Lantan

Lantan - Mendeleyev kimyoviy elementlar davriy jadvalning VI davr IIIB guruh elementi. Atom raqami 57. La (lotincha Lanthanum so‘zidan) formulasi bilan belgilanadi. Lantan siyrak yer elementlari turkumining lantanoidlar oilasiga mansub, kumush-oq rangli yumshoq metall.

Tarixi va atama etimologiyasi. 1803-yilda shved kimyogari Yens Yakob Berselius tarkibi noma'lum bir mineralni tadqiq qilgan edi. o‘sha mineral keyinchalik serit nomini olgan. Mazkur mineral tarkibida ittriyli tuproq hamda, undan tashqari yana bir noma'lum modda borligi aniqlangan. Ushbu noma'lum moddani kimyogarlar vaqtincha nom bilan "seriyli tuproq" deb nomlashgan edi. Chunki, mineralning ushbu qismidan ko‘p miqdorda seriy elementi aniqlangan edi.

1826-yilga kelib, seriyli tuproqni yana bir kimyogar olim - Karl Gustav Mosander ham tadqiq qildi va ushbu tuproq bir jinsli emasligi, aksincha, unda hozircha kimyogarlarga noma'lum bo‘lib turgan yangi bir kimyoviy element mavjudligini isbotladi. Biroq, Mosander ushbu elementi ajratib olishi uchun yetarlicha ko‘p miqdordagi seriyli tuproqqa yoki seriy mineraliga ega emasdi. Shu sababli, mazkur yangi kimyoviy elementni alohida sof holda ajratib olishni olim faqat 3 yildan so‘ng, ixtiyorida yetarlicha miqdorda seriyli tuproq paydo bo‘lgach amalga oshirdi. Biroq o‘shanda ham u mazkur elementni sof holda ajratib ola olmagan. Mosander ajratib olgan lantan seriy nitratiga aralashma holida bo‘lgan. Sof holdagi, mustaqil element sifatidagi toza lantanni faqat 1923-yilga kelibgina olishga muvaffaq bo‘lingan.

Mosander tomonidan kashf qilingan ushbu yangi elementga Berseliusning taklifi bilan "lantan" (lotincha lanthanum) nomi biriktirilgan. Uning o‘zbekcha ma'nosi "yashirin", "jumboq" so‘zlariga to‘g‘ri keladi. Bunday nom qo‘yilishining sababi esa oddiy - lantanni Berselius 1803-yilda nazariy kashf qilgan bo‘lsa-da, lekin uni amalda ajratib olish uchun naq 36 yil kutishga to‘g‘ri kelgan. Bu vaqt ichida u kimyogarlar uchun jumboq bo‘lib, yashirinib qolavergan.

Tabiatda tarqalganligi.

Seriy va neodim bilan bir qatorda, lantan siyrak yer elementlari ichida eng keng tarqalganlaridan biri sanaladi. Yer qobig‘idagi lantan ulushi massaga nisbatan 2,9·10⁻³% ni, boshqacha aytganda, 39 mg/kg ni; dengiz va okeanlar suvlarida esa 2,9·10⁻⁶ mg/litrni tashkil etadi. Garchi «siyrak» elementlar turkumiga kirsa-da, aslida lantan unchalik ham kamyob element emas. Xususan, u tabiatda qo‘rg‘oshindan ko‘ra uch barobar ko‘proq tarqalgan. Umuman olganda, yer qobig‘ida tarqalganligi bo‘yicha lantan kimyoviy elementlar orasida 28-o‘rinda turadi. Eslatib o‘tamiz, hozirga kelib (1.12.2016 holatiga) kimyoviy elementlarning Mendeleyev davriy jadvalida jami 119-xil kimyoviy element mavjud.

Olinishi va asosiy konlari.

Lantanni asosan monatsit (Ce,La,Nd,Th)[PO₄] va bastnezit - (Ce,La,Y)CO₃F minerallari tarkibidan olinadi (ushbu minerallar tarkibining chorak qismiga yaqini aynan lantan tashkil qiladi).

Monatsitdan lantan ajratib olish nisbatan murakkab jarayon sanaladi. Ushbu mineralda odatda barcha siyrak yer elementlari, hamda, radioaktiv toriy elementi mavjud bo‘ladi. Monatsitning magnit xossalaridan foydalanib, uni bir necha bosqichli elektromagnit parchalash orqali tarkibiy qismlarga ajratiladi. Tarkibiy qismlarga parchalangan monatsitga yuqori haroratli konsentratsiyalangan oltingugurt kislotasi bilan ishlov beriladi va natijada siyrak yer elementlarining suvda eruvchan sulfatlari hosil qilinadi. Keyin esa natriy gidrooksidi vositasida kislotaviylikni pH=3 yoki, 4 gacha neytrallanadi. Jarayonda toriy ajralib chiqadi va uni cho‘ktirish yo‘li bilan, toriy gidrooksidi ko‘rinishida chiqarib olinadi. Keyin esa, eritma tarkibidagi barcha siyrak yer elementlarini ammoniy oksalat (NH₄)₂C₂O₄ bilan ta'sirlashtirish orqali, erimaydigan oksalatlar ko‘rinishiga keltiriladi. Keyin esa oksalatlarni yumshatish (toblash) yo‘li bilan oksidlarga aylantiriladi. Keyin esa, hosil bo‘lgan oksidlarni azot kislotasida (HNO₃) eritiladi. Bu jarayonda lantan ammoniy nitrati bilan birgalikda, qo‘shaloq tuz holida kristallanib ajralib chiqadi. Ushbu tuz qiyin eruvchan tuz bo‘lib, shu sababli katta miqdorda cho‘kindi holida idish tubiga to‘planib qoladi. Lekin, aynan shu bosqichda kimyogarlar uchun xatarli jarayonlardan biri o‘tiladi: reaksiyaning mazkur qismida ajralib chiqadigan qoldiqlar tarkibida radioaktiv element - toriyning parchalanishi hosila elementi bo‘lmish yana bir radioaktiv element - radiy-228 mavjud bo‘ladi. Radiy - kuchli gamma-nurlari manbai bo‘lib, nurlanish kasalliklariga olib kelishi mumkin.

Hosil bo‘lgan cho‘kindi tuzlar tarkibidan lantanni ajratib olish esa unchalik ham qiyinchilik tug‘dirmaydi. Odatda bunday tuzlar tarkibidan avval seriy ajratib olinadi. Shundan so‘ng, lantanni fraksion kristallash yoki, ion-almashinish usullarini qo‘llash orqali lantan oksidi holida ajratib olinadi. Sof holdagi metall lantanni esa, uning oksidini ammoniy xloridi eritmasi, yoki, ammoniy ftoridi, yoki, ftorid kislotasi (plavik kislota) - HF bilan 300-400 °C orasida qizdirish orqali olinadi:

La₂O₃+6HN₄Cl→2LaCl₃+6HN₃+3H₂O

Ushbu kabi qizdirish orqali lantanning ftoridi yoki, xloridi hosil bo‘ladi (yuqoridagi reaksiyada lantan xlorid hosil bo‘lmoqda). Keyin esa, lantanning ushbu birikmasini (lantan xlorid yoki lantan ftoridni) ishqoriy metallar, yoki ishqoriy-yer metallari yordamida, vakuumli sharoitda, yoki, argon muhitida qayta tiklanadi.

Bundan tashqari, toza lantan olishning LaCl₃, bilan NaCl yoki, KCl dan biri bilan suvsiz qorishmasini yuqori haroratlarda elektrolizlash orqali ham olish mumkin.

Jahon bo‘ylab lantanli ruda qazib olinadigan asosiy konlar Skandinaviya yarim orolida, Rossiya Shimoliy-g‘arbida, Qozog‘iston, Kanada arktikasi, Braziliya, Hindiston va Avstraliya hududlarida joylashgan.

Qo‘llanishi.

Lantanning amaliy maqsadlarda ilk bora qo‘llanilishi yana bir mashhur kimyogar Auer fon Velsbax nomi bilan bog‘liq. U 60% magniy oksidi hamda, 20% dan lantan hamda ittriy oksidlaridan iborat aralashma hosil qiladi va uni gaz-lampalarida yoqishni yo‘lga qo‘yadi. Velsbax o‘zi ixtiro qilgan bu turdagi lampani "Aktinofor" (Actinophor) deb nomlagan va unga 1885-yilda patent olgan. Ushbu lampa odamlar orasida "auer qalpog‘i" nomi bilan ham ommalashgan bo‘lib, u yorqin yashil rang bilan nur taratgan.

Lantanning oksidi va boridi elektron vakuumli lampalarda qizigan katod sifatida, ya'ni, yuqori intensivlikka ega elektronlar oqimiga ega katod sifatida qo‘llaniladi. Lantan boridi LaB₆ kristallari esa elektron mikroskoplarda katod nurlari manbai sifatida qo‘llaniladi.

Tibbiyotda lantan karbonati giperfosfatamemiya kasalligida, ya'ni, organizmda fosfatlarning me'yoridan ortib ketishi natijasida yuzaga keladigan kasallikni davolashda foydalaniladi.

Lantanning ajoyib xossalaridan biri uning vodorodni o‘ziga yutishidir. 1 hajm lantan o‘ziga 400 hajm vodorodni singdira oladi. Uning ushbu xususiyatidan vodorodni metallogidrid saqlash, ya'ni, vodorod akkumulyatorlarida foydalaniladi. Bunda vodorodni lantanda eritilganda issiqlik ajralib chiqadi.

Yadro va atom reaktorlarida suyuq lantan vositasida erigan uran tarkibidan plutoniy ajratib olinadi.

Lantan birikmalaridan suv havzalarini turli suvo‘tlaridan tozalash, baqato‘n hosil bo‘lishini oldini olish ham foydalaniladi. Bunda lantanning suvda fosfatlarni o‘ziga biriktirib olish xossasi qo‘l keladi. Suvda fosfatlar qolmagach, suvo‘tlari ham baqato‘n ham o‘sa olmay qoladi.

Neftni qayta ishlashda lantanning ba'zi birikmalaridan katalizator sifatida foydalanish mumkin. Lantan (III) oksidi o‘ta yuqori haroratlarga chidamli shishalar ishlab chiqarishda va o‘tga chidamli keramika mahsulotlari tayyorlashda qo‘llaniladi. Volfram elektrodlari bilan yoyli payvandlash ishlarida volframga La₂O₃ qo‘shiladi.

Arxeologiya va geologiyada, shuningdek, geofizikada lantan-bariyli radiometrik muddatni aniqlash usuli qo‘llaniladi. Ushbu usul vositasida tog‘ jinslarining yoshi hamda, qazilma boyliklarining konlarini aniqlash mumkin.

Izotoplari.

Tabiatda lantanning asosan ikki xil izotopi ma'lum: ¹³⁹La va ¹³⁸La. ¹³⁹La tabiatdagi lantanning 99,911% qismini tashkil qiladi va u barqaror izotopdir. ¹³⁸La esa radioaktiv element bo‘lib, uning yarim yemirilish davri 1,02·10¹¹ yilga teng. Shuningdek, kimyogar lantan elementining yana 39 xil sun'iy izotoplarini ham olishgan bo‘lib, ularning hammasi beqaror izotoplardir. Bundan tashqari, lantanning 12 xil yadroviy izomeriyasi ham sun'iy hosil qilingan. Sun'iy olingan lantan izotoplari orasida nisbatan eng barqarori lantan-137 bo‘lib, uning yarim yemirilish davri taxminan ≈60000 yilni tashkil qiladi. Boshqa sun'iy izotoplarning yarim yemirilish davri esa bir necha millisoniyadan bir necha soatgacha bo‘lgan qisqa muddatlarni tashkil etadi xolos.

Fizik xossalari.

Lantan – yarqiroq kumushrang metall bo‘lib, toza holatida juda yumshoq va cho‘ziluvchan bo‘ladi. Metall lantan yengil paramagnitik xossaga ega. Kristall panjara strukturasi zich geksagonal shaklda.

Metall lantanning uch xil kristall shakllari mavjud: α-La ning kristall panjarasi geksagonal ko‘rinishda bo‘lib a=0,3772 nm; c=1,2144 nm va z=4 nm o‘lchamlarga ega; β-La ning kristall panjarasi misniki singari bo‘lib, a=0,5296 nm; z=4 nm; hamda, uchinchi xil lantan γ-La bo‘lib, uning kristall panjarasi α-Fe niki singari bo‘ladi. γ-La kristall panjara o‘lchamlari a=0,426 nm; z=2 nm bo‘ladi. Ushbu kristall panjara shakllari orasidagi o‘zaro o‘tish haroratlari α↔β 277 °C; β↔γ 861 °C ni tashkil etadi. Kristall panjara shakllaridan biridan boshqasiga o‘tishda metall lantanning zichligi o‘zgaradi: α-La 6,16-6,18 g/sm³ zichlikka ega bo‘ladi; β-La zichligi 6,19 g/sm³ bo‘lsa, γ-La 5,97 g/sm³ zichlikka ega bo‘ladi.

Kimyoviy xossalari.

Kimyoviy xossalariga ko‘ra lantan o‘zidan keyin keladigan 14 ta kimyoviy elementlar bilan o‘zaro juda o‘xshash bo‘lib, shu sababli, kimyoviy elementlarning bu guruhi lantanoidlar deb ataladi. Metall lantan kimyoviy jihatdan yuqori faollikka ega element sanaladi.

4La+3O₂→2La₂O₃

La₂O₃+2CO₂+H₂O→2LaCO₃(OH)

450 °C haroratda lantan oksidi hosil qilgan holda kislorodda yonadi:

4La+3O₂→2La₂O₃

Lantan sovuq suv bilan sekinroq, qaynoq suv bilan tezroq reaksiyaga kirishadi va lantan gidrooksidi hosil qiladi.

2La+6H₂O→2La(OH)₃+3H₂↑

Biologik ahamiyati.

Lantanning odam organizmi uchun biologik ahamiyati aniqlanmagan. Lekin, odam organizmiga lantan tushganda, uning chiqarib tashlanish jarayoni juda sekin kechadi. Lantan karbonati (tijorat nomi "Forsenol") surunkali buyrak yetishmovchiligida buyraklarda to‘planib qoladigan ortiqcha miqdordagi fosfatlarni o‘ziga yutib oladigan adsorbent vosita sifatida qo‘llaniladi. Lantanning shuningdek bosh miyadagi bir necha retseptorlarga va ion-kanallariga nisbatan ham farmakologik ta'siri aniqlangan. XX-asrning 30-yillarida lantanning o‘simliklarga ta'siri borasida ham muayyan tekshirishlar o‘tkazilgan. Unga ko‘ra, lantan asosan dukkakli o‘simliklarning o‘sishi uchun yaxshi ta'sir ko‘rsatishi aniqlangan.

Lantan o‘rtacha xavf darajasidagi toksik moddalar sirasiga kiradi. Lantandan zaharlanish tufayli organizmda giperglikemiya (qon zardobida glyukozaning ortib ketishi); qon bosimining tushib ketishi, taloq va buyrak faoliyatining buzilishi kuzatiladi.

Lantan haqida ma'lumotnoma jadval:

Bizni ijtimoiy tarmoqlarda ham kuzatib boring:

Feysbukda: https://www.facebook.com/Orbita.Uz/

Tvitterda: @OrbitaUz

Google+ : https://plus.google.com/104225891102513041205/posts/

Telegramdagi kanalimiz: https://telegram.me/OrbitaUz