hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
براسيوديميوم الخصائص
2 Pr (s) + 6 H2O (l) → 2 Pr(OH)3 (aq) + 3 H2 (g)
تتفاعل معادنه مع جميع الهالوجينات ليكون هاليدات ثلاثية:
2 Pr (s) + 3 Cl2 (g) → 2 PrCl3 (s) [green]
2 Pr (s) + 3 Br2 (g) → 2 PrBr3 (s) [green]
من المركبات المعروفة أيضًا رباعي الفلوريد PrF4، وينتج عن تفاعل خليط من فلوريد الصوديوم وفلوريد البراسيوديميوم (III) مع غاز الفلورين لينتج Na2PrF6 متبوعًا بإخراج فلوريد الصوديوم من الخليط المتفاعل مع فلوريد الهيدروجين السائل. بالإضافة إلى أنّ البراسيوديميوم يشكل ثنائي ديودايد البرونز مثل ديوديدات اللانثانيوم والسيريوم الغادولينيوم، والبراسيوديميوم (III) مركب كهربائي قطبي. ويذوب البراسيوديميوم بسهولة في حمض الكبريتيك المخفف ليشكل محاليل تحتوي على أيونات خضراء مصفرّة Pr3+ تظهر على شكل معقّدات [Pr(H2O)9]3+.
2 Pr (s) + 3 H2SO4 (aq) → 2 Pr3+ (aq) + 3 SO42- (aq) + 3 H2 (g)
براسيوديميوم الخصائص
ذوبان مركبات البراسيوديميوم (IV) في الماء لا ينتج عنه محاليل تحتوي على أيونات صفراء Pr4+؛ وذلك بسبب الموجبية العالية المعيارية لجهد الاختزال لزوجي Pr4+/Pr3+ عند +3.2 فولت، فهذه الأيونات غير مستقرة في المحلول المائي، وتتأكسد المياه لتصبح مخففة ل Pr3+.
وقيمة الجهد لزوج الـــ Pr3+/Pr تساوي -2.35 فولت. مع ذلك فإنّ Pr4+ في الأوساط المائية عالية القاعدية يمكن أن تنتج عن التأكسد مع الأوزون.
بالرغم من أنّ البراسيوديميوم (V) في الحالة الصلبة غير معروف، إلا أنّ وجود البراسيوديميوم في حالة الأكسدة +5 -مع توزيع إلكتروني مستقر السابق لغاز الزينون النبيل- تحت ظروف غشاء الغازات النبيل العازل تم تسجيلها في عام 2016م. تم تحديد الأصناف المحددة في حالة الأكسدة +5 كــ +[PrO2]، ونواتجها O2، وAr، وPrO2(η2-O2).
تشبه مركبات البراسيوديميوم العضوية إلى حد كبير باقي اللانثانيدات، حيث أنّ كلهم يتشاركون في عدم القدرة على اجتياز / تحطيم رابطة π. وبالتالي فهي في الأغلب محصورة لأغلب السيكلوبنتادينات الأيونية -مماثلة في البنية مع اللانثانيوم- ورابطة σ الألكيل البسيط والبنسيل، وبعضها قد يكون مبلمر. يكون التناسق الكيميائي في البراسيوديميوم موجود بصورة كبيرة جدًّا، الأيونات الكهروضوئية الموجبة Pr3+، وهي فعلاً مشابهة إلى حد كبير باقي اللانثانيدات الأولية مثل La3+ وCe3+ وNd3+.
وعلى سبيل المثال، فإنَّ اللانثانوم والسِّيريُوم والنيوديميوم ونترات البراسيديميوم كلها تُكوّن كلًّا من المركبات 4:3 و1:1 مع إيثر 18-تاج-6، في حين أنّ اللانثانيدات المتوسطة من البروميثيوم وصولاً إلى الغادولينيوم تستطيع فقط تكوين المركبات 4:3، ومن جهة أخرى فإنّ اللانثانيدات الأخيرة /الذيلية من التربيوم حتى اللوتيشيوم لا يمكنها النجاح في عملية ترتيب جميع روابط المركبات. تملك البراسيوديميوم أرقام تناسق عالية مع إنهّا غير مؤكدة مع ضعف في البنية الكيميائية لها باستثناءات لتلك الناتجة عن الترابطات الضخمة مثل ثلاثية التناسق [Pr{N(SiMe3)2}3]. هناك أيضًا بعض مخاليط الأكاسيد والفلوريدات التي تشتمل على البراسيوديميوم (IV)، لكنها لا تملك تناسق كيميائي ذو قيمة في هذه الحالات المؤكسدة مثل السِّيريُوم المجاور لها.
براسيوديميوم التواجد والإنتاج
لا يعد البراسيوديميوم من العناصر النادرة بشكل خاص، حيث أنّه يشكل 9.1 مغ/كغ من القشرة الأرضية. هذه القيمة تتمركز بين تركيز الرصاص (13 مغ/كغ) والبورون (9 مغ/كغ) في القشرة الأرضية، ويعتبر من رابع العناصر الوفيرة من اللانثانيدات، بعد السِّيريُوم (66 مغ/كغ)، والنيوديميوم (40 مغ/كغ)، واللانثانوم (35 مغ/كغ)؛ وإنّه أقل وفرة من عناصر الأرض النادرة الإتريوم (31 مغ/كغ) والسكانديوم (25 مغ/كغ). جاء تصنيف البراسيوديميوم على أنه عنصر نادر في الأرض نسبة إلى «مكونات الأرض المشتركة» مثل الحجر الجيري والمنغنيز، والتي تتكون من مجموعة من العناصر المعروفة سهلة الاستخراج ومطلوبة تجاريًا. وعلى الرغم من أنّه ليس نادراً بشكل خاص، إلا أنّه لم يعتبر قط كعنصر نادرًا في القشرة الأرضية من المعادن الحاملة للبراسيوديميوم. ودائمًا ما يسبقه السِّيريُوم واللانثانيوم والنيوديميوم أيضًا.
براسيوديميوم التواجد والإنتاج
يشبه حجم أيون البراسيوديميوم الثلاثي (Pr3+) اللانثانيدات الأولى في مجموعة السيريوم (من الساماريوم إلى اليوروبيوم) التي تتبع الجدول الدوريّ، وبالتالي يميل الأيون إلى التفاعل مع مجموعة السيريوم في الفوسفات، والسيليكات، والكربونات، مثل المونازيت (MIIIPO4) والباستناسايت (MIIICO3F)، بحيث يرمز الحرف M إلى معادن الأرض النادرة ماعدا السكانكيوم والبروميثيوم المشع (معظمهم Ce، وLa، وY، والقليل من Nd، وPr). يفتقر الباستناسايت إلى الثوريوم واللانثانيدات الثقيلة، كما أن اللانثانيدات الخفيفة النقية أقل مشاركة فيه. ويعالج الخام من هذه المادة بعد تحطيمه وسحقه أولًا بحمض الكبريتيك المركز الساخن، وثاني أكسيد الكربون، وفلوريد الهيدروجين، ورباعي فلوريد السيليكون. بعد ذلك يتم تجفيف المنتج وترشيحه بالماء، تاركًا أيونات اللانثانيد الأولى، بما في ذلك اللانثانم، في محلول.
براسيوديميوم التواجد والإنتاج
يتكون المونازيت عادة من كل معادن القشرة الأرضية النادرة، والثريوم بشكل خاص. يمكن فصل المونازيت -بسبب خواصه المغناطيسية- بالفصل الكهرومغناطيسي المتكرر. ويعالج بعد إتمام عملية الفصل مع حمض الكبريتيك المركز الساخن لإنتاج كبريتات المعادن النادرة القابلة للذوبان في الماء. يتم معادلة المرشحات الحمضية جزئيًا مع هيدروكسيد الصوديوم إلى الرقم الهيدروجيني 3-4 الذي يترسب بسببه هيدروكسيد الثوريوم ثم يُزال. ومن ثم يعالج المحلول باستخدام أكسالات الأمونيوم لتحويل معادن القشرة النادرة إلى أكسالات غير قابلة للذوبان، وتُحوّل الأكسالات إلى أكاسيد عن طريق الحرارة العالية، وتذاب الأكاسيد في حمض النتريك. في الخطوة الأخيرة، يستثنى أحد أهم مكونات المركب، وهو السيريوم حيث أنّ أكسيد السيريوم غير قابل للذوبان في HNO3. يجب توخي الحذر عند التعامل مع بعض الرواسب لأنها تحتوي على 228Ra، و232Th، وهما باعثان قويَّان لأشعة غاما.
براسيوديميوم التواجد والإنتاج
يمكن بعد ذلك فصل البراسيوديميوم عن اللانثانيدات الأخرى عن طريق التبادل الأيوني (كروماتوغرفيا)، أو باستخدام مذيب مثل ثلاثي بيوتيل الفوسفات حيث يزداد ذوبان Ln3+ مع زيادة الرقم الذريّ. في حالة استخدام التبادل الأيوني يتم تعبأة خليط اللانثانيدات داخل عامود من المادة الصبغية للتبادل الكاتيوني ويعبأ Cu2+ أو Zn2+ أو Fe3+ في العامود الأخر. يتم تمرير محلول مائي لعامل مركّب يعرف باسم اليونت -الذي عادةً ما يكون ثلاثي الأمونيوم- خلال الأعمدة، ثم ينقل Ln3+ من العمود الأول ويعاد وضعه في شريط متراص في أعلى العامود قبل أن يبدأ في إعادة التموضع بواسطة NH4+. تزداد طاقة غيبس الحرة لتكوين المركبات Ln(edta·H) على طول اللانثانيدات بما يقارب ربع من Ce3+ حتى Lu3+، حيث يتنزل كاتيونات Ln3+ عامود النمو في نطاق ومن ثمّ تجزأ على نحو متكرر، وتُزال من الأثقل إلى الأخف وزنًا. بعدها ترسَّب كأُكسالات غير ذائبه، ثم تحرق لتكوين أكاسيد، وأخيرًا تختزل إلى معادن.
براسيوديميوم التطبيقات
حقق ليو موسر بن لودفيغ موسر مؤسس شركة موسر للزجاج في التشيك التي تعرف الآن باسم كارلوفي فاري نجاحًا في استعمال البراسيوديميوم لتلوين الزجاج في أواخر العشرينيات من القرن الماضي، حيث قام بتلوين كوب زجاج باللون الأخضر المصفر ما يعرف باسم «براسيمِت» (بالإنجليزية: Prasemit). ورغم ذلك النجاح لم يلقى رواجًا كبيراً في تلك الفترة لوجود بدائل تعطي نفس اللون بتكلفة أقل، مع ذلك فقد تم تلوين بعض القطع. كما قام موسر بمزج البراسيوديميوم مع النيوديميوم لإنتاج زجاج الهيليوليت -وهي كلمة ألمانية الأصل-، الذي انتشر على نحوٍ واسع. أول استخدام تجاري للبراسيوديميوم المنقى الذي مازال مستمراً إلى يومنا الحالي يكون شكله على هيئة صبغة برتقالية مصفرة، البراسيوديميوم الأصفر وهو لون السيراميك؛ عبارة عن محلول صلب في شبكة من الزركون. هذا اللون لا يحتوي على اللون الأخضر، وبالمقابل من الواضح بشكل جليّ أنّ زجاج البراسيوديميوم يكون لونه أخضر خالٍ من اللون الأصفر.
براسيوديميوم التطبيقات
نظرًا للتشابه الكبير بين اللانثانيدات فيمكن للبراسيوديميوم أن يحل محل معظم اللانثانيدات الأخرى دون فقدان كبير في الوظائف التي تقدمها، وفي الواقع، العديد من التطبيقات التي تشتمل على مزيج متنوع من اللانثانيدات وكميات صغيرة من البراسيوديميوم مثل السبائك الحديدية وسبائك المسكميتال. التطبيقات التالية هي تطبيقات حديثة على البراسيوديميوم على وجه الخصوص أو على البراسيوديميوم كمجموعة فرعية من اللانثانيدات:
البراسيوديميوم مع النيوديميوم، يستخدم البراسيوديميوم في إنتاج مغناطيس ذو طاقة عالية ملحوظة من حيث الصلابة والقوة. بشكل عام فإنّ معظم السبائك النادرة لمجموعة السِّيريُوم -من اللانثانوم حتى السماريوم- مع المعادن الانتقالية ثلاثية الأبعاد تعطي مغانط/مغناطيس بشكل مستقر للغاية، وغالبًا ما يستخدمان في المعدات الصغيرة مثل المحركات والسماعات والطابعات وسماعات الرأس ومكبرات الصوت والتخزين المغناطيسي.
وكذلك لدور البراسيوديميوم في صناعة المغناطيسات الدائمة فقط استخدمت في توربينات الرياح، وهذا ما يجعله أحد العناصر الرئيسية في المنافسة الجيوسياسية في العالم الذي يعمل على الطاقات المتجددة، لكن قد تعرض هذا القول لانتقادات لأن ليست كل التوربينات تستخدم مغناطيسات دائمًا.
براسيوديميوم الدور البيولوجي والاحتياطات
وجد أنّ اللانثانيدات الأولية (مثل اللانثانوم والالسِّيريُوم والبراسيوديميوم والنيوديميوم) ضرورية ولها دور أساسيّ في بعض البكتيريا الميثانية التي تعيش في الطين البركاني مثل الميثيلاسيدفيلوم فيوماريوليكوم، ولم يثبت وجود دور بيولوجي للبراسيوديميوم في أي كائن إضافةً لكونه لا يعد سامًّا في الوقت نفسه. لكن من المعروف أنّ الحقن الوريدي لعناصر الأرض النادرة يؤدي إلى ضعف وظائف الكبد، بالإضافة إلى أنّ الآثار الجانبية الرئيسية الناتجة عن استنشاق أكاسيد الأرض النادرة في البشر تظهر من شوائب الثوريوم واليورانيوم.
لانثانوم
اللانثانوم (بالإنجليزية: Lanthanum)عنصر كيميائي له الرمز La والعدد الذري 57 في الجدول الدوري. 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.
لانثانوم
عادة ما يحدث اللانثانوم مع السيريوم والعناصر الأرضية النادرة الأخرى. تم العثور على اللانثانوم لأول مرة من قبل الكيميائي السويدي كارل جوستاف موساندر في عام 1839 كشوائب في نترات السيريوم - ومن هنا جاء اسم اللانثانوم من اليونانية القديمة (λανθάνειν) (اللانثانين)، مما يعني «الكذب مخفيًا». على الرغم من تصنيفه على أنه عنصر أرضي نادر، فإن اللانثانوم هو العنصر الثامن والعشرون الأكثر وفرة في قشرة الأرض، وهو ما يقرب من ثلاثة أضعاف وفرة الرصاص. في المعادن مثل المونازيت والباستناسي، يشكل اللانثانوم حوالي ربع محتوى اللانثانيد. يتم استخراجه من تلك المعادن من خلال عملية معقدة لدرجة أن معدن اللانثانوم النقي لم يتم عزله حتى عام 1923.
مركبات اللانثانوم لها العديد من التطبيقات مثل المحفزات، والمواد المضافة في الزجاج، ومصابيح القوس الكربوني لأضواء الاستوديو وأجهزة العرض، وعناصر الإشعال في الولاعات والمشاعل، وكاثودات الإلكترون، وميض، وأقطاب لحام بقوس التنغستن بالغاز، وأشياء أخرى. تستخدم كربونات اللانثانوم كمواد رابطة للفوسفات في حالات ارتفاع مستويات الفوسفات في الدم عند الإصابة بالفشل الكلوي.
لانثانوم مميزات
اللانثانوم هو العنصر الأول والنموذج الأولي لسلسلة اللانثانيد. في الجدول الدوري، يظهر على يمين الباريوم الفلزي الأرضي القلوي وعلى يسار اللانثانيد السيريوم. تم التنازع على موضعه، لكن معظم الذين يدرسون الأمر جنبًا إلى جنب مع تقرير IUPAC المؤقت لعام 2021 يعتبرون اللانثانوم هو الأفضل في وضعه كأول عناصر (f-block). يتم ترتيب 57 إلكترونًا من ذرة اللانثانوم في الترتيب [Xe] 5d16s2 مع ثلاثة إلكترونات التكافؤ خارج أساس الغازات النبيلة. في التفاعلات الكيميائية، غالبًا ما يتخلى اللانثانوم عن إلكترونات التكافؤ الثلاثة هذه من القشرة الفرعية 5d و 6s لتشكيل حالة الأكسدة +3، مما يحقق التكوين المستقر للغاز النبيل السابق «الزينون». بعض مركبات اللانثانوم (II) معروفة أيضًا، لكنها أقل ثباتًا.
لانثانوم مميزات
من بين اللانثانيدات، يعتبر اللانثانوم استثنائيًا لأنه لا يحتوي على 4 إلكترونات كذرة غازية واحدة. وبالتالي، فهي ضعيفة للغاية مغناطيسية، على عكس اللانثانيدات ذات المغناطيسية القوية المتأخرة (مع استثناءات الأخيرين، الإيتربيوم واللوتيتيوم، حيث تكون قشرة 4f ممتلئة تمامًا). ومع ذلك، يمكن أن تصبح قشرة اللانثانوم 4f مشغولة جزئيًا في البيئات الكيميائية وتشارك في الترابط الكيميائي. على سبيل المثال، ترتبط نقاط انصهار اللانثانيدات الثلاثية التكافؤ (الكل ما عدا اليوروبيوم والإيتربيوم) بمدى تهجين الإلكترونات 6s و 5 d و 4 f (خفض مع زيادة مشاركة 4f)،  ولانثانوم ثاني- أدنى نقطة انصهار بينهم: 920 درجة مئوية. (يحتوي اليوروبيوم والإيتربيوم على نقاط انصهار أقل لأنهما ينتجان حوالي إلكترونين لكل ذرة بدلاً من ثلاثة.)  هذا التوافر الكيميائي للمدارات f يبرر وضع اللانثانوم في الكتلة f على الرغم من التكوين الشاذ لحالة الأرض  (والذي هو مجرد نتيجة التنافر القوي بين الإلكترونات مما يجعله أقل ربحية لاحتلال غلاف 4f، لأنها صغيرة وقريبة من الإلكترونات الأساسية).
لانثانوم مميزات
تصبح اللانثانيدات أكثر صعوبة مع اجتياز السلسلة: كما هو متوقع، اللانثانوم معدن ناعم. اللانثانوم لديها مرتفعة نسبيا المقاومة من 615 nΩm في درجة حرارة الغرفة؛ وبالمقارنة، فإن قيمة الموصل الجيد للألمنيوم هي 26.50 فقط نيم. اللانثانوم هو الأقل تطايرًا من اللانثانيدات. مثل معظم اللانثانيدات، يحتوي اللانثانوم على هيكل بلوري سداسي في درجة حرارة الغرفة. عند 310 درجة مئوية، يتغير اللانثانوم إلى هيكل مكعب محوره الوجه، وعند 865 درجة مئوية، يتغير إلى هيكل مكعب محوره الجسم.
لانثانوم مميزات
كما هو متوقع من الاتجاهات الدورية، يمتلك اللانثانوم أكبر نصف قطر ذري من اللانثانيدات. ومن ثم، فهو الأكثر تفاعلًا من بينها، حيث يتلوث بسرعة كبيرة في الهواء، ويتحول إلى مظلم تمامًا بعد عدة ساعات ويمكن أن يحترق بسهولة لتكوين أكسيد اللانثانوم (III)، La 2 O 3، والذي يكاد يكون أساسيًا مثل أكسيد الكالسيوم. ستتآكل عينة بحجم السنتيمتر من اللانثانوم تمامًا في غضون عام حيث ينفجر أكسيده مثل صدأ الحديد، بدلاً من تشكيل طبقة أكسيد واقية مثل الألومنيوم، سكانديوم، الإيتريوم، واللوتيتيوم. يتفاعل اللانثانوم مع الهالوجينات في درجة حرارة الغرفة لتكوين ثلاثي الهاليدات، وعند الاحترار سيشكل مركبات ثنائية مع النيتروجين غير المعدني، والكربون، والكبريت، والفوسفور، والبورون، والسيلينيوم، والسيليكون، والزرنيخ. يتفاعل اللانثانوم ببطء مع الماء لتكوين اللانثانوم (III) هيدروكسيد، La (OH) 3 . في حمض الكبريتيك المخفف، يشكل اللانثانوم بسهولة أيون ثلاثي الموجات مائي [La(H2O)9]3+ : هذا عديم اللون في محلول مائي لأن La 3+ لا يحتوي على إلكترونات d أو f. اللانثانوم هو أقوى وأصلب قاعدة بين العناصر الأرضية النادرة، وهو أمر متوقع مرة أخرى من كونه أكبرها.
لانثانوم مميزات
يتكون اللانثانوم الموجود بشكل طبيعي من نظيرين، النظير المستقر 139 La والنظير المشع طويل العمر البدائي 138 La. 139 La هو الأكثر وفرة إلى حد بعيد، ويشكل 99.910٪ من اللانثانوم الطبيعي: يتم إنتاجه في عملية s (التقاط النيوترون البطيء، والذي يحدث في النجوم ذات الكتلة المنخفضة إلى المتوسطة) وعملية r (الالتقاط السريع للنيوترونات، والذي يحدث في المستعرات الأعظمية المنهارة الأساسية). إنه النظير الوحيد المستقر من اللانثانوم. النظير النادر جدًا 138 La هو واحد من عدد قليل من النوى البدائية الفردية - الفردية، ذات عمر نصف طويل يبلغ 1.05 × 10 11 سنين. إنها واحدة من النوى p الغنية بالبروتون والتي لا يمكن إنتاجها في عمليات s- أو r . يتم إنتاج 138 La، جنبًا إلى جنب مع أكثر ندرة 180m Ta، في عملية ν، حيث تتفاعل النيوترينوات مع نوى مستقرة. جميع نظائر اللانثانوم الأخرى اصطناعية: باستثناء 137 La مع عمر نصف يبلغ حوالي 60.000 سنوات، جميعهم لديهم نصف عمر أقل من يوم واحد، ومعظمهم يمتلكون نصف عمر أقل من دقيقة. تحدث النظائر 139 La و 140 La كمنتجات انشطار لليورانيوم.
لانثانوم 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.
لانثانوم مركبات
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.
لانثانوم مركبات
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 500 درجة 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 إسفيناني ثنائي أفطس ‏ 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.
لانثانوم تاريخ
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.
لانثانوم تاريخ
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.
لانثانوم الحدوث والإنتاج
اللانثانوم هو ثالث أكثر اللانثانيدات وفرة، حيث يتكون من 39 ملغم / كغم من قشرة الأرض خلف النيوديميوم عند 41.5 مجم / كجم والسيريوم عند 66.5 ملغم / 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.
لانثانوم الحدوث والإنتاج
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.
لانثانوم الحدوث والإنتاج
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.
لانثانوم الحدوث والإنتاج
يتم الحصول على معدن اللانثانوم من أكسيده عن طريق تسخينه بكلوريد الأمونيوم أو الفلورايد وحمض الهيدروفلوريك عند 300-400 درجة 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:
أيضًا، يمكن إنتاج اللانثانوم النقي عن طريق التحليل الكهربائي للخليط المنصهر من LaCl 3 و NaCl أو KCl اللامائي في درجات حرارة مرتفعة.
لانثانوم التطبيقات
كان أول تطبيق تاريخي للانثانم في عباءات فانوس الغاز. كارل آور فون فلسباخ مزيجًا من أكسيد اللانثانوم وأكسيد الزركونيوم، والذي أطلق عليه اسم أكتينوفور وحصل على براءة اختراع في عام 1886. أعطت الأغطية الأصلية ضوءًا أخضر اللون ولم تكن ناجحة جدًا، وفشلت شركته الأولى، التي أسست مصنعًا في أتزغيرسدورف في عام 1887، في عام 1889.
تشمل الاستخدامات الحديثة لللانثانم ما يلي:
لانثانوم التطبيقات
إحدى المواد المستخدمة في صناعة بطاريات هيدريد معدن النيكل هي مادة أنوديك هي La(Ni3.6Mn0.4Al0.3Co0.7). نظرًا للتكلفة العالية لاستخراج اللانثانيدات الأخرى، يتم استخدام مادة غير متجانسة تحتوي على أكثر من 50 ٪ من اللانثانوم بدلاً من اللانثانوم النقي. المركب مكون بين فلزات AB5 نوع. يمكن العثور على بطاريات NiMH في العديد من طرازات تويوتا بريوس المباعة في الولايات المتحدة. تتطلب بطاريات هيدريد النيكل والمعدن الكبيرة كميات هائلة من اللانثانوم للإنتاج. تتطلب بطارية تويوتا بريوس NiMH لعام 2008 10 إلى 15 كيلوغرام (22 إلى 33 رطل) من اللانثانوم. بينما يدفع المهندسون التكنولوجيا لزيادة كفاءة الوقود، قد تكون هناك حاجة إلى ضعف هذه الكمية من اللانثانوم لكل مركبة.
يمكن أن تحتوي سبائك الإسفنج الهيدروجين على اللانثانوم. هذه السبائك قادرة على تخزين ما يصل إلى 400 ضعف حجمها من غاز الهيدروجين في عملية امتصاص عكسية. يتم إطلاق الطاقة الحرارية في كل مرة يفعلون ذلك ؛ ولهذه السبائك إمكانيات في أنظمة الحفاظ على الطاقة.
لانثانوم التطبيقات
يستخدم أكسيد اللانثانوم والبوريد في الأنابيب المفرغة الإلكترونية كمواد كاثود ساخنة ذات انبعاث قوي للإلكترونات. بلورات LaB6 تُستخدم في مصادر انبعاث الإلكترون الحراري ذات السطوع العالي والعمر الطويل للمجاهر الإلكترونية ودوافع تأثير هول.
اللانثانوم ثلاثي فلوريد (LaF3) عنصر أساسي في زجاج فلوريد ثقيل يسمى (ZBLAN). يتمتع هذا الزجاج بنفاذية فائقة في نطاق الأشعة تحت الحمراء، وبالتالي فهو يستخدم لأنظمة اتصالات الألياف الضوئية.
يعد بروميد اللانثانوم المشبع بالسيريوم وكلوريد اللانثانوم من أحدث المؤشرات الوامضة غير العضوية، والتي تتميز بمزيج من إنتاجية الضوء العالية وأفضل دقة للطاقة والاستجابة السريعة. محصولها العالي يتحول إلى دقة طاقة فائقة ؛ علاوة على ذلك، يكون ناتج الضوء مستقرًا جدًا وعاليًا جدًا على نطاق واسع جدًا من درجات الحرارة، مما يجعله جذابًا بشكل خاص لتطبيقات درجات الحرارة العالية. تستخدم هذه المومضات بالفعل تجاريًا على نطاق واسع في كاشفات النيوترونات أو أشعة جاما.
تستخدم مصابيح القوس الكربوني مزيجًا من العناصر الأرضية النادرة لتحسين جودة الإضاءة. استهلك هذا التطبيق، وخاصة من قبل صناعة الصور المتحركة لإضاءة الاستوديو والعرض، حوالي 25 ٪ من مركبات الأرض النادرة المنتجة حتى التخلص التدريجي من مصابيح قوس الكربون.
أكسيد اللانثانوم الثلاثي (La2O3) يحسن المقاومة القلوية للزجاج ويستخدم في صنع زجاج بصري خاص، مثل الزجاج الماص للأشعة تحت الحمراء والفوق بنفسجية، وكذلك عدسات الكاميرا والتلسكوب، بسبب معامل الانكسار العالي والتشتت المنخفض لنظارات الأرض النادرة. يستخدم أكسيد اللانثانوم أيضًا كمادة مضافة لنمو الحبوب أثناء تلبيد المرحلة السائلة لنتريد السيليكون وثنائي بوريد الزركونيوم.
تعمل الكميات الصغيرة من اللانثانوم المضافة إلى الفولاذ على تحسين قابليته للتطويع ومقاومة الصدمات والليونة، في حين أن إضافة اللانثانوم إلى الموليبدينوم يقلل من صلابته وحساسيته للتغيرات في درجات الحرارة.