Óxido de lantânio - Lanthanum oxide

Óxido de lantânio (III)
Óxido de lantânio (III)
La2O3structure.jpg
Nomes
Nome IUPAC
Óxido de lantânio (III)
Outros nomes

Sesquióxido de lantânio Lanthana
Identificadores
Modelo 3D ( JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.013.819 Edite isso no Wikidata
Número EC
Número RTECS
UNII
  • InChI = 1S / 2La.3O / q2 * + 3; 3 * -2 VerificaY
    Chave: MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N VerificaY
  • [O-2]. [O-2]. [O-2]. [La + 3]. [La + 3]
Propriedades
La 2 O 3
Massa molar 325,809 g / mol
Aparência Pó branco, higroscópico
Densidade 6,51 g / cm 3 , sólido
Ponto de fusão 2.315 ° C (4.199 ° F; 2.588 K)
Ponto de ebulição 4.200 ° C (7.590 ° F; 4.470 K)
Insolúvel
Gap de banda 4,3 eV
−78,0 · 10 −6 cm 3 / mol
Estrutura
Hexagonal, hP5
P-3m1, No. 164
Perigos
Riscos principais Irritante
Ficha de dados de segurança SDS externo
Pictogramas GHS GHS07: Nocivo
Palavra-sinal GHS Aviso
H315 , H319 , H335
P261 , P280 , P301 + 310 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P405 , P501
NFPA 704 (diamante de fogo)
1
Ponto de inflamação Não inflamável
Compostos relacionados
Outros ânions
Cloreto de lantânio (III)
Outros cátions
Óxido de cério (III) Óxido de
escândio (III) Óxido de
ítrio (III) Óxido de
actínio (III)
Compostos relacionados
Óxido de lantânio de alumínio ,
LaSrCoO 4
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

O óxido de lantânio , também conhecido como lantana , fórmula química La 2 O 3 , é um composto inorgânico que contém o elemento terra-rara lantânio e oxigênio . É utilizado em alguns materiais ferroelétricos, como componente de materiais ópticos, e é matéria-prima para determinados catalisadores, entre outros usos.

Propriedades

Pó de La 2 O 3

O óxido de lantânio é um sólido branco, inodoro, insolúvel em água, mas solúvel em ácido diluído. Dependendo do pH do composto, diferentes estruturas cristalinas podem ser obtidas. La 2 O 3 é higroscópico; sob a atmosfera, ele absorve umidade com o tempo e se converte em hidróxido de lantânio. O óxido de lantânio tem propriedades semicondutoras do tipo p e um gap de aproximadamente 5,8 eV. Sua resistividade média à temperatura ambiente é de 10 kΩ · cm, que diminui com o aumento da temperatura. La 2 O 3 tem a energia de rede mais baixa dos óxidos de terras raras, com constante dielétrica muito alta , ε = 27.

Estrutura

Em baixas temperaturas, La 2 O 3 tem uma estrutura de cristal hexagonal AM 2 O 3 . Os átomos de metal La 3+ são circundados por um grupo de 7 coordenadas de átomos de O 2 , os íons de oxigênio estão em uma forma octaédrica ao redor do átomo de metal e há um íon de oxigênio acima de uma das faces octaédricas. Por outro lado, em altas temperaturas, o óxido de lantânio se converte em uma estrutura cristalina cúbica de CM 2 O 3 . O íon La 3+ é circundado por seis íons O 2 em uma configuração hexagonal.

Elementos obtidos de lanthana

Vários elementos foram descobertos como consequência de uma longa análise e decomposição do minério gadolinita . À medida que o minério foi sendo analisado progressivamente, o resíduo recebeu primeiro o rótulo ceria , depois lanthana e, posteriormente , ítria , érbia e terbia . Na ordem da data descoberta, a lista de elementos inclui cério , lantânio , érbio , térbio , ítrio , itérbio , hólmio , túlio , escândio , praseodímio , neodímio e disprósio . Vários desses novos elementos foram descobertos ou isolados por Carl Gustaf Mosander nas décadas de 1830 e 1840.

Síntese

O óxido de lantânio pode ser cristalizado em vários polimorfos .

Para produzir La 2 O 3 hexagonal , uma solução 0,1 M de LaCl 3 é pulverizada sobre um substrato pré-aquecido, geralmente feito de calcogenetos metálicos. O processo pode ser visto como ocorrendo em duas etapas - hidrólise seguida de desidratação:

2 LaCl 3 + 3 H 2 O → La (OH) 3 + 3 HCl
2 La (OH) 3 → La 2 O 3 + 3 H 2 O

Uma rota alternativa para a obtenção de La 2 O 3 hexagonal envolve a precipitação de La (OH) 3 nominal da solução aquosa usando uma combinação de 2,5% de NH 3 e o surfactante dodecil sulfato de sódio seguido de aquecimento e agitação por 24 horas a 80 ° C:

2 LaCl 3 + 3 H 2 O + 3 NH 3 → La (OH) 3 + 3 NH 4 Cl

Outras rotas incluem:

2 La 2 S 3 + 3 CO 2 → 2 La 2 O 3 + 3 CS 2

Reações

O óxido de lantânio é usado como aditivo para desenvolver certos materiais ferroelétricos, como Bi 4 Ti 3 O 12 dopado com La (BLT). O óxido de lantânio é usado em materiais ópticos; frequentemente, os vidros ópticos são dopados com La 2 O 3 para melhorar o índice de refração do vidro, a durabilidade química e a resistência mecânica.

3 B 2 O 3 + La 2 O 3 → 2 La (BO 2 ) 3

Quando esta reação 1: 3 é misturada em um compósito de vidro, o alto peso molecular do lantânio causa um aumento da mistura homogênea do fundido que leva a um ponto de fusão mais baixo. A adição de La 2 O 3 ao fundido de vidro leva a uma temperatura de transição de vidro mais alta de 658 ° C a 679 ° C. A adição também leva a uma maior densidade, microdureza e índice de refração do vidro.

Usos e aplicações

La 2 O 3é usado para fazer vidros ópticos, aos quais este óxido confere densidade, índice de refração e dureza aumentados. Junto com os óxidos de tungstênio , tântalo e tório , o La 2 O 3 melhora a resistência do vidro ao ataque de álcalis. La 2 O 3 é um ingrediente para a fabricação de materiais piezoelétricos e termoelétricos. Os conversores de gases de escape de automóveis contêm La 2 O 3 . La 2 O 3 também é usado em telas intensificadoras de imagens de raios-X, fósforos, bem como cerâmicas dielétricas e condutoras. Emite um brilho intenso.

La 2 O 3 foi examinado para o acoplamento oxidativo do metano .

Os filmes de La 2 O 3 podem ser depositados por muitos métodos diferentes, incluindo disposição química do vapor , deposição da camada atômica , oxidação térmica , pulverização catódica e pirólise por spray . As deposições desses filmes ocorrem em uma faixa de temperatura de 250–450 ° C. Filmes policristalinos são formados a 350 ° C.

Os eletrodos de tungstênio La 2 O 3 estão substituindo os eletrodos de tungstênio toriado na soldagem a arco de gás tungstênio (TIG) devido a questões de segurança com a radioatividade de tório.

Referências