Oxid lanthanitý - Lanthanum oxide
 | |
 | |
| Jména | |
|---|---|
| Název IUPAC Oxid lanthanitý (III) | |
| Ostatní jména Oxid lanthanitý Lanthana | |
| Identifikátory | |
3D model (JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| Informační karta ECHA | 100.013.819  |
| Číslo ES |
|
PubChem CID | |
| Číslo RTECS |
|
| UNII | |
Řídicí panel CompTox (EPA) | |
| |
| |
| Vlastnosti | |
| Los Angeles2Ó3 | |
| Molární hmotnost | 325,809 g / mol |
| Vzhled | Bílý prášek, hygroskopický |
| Hustota | 6,51 g / cm3, pevný |
| Bod tání | 2 315 ° C (4 199 ° F; 2 588 K) |
| Bod varu | 4 200 ° C (7 470 ° F; 4 470 K) |
| Nerozpustný | |
| Mezera v pásmu | 4,3 eV |
| −78.0·10−6 cm3/ mol | |
| Struktura | |
| Šestihranný, hP5 | |
| P-3m1, č. 164 | |
| Nebezpečí | |
| Hlavní nebezpečí | Dráždivý |
| Bezpečnostní list | Externí BL |
| Piktogramy GHS |  [1] |
| Signální slovo GHS | Varování[1] |
| H315, H319, H335[1] | |
| P261, P280, P301 + 310, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P405, P501[1] | |
| NFPA 704 (ohnivý diamant) | |
| Bod vzplanutí | Nehořlavé |
| Související sloučeniny | |
jiný anionty | Chlorid lanthanitý |
jiný kationty | Oxid ceričitý Oxid skandium (III) Oxid yttritý Aktinium (III) oxid |
Související sloučeniny | Oxid hlinitý lanthanu, LaSrCoO4 |
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
 ověřit (co je   ?) | |
| Reference Infoboxu | |
Oxid lanthanitý, také známý jako lanthana, chemický vzorec La2Ó3, je anorganická sloučenina obsahující prvek vzácných zemin lanthan a kyslík. Používá se v některých feroelektrických materiálech jako složka optických materiálů a je surovinou pro některé katalyzátory, mimo jiné i pro použití.
Vlastnosti
Oxid lanthanitý je bílá pevná látka bez zápachu, která je nerozpustná ve vodě, ale rozpustná ve zředěné kyselině. V závislosti na pH sloučeniny lze získat různé krystalové struktury.[Citace je zapotřebí ] Los Angeles2Ó3 je hygroskopický; v atmosféře absorbuje vlhkost v průběhu času a převádí se na hydroxid lanthanitý. Oxid lanthanitý má polovodičové vlastnosti typu p a pásmovou mezeru přibližně 5,8 eV.[2] Jeho průměrný měrný odpor při pokojové teplotě je 10 kΩ · cm, který se snižuje se zvyšováním teploty. Los Angeles2Ó3 má nejnižší mřížkovou energii z oxidů vzácných zemin, velmi vysokou dielektrická konstanta, ε = 27.
Struktura
Při nízkých teplotách La2Ó3 má A-M2Ó3 hexagonální krystalová struktura. La3+ atomy kovů jsou obklopeny 7 souřadnicovou skupinou O2−atomy, kyslíkové ionty jsou v oktaedrickém tvaru kolem atomu kovu a nad jednou z oktaedrických ploch je jeden kyslíkový ion.[3] Na druhou stranu se při vysokých teplotách oxid lanthanitý převádí na C-M2Ó3 krychlová krystalová struktura. La3+ ion je obklopen šesti O2− ionty v hexagonální konfiguraci.[4]
Prvky získané z lanthany
Několik prvků bylo objeveno v důsledku zdlouhavé analýzy a rozkladu rudy gadolinit.[Citace je zapotřebí ] Jak se ruda postupně analyzovala, zbytek dostal nejprve štítek ceria, pak lanthana, a následně yttria, erbia, a terbia. V pořadí podle data objevení obsahuje seznam prvků cer, lanthan, erbium, terbium, ytrium, yterbium, holmium, thulium, skandium, praseodym, neodym a dysprosium. Několik z těchto nových prvků bylo buď objeveno, nebo izolováno Carl Gustaf Mosander ve 30. a 40. letech 20. století.
Syntéza
Oxid lanthanitý lze krystalizovat v několika polymorfy.
K výrobě šestihranných La2Ó30,1 M roztok LaCl3 se nastříká na předehřátý substrát, obvykle vyrobený z kovových chalkogenidů.[5] Proces lze považovat za probíhající ve dvou krocích - hydrolýza následovaná dehydratací:
- 2 LaCl3 + 3 H2O → La (OH)3 + 3 HCl
- 2 La (OH)3 → La2Ó3 + 3 H2Ó
Alternativní cesta k získání šestihranné La2Ó3 zahrnuje srážení nominální La (OH)3 z vodného roztoku za použití kombinace 2,5% NH3 a povrchově aktivní látka dodecylsulfát sodný následuje zahřívání a míchání po dobu 24 hodin při 80 ° C:
- 2 LaCl3+ 3 H2O + 3 NH3 → La (OH)3 + 3 NH4Cl
Mezi další trasy patří:
- 2 La2S3 + 3 CO2 → 2 La2Ó3 + 3 CS2
Reakce
Oxid lanthanitý se používá jako přísada k vývoji určitých feroelektrických materiálů, jako je La dopovaný Bi4Ti3Ó12 (BLT). Oxid lanthanitý se používá v optických materiálech; optické brýle jsou často dopovány La2Ó3 ke zlepšení indexu lomu skla, chemické odolnosti a mechanické pevnosti.
- 3 B2Ó3 + La2Ó3 → 2 La (BO2)3
Když je tato reakce 1: 3 smíchána do skleněného kompozitu, vysoká molekulová hmotnost lanthanu způsobí zvýšení homogenní směsi taveniny, což vede k nižší teplotě tání.[6] Přidání La2Ó3 do taveniny skla vede k vyšší teplotě skelného přechodu z 658 ° C na 679 ° C. Přidání také vede k vyšší hustotě, mikrotvrdosti a indexu lomu skla.
Použití a aplikace
Los Angeles2Ó3 se používá k výrobě optických skel, kterým tento oxid propůjčuje zvýšenou hustotu, index lomu a tvrdost. Spolu s oxidy wolfram, tantal, a thorium, La2Ó3 zlepšuje odolnost skla proti působení alkálií. Los Angeles2Ó3 je přísada pro výrobu piezoelektrický a termoelektrické materiály. Automobilové měniče výfukových plynů obsahují La2Ó3.[7] Los Angeles2Ó3 se také používá v rentgenových zobrazovacích zesilovacích obrazovkách, fosforech a dielektrické a vodivé keramice. Vydává jasnou záři.
Los Angeles2Ó3 byl vyšetřen na oxidační vazba methanu.[8]
Los Angeles2Ó3 filmy mohou být uloženo mnoha různými metodami, včetně chemická dispozice par, ukládání atomové vrstvy, tepelná oxidace, prskání, a sprejová pyrolýza. K usazování těchto vrstev dochází v teplotním rozmezí 250–450 ° C. Polykrystalický filmy se vytvářejí při 350 ° C.[5]
Los Angeles2Ó3 wolframové elektrody nahrazují thoriated wolframové elektrody plynové wolframové obloukové svařování (TIG) kvůli bezpečnostním obavám o radioaktivitu thoria.
Reference
- ^ A b C d „Oxid lanthanitý“. Americké prvky. Citováno 26. říjen 2018.
- ^ Shang, G .; Peacock, P. W .; Robertson, J. (2004). „Stabilita a posunutí pásma dusíkatých oxidů s vysokou dielektrickou konstantní bránou“. Aplikovaná fyzikální písmena. 84 (1): 106–108. Bibcode:2004ApPhL..84..106S. doi:10.1063/1.1638896.
- ^ Wells, A.F. (1984). Strukturní anorganická chemie. Oxford: Clarendon Press. str. 546.
- ^ Wyckoff, R. W.G. (1963). Krystalové struktury: Anorganické sloučeniny RXn, RnMX2, RnMX3. New York: Interscience Publishers.
- ^ A b Kale, S.S .; Jadhav, K.R .; Patil, P.S .; Gujar, T.P .; Lokhande, C.D. (2005). „Charakterizace tenkých vrstev oxidu lantanitého (La2O3) nanášených rozprašováním“. Materiály Dopisy. 59 (24–25): 3007–3009. doi:10.1016 / j.matlet.2005.02.091.
- ^ Vinogradova, N. N .; Dmitruk, L. N .; Petrova, O. B. (2004). „Přechod skla a krystalizace skla na bázi boritanů vzácných zemin“. Fyzika a chemie skla. 30: 1–5. doi:10.1023 / B: GPAC.0000016391.83527.44.
- ^ Cao, J .; Ji, H .; Liu, J .; Zheng, M .; Chang, X .; Ma, X .; Zhang, A .; Xu, Q. (2005). "Řízené syntézy hexagonálního a lamelárního mezostrukturovaného oxidu lanthanu". Materiály Dopisy. 59 (4): 408–411. doi:10.1016 / j.matlet.2004.09.034.
- ^ Manoilova, O.V .; et al. (2004). "Povrchová kyselost a zásaditost La2O3, LaOCl a LaCl3 charakterizovaná IR spektroskopií, výpočty TPD a DFT". J. Phys. Chem. B. 108 (40): 15770–15781. doi:10.1021 / jp040311m.