CÁC CHẤT VÔ CƠ

HỌC PHẦN : HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẤT HIẾM

MÃ HỌC PHẦN : CH5405 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : T.S BÙI THỊ VÂN ANH SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN ĐỨC THÀNH NGÔ VĂN TÌNH

VŨ THỊ HUẾ

Click to edit Master text styles

1 Sơ lược về nguyên tố Lantan

1.1 Lịch sử

 Năm 1839, Carl

Mosander phân hủy một

mẫu Natri Xeri và xử lý

mẫu bằng HNO3 loãng ,

Từ dung dịch nhận

được, ông cô lập được

Lantan

 Năm 1923, Lantan tinh

khiết được cô lập thành

công

Carl Gustaf Mosander

(1797 -1858)

 Nó được tim thấy trong một số khoáng vật đất hiếm, thường

trong tổ hợp với xeri và các nguyên tố đất hiếm khác.

 Lantan dẻo, dễ uốn và mềm đủ để cắt bằng dao Nó là một trong

những kim loại đất hiếm hoạt động hóa học mạnh nhất.

Các thông tin cơ bản

2 Tính chất hóa học

 Lantan có cấu hình [Xe]5d16s2 Do đó trong các hợp

chất La thể hiện chủ yếu là mức oxi hoá + 3

 Lantan là kim loại tương đối hoạt động (chỉ kém kim

loại kiềm và kiềm thổ)

 Là kim loại dạng tấm bền trong không khí khô

Trong không khí ẩm, chúng bị mờ đục nhanh

 Lantan phản ứng với halogen ở nhiệt độ không cao, tác

dụng với S, P, C, H2, N2, khi đun nóng:

2La + 3X2 = 2LaX3 (X: Halogen, t0 = 3000C)

2La + 3S = La2S3 (t0 = 5000C - 8000C).

 Với H2O: phản ứng diễn ra chậm ở nhiệt độ thường và

nhanh ở nhiệt độ cao giải phóng H2 :

2La+6H2O = 2La(OH)3 +3H2

 Với dung dịch axit: Lantan phản ứng dễ dàng với

dung dịch axit (trừ HF và H3PO4):

2La + 6HCl = 2LaCl3 + 3H2.

3 Điều chế

3.1 Trong phòng thí nghiệm

 Lantan,được điều chế bằng phương pháp điện phân

nóng chảy muối Florua, Clorua trong bình điện phân

bằng kim loại Tantan (vì Tantan không tan trong La,

nóng chảy) và trong bầu khí quyển Argon

 Ngoài ra, chúng còn được điều chế bằng phương

pháp nhiệt kim loại: sử dụng các chất khử là Ca, Na,

Mg, nhưng thường dùng hơn cả là Ca :

1000oC Loại Ce NH4OH pH : 7.3

pH:8 – 9.6

4 Một số hợp chất của Lantan

4.1 Oxit của Lantan

La2O3 + 3CO2 = La2 (CO3)3

La2O3 + 3H2O = 2La(OH)3 ∆ H0 = - 154 KJ

 La2O3được dùng để chế tạo loại thuỷ tinh làm kính

bảo hộ (ngăn ngừa tia tử ngoại)

4.2 Hydroxit của Lantan

 La(OH)3 là chất kết tủa màu trắng La(OH)3 là bazơ mạnh

(tương đương với Ca(OH)2), hấp thụ CO2 trong khí quyển, tác

dụng với muối amoni giải phóng NH3, bị mất H2O khi nung

nóng tạo oxit:

2La(OH)3 + 3CO2 = La2(CO3)3+3H2O

La(OH)3 + 3NH4Cl = LaCl3 + 3NH3 + 3H2O

2La(OH)3 = La2O3 + 3H2O

4.3 Các muối của Lantan

 LaX3(X: halogen): là những chất rắn màu trắng,

LaF3 khó nóng chảy (t0nc= 1450 ¸ 1550 0C)

LaX3 (X = Cl, I, Br) có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn

(t0nc = 800 ¸ 900 0C), hút ẩm, tan trong nước và bị

thuỷ phân tạo polime oxohalogenua LaOX:

LaX3 + H2O = LaOX + 2HX

 La2(SO4)3, La(NO3)3 đều tan, kết tinh từ dung dịch

ở dạng hiđrat, hút ẩm chảy rữa trong không khí và bị

nhiệt phân huỷ tạo oxit bền

 La2(C2O4)3, La2(CO3)3 ít tan , khi đun nóng trong

nước tạo muối cacbonat bazơ

 Các muối La3+ cũng giống các muối M2+ của kim

loại kiềm thổ, có khả năng hình thành muối kép với

muối của kim loại kiềm và NH+4 như:

Ln2(SO4)3.3Na2(SO4).12H2O, Na2Ln(NO3)5,

NaLn(CO3)2.6H2O, Na Ln(C2O4)2.v.v

La2(CO3)3 = Na2La2(CO3)4.12H2O + Na2CO3 + 12H2O

4.4 Phức của La3+

 La3+ có khả năng tạo phức với những phối tử vô cơ

thông thường như: NH-3, Cl-, CN-, NO3-, SO42-,

những phức kém bền

 La3+ có khả năng tạo phức tương đối bền với những

phối tử đa càng, những phối tử hữu cơ như: C2O42-,

b _ đixetonat, EDTA, DTPA, IMDA,.v.v

5 Ứng dụng

Chiếu sáng cacbon, cải thiện độ kiềm

thuỷ tinh : kính hấp thụ tia hồng ngoại,

kính thiên văn có chiết suất cao và độ

tán sắc thấp.

Cải thiện độ dat mỏng,khả năng chịu và

chạm và độ dẻo của thép.

 Dùng cho bể bơi để loại bỏ các muối

phốtphat nhằm loại bỏ tảo.

vonfram khi (GTAW).

các hợp kim xốp hiđro có thể chứa

lantan Dùng cho quá trình hấp phụ.

các loại thủy tinh đặc biệt, xử lý nước

và chất xúc tác.

 Lanthanum fluoride được sử

dụng để trong sợi quang học

hydride được sử dụng trong

các loại pin sạc của xe, máy

ảnh, điện thoại, máy tính

xách tay…

6 Phương hướng chung

6.1 Hiện trạng

 Latan trong tự nhiên có chủ yếu ở 2 quặng monazit và

bastnasit và phân bố rộng khắp trên thế giới

Mỏ Trữ lượng (tấn) Hàm lượng oxit (%)

Nechalocho( Bắc,Canada) 17.59 triệu 1.4

Bao Đầu (Trung Quốc ) 40 triệu 3.5 – 4.5

 Làm giàu La trong quặng là phương hướng được lựa

chọn.

 Các phương pháp làm giàu vẫn là một dấu hỏi lớn!

 Hướng đi của La cũng là hướng đi chung của kim loại

đất hiếm.

Tài liệu tham khảo

 Hoàng Quang Bắc, Các nguyên tố hiếm ĐH Sư Phạm 2

 Võ Ngọc Bình (9/2010) Http://dayhoahoc.com/, Tổng

quan về Lantan, Neodim và Prazeodim.

 Simon Cotton , Lathanide and Actinide Chemistry(1997).

 Moeller Therald The chemistry of Lantanides.

London 1965.