هــــــــــــدف

لانتانیم عنصری نقره ای سفید ، قابل انعطاف ، هادی و به اندازه کافی نرم

است که با چاقو بریده می شود . یکی از بیشترین واکنشگرها در فلزات نادر

است. زمانی که در معرض هوا قرار می گیرد به سرعت اکسید می شود .

آب سرد به آهستگی بر روی لانتانیوم اثر می گذارد و آب داغ با سرعت

بیشتر اثر دارد .

در فلزات مستقیماً با عناصر کربن ، نیتروژن ، بور ، سلنیم ، سیلیکون ،

فسفر ، سولفور و با هالوژن واکنش می دهد . این عنصر در سال 1839

توسط Carl Mosander دانشمند سوئدی کشف گردید . همراه با عناصر نادر

در مونازیت و باستنازیت یافت می شود .

لانتانیم به طور نسبتاً خالص در سال 1923 تجزیه شد . با استفاده از روش

تبادل یونی و تکنیکهای استخراج محلولی می توان این عنصر را تولید و آماده

سازی نمود.

لانتانیم در کانی های کمیاب مانند سریت ، مونازیت ، آلانیت و باستنازیت

یافت می شود. مونازیت و باستنازیت از مهمترین کانی ها هستند که درصد

وجود لانتانیم در آنها به ترتیب 25 و 38 درصد می باشد . دسترسی به

لانتانیم و سایر عناصر کمیاب در سال های اخیر بسیار پیشرفت کرده است .

این فلز با کاهش فلورید همراه کلسیم تهیه می شود .

در 310 درجه سانتی گراد لانتانیم از هگزاگونال به کوبیک توپر تغییر فرم می

دهد و در 865 درجه سانتی گراد دوباره به صورت کوبیک توخالی در می آید .

لانتانیم دو نوع ایزوتوپ 138 و 139 دارد . 23 ایزوتوپ رادیواکتیو دیگر قابل

تشخیص هستند .

ترکیبات عنصر کمیاب لانتانیم به طور گسترده در لامپ های کربنی به

خصوص صنعت تصویرهای متحرک ، نور استودیوها و پرژکتورها بکار می رود .

این کاربرد تقریباً 25 درصد ترکیبات عنصر کمیاب را در بر می گیرد .

لانتانیم 203 مقاومت قلیایی شیشه را بالا می برد و در ساخت شیشه های

اپتیکی بکار می رود. مقدار کم لانتانیم به عنوان ماده افزایشی برای تولید

آهن ریخته گری استفاده می شود . از لانتانیم همچنین در آلیاژهای

اسفنجی هیدروژن بهره می گیریم . لانتانیم و ترکیبات آن دارای توان

سنجش کم تا نسبتاً زیاد هستند و بنابراین باید مورد بررسی قرار گیرند .

لانتانیم و ترکیبات آن دارای خواص سمی هستند بنابراین در موقع استفاده از

آنها باید دقت لازم را به عمل آورد.

این فلز حدود 5 دلار در یک گرم قیمت دارد .

اثرات لانتانیم بر روی سلامتی:

لانتانیم یکی از عناصر شیمیایی کمیاب است که در وسایل خانه مانند

تلویزیون رنگی، لامپهای فلورسنت، لامپهای ذخیره انرژِی و شیشه به کار

می رود. کلیه عناصر شیمیایی نادر ویژگیهای نسبتا مشابهی دارند. لانتانیم

به ندرت و به مقدار کم در طبیعت یافت می شود. لانتانیم تنها در دو نوع

کانسار یافت می شود. با توجه به این که لانتانیم برای تولید کاتالیزورها و

صیقل دادن شیشه مناسب است، کاربردهای آن در حال افزایش است.

وجود لانتانیم در محیط کار خطرناک است زیرا گاز آن با هوا استنشاق می

شود و باعث انسداد ریه می شود به ویژه اگر برای مدتی طولانی مورد

استنشاق شود. به علاوه لانتانیم باعث ایجاد سرطان در انسان می شود و

استنشاق آن احتمال بروز سرطان را افزایش می دهد. در نهایت وقتی در

بدن انسان تجمع یابد، برای کبد خطرناک است.


اثرات زیست محیطی لانتانیم:

لانتانیم به طرق مختلف و عمدتا در اثر صنایع تولید کننده نفت، در محیط

پراکنده می شود. به علاوه وقتی لوازم منزل دور ریخته می شوند، لانتانیم

وارد محیط زیست می شود. لانتانیم به تدریج در خاک تجمع می یابد و در

نهایت غلظت آن در بدن انسان، جانوران و ذرات خاک افزایش می یابد.

در جانوران آبزی لانتانیم باعث آسیب غشای سلولی می شود که روی تولید

مثل و عملکرد سیستم عصبی اثر منفی دارد. لانتانیم در ماهیچه ها تجمع

می یابد.

عنصر La در طبيعت

تجهیزات آزمایشگاهی مورد استفاده در تجزیه:
اسپکترومتر جرمی ، میکروسکوپ ، کرماتوگرافی مایع و گازی ، اشعه x ،

جذب اتمی ، مادون قرمز ، کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا و اسپکترومتر

نشری.


خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر لانتانیم :

عدد اتمی: 57

جرم اتمی: 138.9055

نقطه ذوب : C° 918

نقطه جوش : C° 1897

شعاع اتمی : Å 2.74

ظرفیت: 3

رنگ: سفید نقره ای

حالت استاندارد: جامد

نام گروه: 2

انرژی یونیزاسیون: Kj/mol 538.1

شکل الکترونی: 6s25d1

شعاع یونی : Å 1.061

الکترونگاتیوی: 1.10

حالت اکسیداسیون: 3

دانسیته: 6.146

گرمای فروپاشی : Kj/mol 6.2

گرمای تبخیر : Kj/mol 414

گرمای ویژه: J/g Ko 0.19

دوره تناوبی:6

شماره سطح انرژی : 6

اولین انرژی : 2

دومین انرژی : 8

سومین انرژی : 18

چهارمین انرژی : 18

پنجمین انرژی : 9

ششمین انرژی : 2


ایزوتوپ :

ایزوتوپ نیمه عمر

La-134 6.5 دقیقه

La-137 6000.0 سال

La-138 1.05E10 سال

La-139 پایدار

La-140 1.67 روز

La-141 3.9 ساعت

La-142 1.54 دقیقه


اشکال دیگر :

دی هیدرید لانتانیم LaH2 و تری هیدرید لانتانیم LaH3

اکسید لانتانیم La2O3

کلرید لانتانیم LaCl3


منابع :

کانی های مونازیت و باستنازیت


کاربرد :

برای اینکه خاصیت انکساری به شیشه می دهد از آن در لنز دوربین های

گرانقیمت، در الکترودهای باطری و روشنایی فندک استفاده می شود .

ایتریم عنصری با درخشندگی نقره ای متالیک است . این عنصر در سال

1790 توسط دانشمند فللاندی Johann Gadolin کشف گردید .

ایتریم در هوا مشتعل می شود . در سنگهای ماه هم ایتریم وجود دارد .

Ytterby یک روستایی در کشور سوئد در نزدیکی منطقه Vauxholm است.

Ytterby منطقه ای است که دارای معدن شن و ماسه است که در این

معادن عناصر کمیاب و دیگر کانیها یافت می شود. نامهای ایتریم و اربیم و

تربیم از این منطقه گرفته شده است.

منابع تشکیل دهنده ایتریم درنزدیکی همه کانیهای کمیاب یافت می شود.

آنالیزهای نمونه های سنگی در ماه توسط آپولو نشان داده است که در ماه

به نسبت میزان ایتریم بالاست. همچنین این عنصر در کانی مونازیت ماسه

ای حدود 3 درصد وجود دارد و در bastnasite حدود 0.2 درصد موجود می

باشد. Wohler در سال 1828 میزان ناخالص عنصر ایتریم را از واکنش کلرید

آهیدروس با پتاسیم به دست آورد. ترکیب تجاری این عنصر از واکنش فلورید

با فلز کلسیم به دست می آید. این عنصر همچنین از روشهای دیگری نیز به

دست می آید.

ایتریم در هوا عنصر نسبتاً پایداری است. براده های این فلز در هوا قابل

اشتعال هستند اگر درجه حرارت از 400 درجه بیشتر شود.

اکسید ایتریم یکی از مهمترین ترکیبات ایتریم است که کاربرد وسیعی هم در

صنایع دارد. از این عنصر برای نور و رنگ قرمز تیوپ ها ی نوری در تلویزیون

استفاده می شود. از این عنصر برای *****های مایکروویو نیز استفاده می

شود.

ایتریم آهندار، که فرمول آن Y3Fe5O12 است دارای خصوصیات مغناطیسی

هستند. ایتریم آهندار دارای خصوصیات فرستنده و ترانسفورماتور برای انرژی

های صوتی است. این ترکیب دارای سختی 8.5 است که برای مصارف

جواهرسازی کاربرد دارد. مقدار کمی ایتریم می تواند برای کاهش سایز

کروم، مولیبدن، زیرکون و تیتان و برای افزایش استحکام و مقاومت ترکیبات

آلومینیوم و منیزیم کاربرد دارد.

از این فلز برای دی اکسید کردن وانادیم و دیگر فلزات غیر آهنی استفاده می

شود. این فلز همچنین دارای استفاده هسته ای نیز می باشد. یکی از

ایزوتوپهای مهم ایتریم ، ایتریم 90 می باشد که کاربرد هسته ای ایتریم به

این ایزوتوپ برمی گردد. ایتریم برای ساخت قالبهای چدنی نیز کاربرد دارد.

این فلز مثل آهن خاصیت مفتول شدن دارد.

ایتریم همچنین برای سیستمهای لیزری و به عنوان کاتالیزور برای

واکنشهای پلیمریزاسیون اتیلن کاربرد دارد. همچنین برای صنایع سرامیک و

شیشه مورد استفاده قرار می گیرد همچنین اکسید این عنصر دارای نقطه

ذوب بالا و مقاوم در برابر شوک حرارتی است.

ایزوتوپهای طبیعی ایتریم شامل 89Y است. نوزده ایزوتوپ دیگر ناپایدار نیز از

این عنصر وجود دارد.

فلز ایتریم با خلوص 99.9% برای استفاده های تجاری دارای قیمت 75 دلار

در هر اونس است.

عنصر ايتريوم در طبيعت

اثرات ایتریم بر روی سلامتی:

ایتریم یکی از عناصر شیمیایی کمیاب است که در خانه و در وسایلی مانند

تلویزیون رنگی، لامپهای فلورسنت، لامپهای ذخیره انرژی و شیشه یافت می

شود. کلیه عناصر شیمیایی نادر، ویژگیهای تقریبا مشابهی دارند. ایتریم در

طبیعت به ندرت و به مقدار بسیارکم یافت می شود. ایتریم تنها در دو نوع

کانی مختلف یافت می شود.کاربردهای ایتریم در حال افزایش است زیرا

ایتریم برای تویلد کاتالیزورو صیقل دادن شیشه مناسب است.

وجود ایتریم در محیط کار خطرناک است زیرا از طریق هوا استنشاق می

شود. استنشاق طولانی مدت آن سبب ایجاد حباب در ریه می شود. به

علاوه ایتریم سبب سرطان هم می شود و تنفس آن احتمال بروز سرطان

ریه را افزایش می دهد. و در نهایت تجمع ایتریم در بدن برای کبد مضر است.


اثرات ایتریم بر روی محیط زیست:

ایتریم در اثر تولید نفت در محیط زیست و در مکانهای مختلف پراکنده می

شود. به علاوه وقتی لوازم منزل بیرون ریخته می شوند هم ایتریم وارد محیط

زیست می شود. ایتریم به تدریج در خاک تجمع می یابد و در نهایت غلظت آن

در بدن انسان، جانوران و ذرات خاک افزایش می یابد. در جانوران دریایی،

ایتریم باعث آسیب غشای سلولی می شود و روی تولید مثل و عملکرد

سیستم عصبی اثر منفی می گذارد.

ساختار بلوري عنصر ايتريوم

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر ایتریم :

عدد اتمی: 39

جرم اتمی:88.9059

نقطه ذوب : C° 1522

نقطه جوش : C° 3345

شعاع اتمی : Å 2.27

ظرفیت: 3

رنگ: سفید نقره ای

حالت استاندارد: جامد

نام گروه: 3

انرژی یونیزاسیون : Kj/mol 600

شکل الکترونی: [Kr]5s14d1

شعاع یونی : Å 0.9

الکترونگاتیوی: 1.22

حالت اکسیداسیون: 3

دانسیته: 4.472

گرمای فروپاشی : Kj/mol 11.4

گرمای تبخیر : Kj/mol 363

مقاومت الکتریکی : Ohm m 0.000000602

گرمای ویژه: J/g Ko 0.3

دوره تناوبی:5

شماره سطح انرژی : 5

اولین انرژی : 2

دومین انرژی : 8

سومین انرژی : 18

چهارمین انرژی : 9

پنجمین انرژی : 2


ایزوتوپ :

ایزوتوپ نیمه عمر

Y-86 14.74 ساعت

Y-87 3.35 روز

Y-88 106.6 روز

Y-89 پایدار

Y-90 2.67 روز

Y-90m 3.19 ساعت

Y-91 58.51 روز

Y-91m 49.71 دقیقه

Y-92 3.54 ساعت

Y-93 10.2 ساعت


اشکال دیگر :

دی هیدرید ایتریم YH2 و تری هیدرید ایتریم YH3

اکسید ایتریم Y2O3

کلرید ایتریم YCl3


منابع :

کانی های مونازیت ، زنوتایم و ایتریک


کاربرد :

در تولیدات فسفر ، تولید رنگ قرمز در صفحه تلویزیون ، اکسید آهن و اکسید

ایتریم سازنده بلورهای گارنت هستند . در لنز دوربین های لیزری و تهیه آجر

نسوز به کار می رود .

تهیه اکسید آهن به روش الکترولیز

برای بدست آوردن اکسید آهن خالص، به وسایل زیر احتیاج دارید:

-         منبع تغزیه بالای 12 ولت ( آداپتور بهترین گزینه )

-         افزایش دهنده رسانایی آب ( نمک طعام یا سدیم هیدروکسید که سود سوز آور نیز نامیده می شود )

-         یک الکترود ذغالی ( می توانید از مغز باتری استفاده کنید )

-         آهن خالص

ابتدا یک ظرف پلاستیکی که نیازی به آن ندارید را تهیه کنید ( تمیز باشد ). ظرف شما حتماً پلاستیکی باشد چرا که در هنگام برقکافت ممکن است واکنش های مشابهی ایجاد گردد و فرآورده اکسید آهن نباشد.

این ظرف را پر آب کنید. میزان نمک زیاد نباشد. ( سیر نشود )

در این ظرف مقداری نمک یا سدیم هیدروکسید حل کرده تا رسانایی آب افزایش یابد. سپس قطب منفی منبع تغزیه خود را به الکترود ذغالی زده، قطب مثبت را به آهن متصل کنید. آب سطح آهن و الکترود را بپوشاند.

سپس منبع تغزیه را فعال کنید. دقت داشته باشید جریان DC بوده و الکترود با آهن در آب تماس نداشته باشد. (احتمال انفجار منبع تغزیه )

حال 24 ساعت صبر کنید تا واکنش انجام شود. هرگاه به اندازه کافی اکسید در سطل جمع شد، می توانید جریان را قطع کنید. آهن های باقی مانده را دور ریخته، محلول آب و اکسید آهن را از صافی عبور دهید تا تکه پاره های آهن جدا شده، سپس محلول را بجوشانید تا آب آن بخار شده، اکسید آهن خالص در ظرف بماند.

نکته: الکترود ذغالی هیدروژن آزاد می کند. بهتر است از جرقه دور بماند و کار را در محیط باز انجام دهید.

نکته: آب ظرف را هنگام واکنش به هم نزنید؛ چرا که اطراف قطب ها اسیدی و بازی می شوند و واکنش را تخریب می کنید.