Lantan

Đặc trưng

Lantan là kim loại màu trắng bạc, thuộc về nhóm 3 trong bảng tuần hoàn và là nguyên tố thuộc nhóm Lantan. Nó được tìm 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. Nó phản ứng trực tiếp với cacbon, nitơ, bo, selen, silic, phốtpho, lưu huỳnh, các halogen. Nó bị ôxi hóa nhanh khi lộ ra ngoài không khí. Nước lạnh tấn công lantan chậm nhưng nước nóng thì phân hủy nó nhanh hơn nhiều.

Lịch sử

Lantan được nhà hóa học người Thụy Điển là Carl Gustav Mosander phát hiện năm 1839, khi ông phân hủy một phần mẫu nitrat xeri bằng nhiệt và xử lý muối thu được bằng axít nitric loãng. Từ dung dịch nhận được, ông cô lập ra một nguyên tố đất hiếm mới mà ông gọi là lantana. Lantan được cô lập ở dạng tương đối tinh khiết vào năm 1923.
Từ lantan có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp λανθανω [lanthanō] = nằm ẩn nấp.
Lantan có tính bazơ mạnh nhất trong số các nguyên tố nhóm lantan hóa trị 3, và tính chất này là cái cho phép Mosander cô lập và tinh chế các muối của nó. Việc chia tách theo tính bazơ thực hiện trong công nghiệp là kết tủa phân đoạn của các bazơ yếu (chẳng hạn didymi) từ dung dịch nitrat bằng cách bổ sung ôxít magiê hay khí ammoniac. Lantan đã tinh chế còn tồn lại trong dung dịch. (Các phương pháp dựa trên độ bazơ chỉ thích hợp cho việc tinh chế lantan; didymi không thể chia tách tiếp có hiệu quả theo kiểu như thế này.) Kỹ thuật thay thế là kết tinh phân đoạn do Dimitry Ivanovich Mendeleev phát hiện ra, trong dạng nitrat amoni tetrahydrat kép, được ông sử dụng để tách lantan hòa tan ít hơn từ didymi hòa tan nhiều hơn trong thập niên 1870. Hệ thống này được sử dụng ở quy mô thương mại trong tinh chế lantan cho đến khi có sự phát triển phương pháp chiết tách bằng dung môi trên thực tế vào cuối thập niên 1950. (Quy trình chi tiết sử dụng các nitrat amoni kép để cung cấp 4N chi lantan tinh khiết, cô đặc neodymi và praseodymi được trình bày trong Callow 1967, vào thời gian khi quy trình này đã là lỗi thời.) Khi vận hành để tinh chế lantan, các nitrat amoni kép được tái kết tinh từ nước. Khi sau này được Carl Auer von Welsbach làm thích ứng để chia tách didymi, axít nitric được sử dụng làm dung môi để hạ thấp độ hòa tan của hệ thống. Lantan là tương đối dễ tinh chế, do nó chỉ có một nguyên tố nhóm Lantan nằm cận kề là xeri, mà bản thân nguyên tố này cũng tương đối dễ loại bỏ do hóa trị 4 tiềm năng của nó.

Vai trò sinh học

Lantan không có vai trò sinh học nào đã biết. Nguyên tố này không được hấp thụ bằng đường miệng và khi được tiêm vào thì việc loại bỏ nó diễn ra rất chậm. Cacbonat lantan đã được chấp thuận như là dược phẩm (Fosrenol®, Shire Pharmaceuticals) để hấp thụ phốtphat dư thừa trong các trường hợp suy thận giai đoạn cuối. Một vài clorua đất hiếm, như clorua lantan (LaCl₃), được biết là có khả năng chống đông máu.
Trong khi lantan có một số hiệu ứng dược học đối với một vài kênh ion và thụ thể, đặc trưng của nó đối với thụ thể GABA là duy nhất trong số các ion hóa trị hai. Lantan tác động vào cùng một khu vực điều chỉnh trên GABAR, giống như kẽm - một tác nhân điều chỉnh không gian và độ hoạt động âm tính. Nhưng các cation lantan La³⁺ là tác nhân điều chỉnh không gian và độ hoạt động dương tính tại các thụ thể GABA bẩm sinh và tái tổ hợp, làm tăng thời gian mở kênh và giảm sự nhạy cảm ở phụ nhóm cấu hình phụ thuộc kiểu.

Phổ biến

Mặc dù lantan thuộc về nhóm các nguyên tố hóa học gọi là các kim loại đất hiếm, nhưng nó lại không hiếm. Lantan có sẵn với lượng tương đối lớn (32 ppm trong lớp vỏ Trái Đất). Các loại "đất hiếm" có tên gọi như vậy là do chúng là hiếm so với các loại đất "thông thường" như đá vôi hay magnesia, và do trước đây người ta chỉ biết đến một ít trầm tích.
Monazit (Ce, La, Th, Nd, Y)PO₄ và bastnasit (Ce, La, Y)CO₃F là các loại quặng chủ yếu trong đó chứa lantan, tính theo tỷ lệ phần trăm thì tới 25-38% trong hàm lượng các nguyên tố nhóm Lantan. Lantan nói chung được làm giàu từ bastnasit chứ không phải monazit, trong các bể tinh lọc quặng quy mô thương mại. Cho tới năm 1949, bastnasit vẫn còn là khoáng vật hiếm và vô danh, thậm chí người ta còn không dự tính xa về nó như là nguồn thương mại tiềm năng để sản xuất các nguyên tố nhóm lantan. Trong năm đó, lượng trầm tích lớn tại núi Pass, California (cạnh khu bảo tồn quốc gia Mojave) đã được phát hiện. Phát hiện này báo cho các nhà địa chất về sự tồn tại của một lớp mới các trầm tích đất hiếm, các đất hiếm chứa florocacbonat, mà sau này người ta tìm thấy ở nhiều nơi, như ở châu Phi và Trung Quốc.
Xem thêm Thể loại:Khoáng vật lantanua

Phòng ngừa

Lantan có độc tính từ thấp tới vừa phải và phải cẩn thận khi tiếp xúc với nó. Ở động vật, việc tiêm dung dịch chứa lantan sẽ sinh ra bệnh tích lũy đường trong máu, huyết áp thấp, thoái hóa lá lách và biến đổi bất thường ở gan.