镧系元素

镧系元素是第57号元素镧到71号元素镥15种元素的统称。镧系元素的外层和次外层的电子构型基本相同,电子逐一填充到4f轨道上。镧系元素也属于过渡元素,只是镧系元素新增加的电子大都填入了从外侧数第三个电子层(即4f电子层)中,所以镧系元素又可以称为4f系。为了区别于元素周期表中的d区过渡元素,故又将镧系元素(及锕系元素)称为内过渡元素。由于镧系元素都是金属,所以又可以和锕系元素统称为f区金属。镧系元素用符号Ln表示。

元素周期表中镧和镥之间的一组15个相似元素,称作镧系元素。镧是镧系元素中的第一个元素,其化学符号为La,原子序数为57。镧是一种柔软(可以直接用刀切割)、具有韧性、质地为银白色的金属,暴露在空气中时会慢慢失去光泽。虽然镧被归类为稀土元素,但镧在地壳中元素含量的排名为第28,几乎是铅的三倍。镧对人体没有特别的毒性,但会有一些抗菌活性。

镧化合物有多种用途,广泛用在催化剂、玻璃添加剂、影室摄影灯或投影机的碳弧灯、打火机及火炬中的点火元件、阴极射线管、闪烁体、GTAW电极等产品中。

镍氢电池阳极使用的一种材料是La(Ni3.6Mn0.4Al0.3Co0.7),由于移除其他镧系元素的成本很高,会用含有超过50%镧的混合稀土金属替代纯镧。氢海绵合金中含有镧,在可逆吸附过程中能够储存高达自身体积400倍的氢气,并释放热能,因此氢海绵合金可用于节能系统。氧化镧和六硼化镧在电子真空管中用作热阴极材料,六硼化镧的晶体是电子显微镜和霍尔效应推进器的高亮度、长寿命热电子发射源。

氟化镧用于荧光灯涂层,与氟化铕混合,应用于氟离子选择性电极的晶体膜。氟化镧还是一种名为ZBLAN的重氟化物玻璃的重要组成部分,其在红外范围内具有优异的透射率,广泛用于光纤通信系统。掺铈的溴化镧和氯化镧具有高光输出、最佳能量分辨率和快速响应的性质,是无机闪烁体探测器材料,在商业上广泛用于中子和γ射线的探测器。加入氧化镧的玻璃具有高折射率和低色散性,还能提高玻璃的耐碱性,可制作特殊光学玻璃,如红外吸收玻璃,用于相机和望远镜透镜。将少量镧添加到钢中可提高其抗冲击性和延展性,而将镧添加到钼中会降低其硬度和对温度变化的敏感性。镧和其他稀土元素的各种化合物(氧化物、氯化物等)是各种催化剂的组成部分,例如裂化反应催化剂。

碳酸镧被批准作为一种药物,在肾衰竭出现高磷酸血症时,服用碳酸镧可以调节血清中的磷酸盐达到目标水平。镧改性膨润土可去除水中的磷酸盐,避免湖泊水质富营养化,许多净化泳池产品中含有少量镧,也是为了去除磷酸盐,减少藻类生长。与辣根过氧化物酶一样,镧在分子生物学中用作电子致密示踪剂。

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