[ تعرٌف على ] لانثانوم # اخر تحديث اليوم 2024-04-28

تم النشر اليوم 2024-04-28 | لانثانوم

الحدوث والإنتاج

اللانثانوم هو ثالث أكثر اللانثانيدات وفرة، حيث يتكون من 39ملغم / كغم من قشرة الأرض خلف النيوديميوم عند 41.5مجم / كجم والسيريوم عند 66.5ملغم / كغم. وهو ما يقرب من ثلاثة أضعاف وفرة الرصاص في القشرة الأرضية. على الرغم من كونه من بين ما يسمى ب «معادن الأرض النادرة»، فإن اللانثانوم ليس نادرًا على الإطلاق، ولكنه سمي بهذا الاسم تاريخيًا لأنه نادر جدًا من «العناصر الأرضية المشتركة» مثل الجير والمغنيسيا، وتاريخيًا لم يُعرف سوى عدد قليل من الرواسب . يعتبر اللانثانوم معدنًا أرضيًا نادرًا لأن عملية تعدينه صعبة وتستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة. نادرًا ما يكون اللانثانوم هو اللانثانيد السائد الموجود في معادن الأرض النادرة، وعادة ما يسبقه السيريوم في صيغه الكيميائية. من الأمثلة النادرة على معادن لا-دومينانت ولا-مونازيت ولا-نثانايت. إنتاج اللانثانوم من رمل المونازيت
يتشابه حجم أيون La 3+ مع اللانثانيدات المبكرة لمجموعة السيريوم (تلك الموجودة في السماريوم والأوروبيوم) التي تليها مباشرة في الجدول الدوري، ومن ثم فإنها تميل إلى التواجد معها في معادن الفوسفات والسيليكات والكربونات، مثل مثل المونازيت (M III PO 4) وباستناسيت (M III CO 3 F)، حيث يشير M إلى جميع المعادن الأرضية النادرة باستثناء سكانديوم والبروميثيوم المشع (غالبًا Ce و La و Y). عادة ما يفتقر باستناسيت إلى الثوريوم واللانثانيدات الثقيلة، وتنقية اللانثانيدات الخفيفة منه أقل تدخلًا. يتم معالجة الخام، بعد سحقه وطحنه، أولاً بحمض الكبريتيك المركز الساخن، وثاني أكسيد الكربون المتطور، وفلوريد الهيدروجين، ورباعي فلوريد السيليكون: ثم يتم تجفيف المنتج وترشحه بالماء، تاركًا أيونات اللانثانيد المبكرة، بما في ذلك اللانثانوم، في محلول. يعتبر إجراء المونازيت، الذي يحتوي عادةً على جميع العناصر الأرضية النادرة بالإضافة إلى الثوريوم، أكثر تعقيدًا. يمكن فصل المونازيت، بسبب خصائصه المغناطيسية، عن طريق الفصل الكهرومغناطيسي المتكرر. بعد الفصل، يتم معالجته بحمض الكبريتيك المركز الساخن لإنتاج كبريتات قابلة للذوبان في الماء من أتربة نادرة. يتم معادلة المرشح الحمضي جزئيًا باستخدام هيدروكسيد الصوديوم إلى الرقم الهيدروجيني 3-4. يترسب الثوريوم من المحلول على شكل هيدروكسيد ويزال. بعد ذلك، يتم معالجة المحلول بأكسالات الأمونيوم لتحويل الأتربة النادرة إلى أكسالات غير قابلة للذوبان. يتم تحويل الأكسالات إلى أكاسيد عن طريق التلدين. يتم إذابة الأكاسيد في حمض النيتريك الذي يستبعد أحد المكونات الرئيسية، السيريوم، الذي يكون أكسيده غير قابل للذوبان في HNO 3 . يتم فصل اللانثانوم كملح مزدوج مع نترات الأمونيوم عن طريق التبلور. هذا الملح أقل قابلية للذوبان نسبيًا من الأملاح المزدوجة النادرة الأخرى وبالتالي يبقى في البقايا. يجب توخي الحذر عند التعامل مع بعض المخلفات لأنها تحتوي على 228 Ra، ابنة 232 ث، وهو باعث قوي لأشعة جاما. من السهل نسبيًا استخراج اللانثانوم لأنه يحتوي على لانثانيد واحد مجاور، وهو السيريوم، والذي يمكن إزالته من خلال الاستفادة من قدرته على التأكسد إلى الحالة +4 ؛ بعد ذلك، يمكن فصل اللانثانوم عن طريق الطريقة التاريخية للتبلور الجزئي لـ La (NO 3) 3 · 2NH 4 NO 3 · 4H 2 O، أو عن طريق تقنيات التبادل الأيوني عند الرغبة في درجة نقاء أعلى. يتم الحصول على معدن اللانثانوم من أكسيده عن طريق تسخينه بكلوريد الأمونيوم أو الفلورايد وحمض الهيدروفلوريك عند 300-400درجة مئوية لإنتاج الكلوريد أو الفلورايد: La2O3 + 6 NH4Cl → 2 LaCl3 + 6 NH3 + 3 H2O ويتبع ذلك اختزال باستخدام الفلزات الأرضية القلوية أو القلوية في الفراغ أو جو الأرجون: LaCl3 + 3 Li → La + 3 LiCl
أيضًا، يمكن إنتاج اللانثانوم النقي عن طريق التحليل الكهربائي للخليط المنصهر من LaCl 3 و NaCl أو KCl اللامائي في درجات حرارة مرتفعة.

مركبات

أكسيد اللانثانوم مادة صلبة بيضاء يمكن تحضيرها عن طريق التفاعل المباشر للعناصر المكونة لها. نظرًا للحجم الكبير لأيون La 3+، يتبنى La 2 O 3 هيكلًا سداسيًا ذي 7 إحداثيات يتغير إلى البنية ذات 6 إحداثيات لأكسيد سكانديوم (Sc 2 O 3) وأكسيد الإيتريوم (Y 2 O 3) في درجة حرارة عالية. عندما يتفاعل مع الماء، يتشكل هيدروكسيد اللانثانوم: تتطور الكثير من الحرارة في التفاعل ويُسمع صوت هسهسة. سوف يتفاعل هيدروكسيد اللانثانوم مع ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لتكوين الكربونات الأساسية. فلوريد اللانثانوم غير قابل للذوبان في الماء ويمكن استخدامه كاختبار نوعي لوجود La 3+ . هاليدات أثقل كلها قابلة للذوبان جدا ديليكويسسينت المركبات. يتم إنتاج الهاليدات اللامائية عن طريق التفاعل المباشر لعناصرها، حيث يؤدي تسخين الهيدرات إلى التحلل المائي: على سبيل المثال، ينتج عن تسخين LaCl 3 المائي LaOCl. يتفاعل اللانثانوم طارد للحرارة مع الهيدروجين لإنتاج ثنائي هيدريد LaH2، وهو مركب أسود، قابل إشتعال، هش، موصل بهيكل فلوريد الكالسيوم. هو مركب غير متكافئ، ويمكنه امتصاص المزيد من الهيدروجين، مع ما يصاحب ذلك من فقد في التوصيل الكهربائي، حتى يتم الوصول إلى LaH 3 الذي يشبه الملح. مثل LaI 2 و LaI، من المحتمل أن يكون LaH 2 مركب إلكترودي. نظرًا لنصف القطر الأيوني الكبير والإيجابية الكهربية الكبيرة لـ La 3+، لا يوجد الكثير من المساهمة التساهمية في الترابط، وبالتالي فهي تمتلك كيمياء تنسيق محدودة، مثل الإيتريوم واللانثانيدات الأخرى. أكسالات اللانثانوم لا تذوب كثيرًا في محاليل أكسالات الفلزات القلوية، وتتحلل [La (acac) 3 (H 2 O) 2 ] حوالي 500درجة مئوية. الأكسجين هو أكثر ذرات المانحين شيوعًا في مجمعات اللانثانوم، والتي تكون في الغالب أيونية وغالبًا ما يكون لها أرقام تنسيق عالية تزيد عن 6: 8 وهي الأكثر تميزًا، وتشكل هياكل مربعة مضادة للازمات وثنائية الوجوه. هذه الأنواع عالية الإحداثيات، التي تصل إلى التنسيق رقم 12 مع استخدام روابط مخلبية مثل La 2 (SO 4) 3 · 9H 2 O، غالبًا ما تتمتع بدرجة منخفضة من التناظر بسبب العوامل الكيميائية المجسمة. تميل كيمياء اللانثانوم إلى عدم إشراك الترابط بسبب التكوين الإلكتروني للعنصر: وبالتالي فإن كيمياءه العضوية المعدنية محدودة للغاية. أفضل مركبات اللانثانوم العضوي تميزًا هي مجمع البنتادينيل الحلقي La (C 5 H 5) 3، والذي يتم إنتاجه عن طريق تفاعل LaCl 3 اللامائي مع NaC 5 H 5 في رباعي هيدرو الفوران، ومشتقاته المستبدلة بالميثيل.

الاحتياطات

.: يحتوي الاستشهاد على وسيط غير معروف وفارغ: |1= (مساعدة)

الدور البيولوجي

اللانثانوم ليس له دور بيولوجي معروف في البشر. يمتص العنصر بشكل سيئ للغاية بعد تناوله عن طريق الفم وعندما يتم التخلص منه يكون بطيئًا جدًا. تمت الموافقة على كربونات اللانثانوم (فوسرينول) كمادة رابطة للفوسفات لامتصاص الفوسفات الزائد في حالات مرض الكلى في نهاية المرحلة. في حين أن اللانثانوم له تأثيرات دوائية على العديد من المستقبلات والقنوات الأيونية، فإن خصوصيته لمستقبلات جابا (GABA) فريدة من نوعها بين الكاتيونات ثلاثية التكافؤ. يعمل اللانثانوم في نفس موقع التعديل على مستقبل جابا مثل الزنك، وهو مُعدِّل خيفي سلبي معروف. اللانثانوم الكاتيون La 3+ هو مُعدِّل خيفي إيجابي في مستقبلات جابا (GABA) الأصلية والمترابطة، مما يزيد من وقت القناة المفتوحة ويقلل من الحساسية بطريقة تعتمد على تكوين الوحدة الفرعية. اللانثانوم هو عامل مساعد أساسي لميثانول ديهيدروجينيز لبكتيريا ميثانوتروفيك / ميثيل أسيدفيلوم فوماريوليكوم (SolV)، على الرغم من أن التشابه الكيميائي الكبير بين اللانثانيدات يعني أنه يمكن استبداله بالسيريوم أو البراسيوديميوم أو النيوديميوم بدون تأثيرات ضارة، ومع السماريوم الأصغر، اليوروبيوم، أو الجادولينيوم لا يعطي أي آثار جانبية سوى تباطؤ النمو.

تاريخ

كارل جوستاف موساندر، مكتشف اللانثانوم
في عام 1751، اكتشف عالم المعادن السويدي أكسل فريدريك كرونستيد معدنًا ثقيلًا من المنجم في باستناس، سُمي لاحقًا باسم سيريت. بعد ثلاثين عامًا، أرسل ويلهلم هيسينجر البالغ من العمر خمسة عشر عامًا، من العائلة المالكة للمنجم، عينة منه إلى كارل شيل، الذي لم يجد أي عناصر جديدة بداخله. في عام 1803، بعد أن أصبح هيسينجر قائدًا للحديد، عاد إلى المعدن مع يونس جاكوب برزيليوس وعزل أكسيدًا جديدًا أطلقوا عليه اسم سيريا على اسم الكوكب القزم سيريس، والذي تم اكتشافه قبل عامين. تم عزل سيريا بشكل مستقل في وقت واحد في ألمانيا بواسطة مارتن كلابروت. بين 1839 و 1843، وقد أظهرت سيريا أن تكون خليط من أكاسيد من قبل الجراح السويدي والكيميائي كارل جوستاف موساندر، الذي عاش في نفس المنزل كما برزليوس: انه فصل من اثنين من أكاسيد الأخرى التي سماها لانثاناو ديديميوم. قام بتحلل عينة من نترات السيريوم جزئيًا عن طريق تحميصها في الهواء ثم معالجة الأكسيد الناتج بحمض النيتريك المخفف. في نفس العام، اكتشف أكسل إردمان، وهو طالب أيضًا في معهد كارولينسكا، اللانثانوم في معدن جديد من جزيرة لافين الواقعة في مضيق نرويجي. أخيرًا، أوضح موساندر تأخره قائلاً إنه استخرج عنصرًا ثانيًا من السيريوم، وهو ما سماه الديديميوم. على الرغم من أنه لم يدرك ذلك، كان الديديميوم أيضًا خليطًا، وفي عام 1885 تم فصله إلى براسيوديميوم ونيوديميوم. نظرًا لاختلاف خصائص اللانثانوم اختلافًا طفيفًا عن خصائص السيريوم، وحدثت معه في أملاحه، فقد أطلق عليه من اليونانية القديمة λανθάνειν [لانثانين] (من المفترض أن يكون مخفيًا). تم عزل معدن اللانثانوم النقي نسبيًا لأول مرة في عام 1923.

شرح مبسط

اللانثانوم (بالإنجليزية: Lanthanum)عنصر كيميائي له الرمز La والعدد الذري 57 في الجدول الدوري.[2][3] اللانثانوم عنصر لين، قابل للسحب والطرق، لونه فضي أبيض فلز معرض بسهولة لأن يشوه ببطء عند تعرضه للهواء. إنه اسم لسلسلة اللانثانيد، وهي مجموعة من 15 عنصرًا متشابهًا بين اللانثانوم واللوتيتيوم في الجدول الدوري، منها اللانثانوم هو الأول والنموذج الأولي. يُعد اللانثانوم تقليديًا من بين العناصر الأرضية النادرة. حالة الأكسدة المعتادة هي +3. اللانثانوم ليس له دور بيولوجي في البشر ولكنه ضروري لبعض البكتيريا. إنه ليس سامًا بشكل خاص للإنسان ولكنه يظهر بعض النشاط المضاد للميكروبات.