"Конструктор будущего" или "Что вы думаете насчет редкоземельных металлов?"

[PainsLover]

Люди очень редко разбираются в том, на основе каких веществ работает современная аппаратура, при чем - это совсем не зависит от отрасли промышленности, или банальной повседневности. Эта работа внесет ясность в аспекты некоторых обыденных вещей и расширит ваш кругозор, а ещё приоткроет завесу тайны над перспективными технологиями будущего.

 

Лантан был открыт одним из первых среди РЗМ. Лантан и лантаноиды – всегда вместе: в минералах, в нашем представлении, в металле. На Всемирной выставке в Париже в 1900 г. были впервые продемонстрированы образцы некоторых чистых, как считалось, лантаноидов.

Но, по факту, все “чистые образцы” были лишь смесью нескольких лантаноидов.

Лантан был открыт как примесь в “чистом церие” - его “старшем брате” и, практически, родоначальнике лантаноидов. В 1826 г. Карл Мосандер – ученик, ассистент и один из близких друзей Берцелиуса (человека, открывшего церий) – исследовал цериевую землю и заключил, что она неоднородна, что в ней, помимо церия, содержится еще один, а может быть и не один, новый элемент. Но, чтобы проверить это предположение, нужно было много церита. Доказать сложность цериевой земли Мосандеру удалось лишь в 1839 г. Целых 36 лет этот металл скрывался от ученых - за это и получил свое название.

Изначально лантан, как и многие РЗМ хотели отнести ко II группе, но благодаря опыту с нагреванием Менделеева его все же разместили в III, присвоим Порядковый номер 57 и атомный вес 138...139.

 

Как мы можем заметить, Лантан является вторым по количеству содержания в земной коре, уступая лишь Церию.

 

Получают Лантан преимущественно из монацита и бастнезита, как, впрочем, и церий, и все остальные элементы цериевой подгруппы.

Монацит – тяжелый блестящий минерал, обычно желто-бурый, но иногда и других цветов, поскольку постоянством состава он не отличается. Точнее всего его состав описывает такая странная формула: (РЗЭ)PO4. Она означает, что монацит – фосфат редкоземельных элементов (РЗЭ). Обычно в монаците 50...68% окислов РЗЭ и 22...31,5% P2O5.

Монацитовые россыпи (монацитовый песок) распространены по берегам рек, озер и морей на всех континентах. В начале века (данные за 1909 г.) 92% мировой добычи редкоземельного сырья, и прежде всего монацита, приходилось на долю Бразилии. Спустя десять лет центр тяжести переместился на тысячи километров к востоку (или к западу, смотря как считать) – в Индию. После 1950 г. в связи с развитием атомной промышленности гегемоном среди капиталистических стран в добыче и переработке редкоземельного сырья стали Соединенные Штаты. Хотя песок и называют монацитовым, монацита в нем немного – доли процента. К примеру, в известных монацитовых россыпях Айдахо (США) тонна песка содержит лишь 330 г монацита.

Поэтому прежде всего получают монацитовый концентрат. Дальше идет разделение по весу - монацит почти в два раза тяжелее песка. После монацитовый концентрат обрабатывают концентрированной серной кислотой, затем водой выполащивают торий и сульфаты РЗЭ - в осадке остается кремнозем и часть циркона. В следующей стадии из смеси удаляют короткоживущий торий и мезоторий (радий-228). Церий выпадает осадком Ce(OH)4, тогда как остальные лантонаиды остаются в растворе. После того как выделен церий, в растворе больше всего лантана (в виде нитрата La(NO3)3, так как на одной из промежуточных стадий серная кислота была заменена азотной, чтобы облегчить дальнейшее разделение). Из этого раствора и получают лантан, добавляя аммиак, нитраты аммония и кадмия. И после выпадения осадка выделяют ещё и кадмий и в конечном счете вы получаем хлорид лантана LaCl3. Электролиз расплавленного хлорида дает лантан чистотой до 99,5%. Еще более чистый лантан (99,79% и выше) получают кальциетермическим способом. Такова классическая традиционная технология.

Как можно понять, процесс далеко не из простых.

 

И даже при этом используются редкоземельные металлы в общирном количестве сфер.

Самое перспективное направление - создание топливных элементов для водородных автомобилей, идея которых уже достаточно давно обсуждается в Китае, Японии, ведь опытные образцы данных машин прямо сейчас эксплуатируются в Германии, той же Японии и Китае.

В качестве еще одной перспективы применения химического элемента лантана современные исследователи видят его в качестве основной составляющей аккумуляторов нового типа с твердым электролитом.

Из материалов, содержащих лантан, изготовляют колесики чрезвычайно популярных и востребованных зажигалок.

Так, оксид лантана применяют для изготовления оптических стекол (так называемого лантанового стекла). Линзы, призмы, изготовленные с применением этого металла, используются в фото- и киноаппаратуре, в астрономической оптике.

Хромит лантана, обработанный стронцием

Так же не теряет своей актуальности работа с керамикой, ведь и там лантан задействуется. И его используют и будут использовать как катализатор для некоторых реакциях.

Подводя итоги можно однозначно сказать, что редкоземельные металлы, а значит и Лантан в том числе, в ближайшие годы будут лишь набирать обороты использования в промышленности. Некоторые страны считают, что водородные автомобили составят конкуренцию электромобилям, но даже если в ближайшее десятилетие этого не случится, то те же двигатели большинства электромобилей в скором времени будут содержать в себе лантановые составляющие. Ну, а остальные промышленности будут постепенно расти, прогрессировать и все так же задействовать в себе чудесные редкоземельные металлы.

[aversun]

2 часа назад, PainsLover сказал:

Люди очень редко разбираются в том, на основе каких веществ работает современная аппаратура, при чем - это совсем не зависит от отрасли промышленности, или банальной повседневности. Эта работа внесет ясность в аспекты некоторых обыденных вещей и расширит ваш кругозор, а ещё приоткроет завесу тайны над перспективными технологиями будущего.

 Лантан был открыт одним из первых среди РЗМ.удесные редкоземельные металлы....

Зачем надо было сюда это писать, переписывая чужой реферат?

https://bobych.ru/referat/93/21805/1.html

И еще надёргав отсюда

https://autogear.ru/article/464/104/himicheskiy-element-lantan-lanthanum-opisanie-svoystva-formula/

Проще было дать ссылку или вы решили показать, что это вы все сами написали, что это ваша работа.

Изменено 2 Марта, 2022 в 09:43 пользователем aversun

[T-34]

5 часов назад, PainsLover сказал:

концентрат обрабатывают концентрированной серной кислотой, затем водой выполащивают торий и сульфаты РЗЭ

Это действо  всегда и везде называлось  выщелачиванием. Старательный переписчик азбучных истин из учебников  придумал новый термин? 

[_agrixolus_]

1 час назад, T-34 сказал:

Старательный переписчик азбучных истин из учебников  придумал новый термин

по ходу - да ! Можно вставить и ""выхолащивать""  ..

Все равно ни кто не будет из руд (выполащивать - выщелачивать - выкепячивать - выжаривать)) -  ланталы танталы...

проще - сплавить упорные оксиды с карбонатами или сульфатами..

В лабороаторных и каловаровских методах

В промышленных и на производствах - выщелачивать ... если не помогает - выполащивать.

___________________________________________________________________________________________________________________

Изменено 2 Марта, 2022 в 14:43 пользователем _agrixolus_

[aversun]

6 часов назад, T-34 сказал:

Это действо  всегда и везде называлось  выщелачиванием. Старательный переписчик азбучных истин из учебников  придумал новый термин? 

В свое время я писал диплом и там была тема выщелачивания U и Th из базальтов. Печатала мне его мама,  при прочтении выяснилось, что она везде написала выщепачивание...☺️

Диплом я защитил.

[_agrixolus_]

19 часов назад, aversun сказал:

Диплом я защитил.

В литературе и публицистике  научных трудов по химии  -  и в книгах старых авторов частенько  упоминается " отсасывание" растворов  и жидкостей

... Вместо "откачивания"  - "перекачивания"  как мне казалось более правильным ...  Как то летним вечером с одной 

"Дамой" с маленьким "прицепом" (своих нет) Хотел "расширить " эту тему по химии с проведением практических опытов. так вот она

"Дама" - мне просто обьяснила (без высшего образования ))  - что выражение  в поп_литературе  "отсасывать " относится к жидкостям...   А "откачивать " - к газам !!

Я ушел домой в глубоком раздумье... Это было фиаско !

С ней я не уживусь... Она разрушит все мои  мифологемы - "концепции миросозерцания"

__________________________________________?___________________________________________

Изменено 3 Марта, 2022 в 14:39 пользователем _agrixolus_

[T-34]

19 часов назад, aversun сказал:

она везде написала выщепачивание...

У нас на физтехе была мощная кафедра РРР - редких, рассеянных и радиоактивных элементов. 
Уже в аспирантские годы пришлось как-то сочинять весьма служебную бумагу в контору с названием РосРедмет. Написал что надо, отдал на перепечатку машинистке, и потом в процессе перечитывания чуть не поседел в те младые годы. Ретивая пишбарышня везде вбила РосПредмет. 

Кипишь поднялся до небес. Наутро профессору надо было лететь с этим докладом  в Москву именно в ту контору, где шуток не любили со времен  Лаврентий Палыча и Иосифа Виссарионовича. 

Пришлось снова запастись пронумерованными бланками, и всю ночь самолично перепечатывать все 20 страниц текста, бормоча буквы под нос и тыкая двумя пальцами в пишмашинку Ятрань. 

Успел.  Всё прошло на ура, а ведь не перечитай я текст - запросто мог бы вместо защиты отправиться преподавать физику детишкам в отдаленную сельскую  школу. 
Другие были времена. 

Изменено 3 Марта, 2022 в 14:55 пользователем T-34