లాంథనం

భౌతిక

లాంథనమ్ అనేది లాంథనైడ్ సిరీస్ లోని మొదటి మూలకం. ఆవర్తన పట్టికలో, ఇది క్షార మృత్తిక లోహం బేరియంకు కుడి వైపున, సీరియంకు ఎడమ వైపున కనిపిస్తుంది. దీని స్థానం వివాదాస్పదమైంది. అయితే 2021 IUPAC తాత్కాలిక నివేదికతో పాటు విషయాన్ని అధ్యయనం చేసే చాలా మంది ఎఫ్-బ్లాక్ మూలకాలలో మొదటి స్థానంలో లాంథనమ్‌ను ఉంచాలని భావిస్తారు. ^{[7] [8] [9] [10] [11]} లాంథనమ్ పరమాణువు యొక్క 57 ఎలక్ట్రాన్లు కాన్ఫిగరేషన్ [Xe]5d¹6s² లో నోబుల్ గ్యాస్ కోర్ వెలుపల మూడు వేలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లతో అమర్చబడి ఉంటాయి. రసాయన ప్రతిచర్యలలో, లాంథనమ్ దాదాపు ఎల్లప్పుడూ ఈ మూడు వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్‌లను 5d, 6s సబ్‌షెల్‌ల నుండి వదిలివేసి +3 ఆక్సీకరణ స్థితిని ఏర్పరుస్తుంది. ఈ క్రమంలో ఇది దీనికి ముందరి నోబుల్ గ్యాస్ జినాన్ యొక్క స్థిరమైన ఆకృతీకరణను సాధిస్తుంది. ^[12] కొన్ని లాంథనమ్(II) సమ్మేళనాలు చాలా తక్కువ స్థిరంగా ఉంటాయి. ^[13]

లాంథనైడ్‌లలో, లాంథనమ్ అసాధారణమైనది. దాని తరువాత వచ్చే లాంథనైడ్‌ల లాగా బలమైన పారా అయస్కాంతం కాదు. ఎందుకంటే దీనికి ఒకే గ్యాస్-ఫేజ్ అణువుగా 4f ఎలక్ట్రాన్‌లు లేవు. అందువల్ల ఇది చాలా బలహీనమైన పారా అయస్కాంత లోహం. ^[14] అయితే, లాంథనమ్ యొక్క 4f షెల్ రసాయన వాతావరణంలో పాక్షికంగా ఆక్రమించబడి రసాయన బంధంలో పాల్గొంటుంది. ^[15] ఉదాహరణకు, ట్రైవాలెంట్ లాంథనైడ్‌ల ద్రవీభవన బిందువులు ( యూరోపియం, యెటర్‌బియం మినహా) 6s, 5d, 4f ఎలక్ట్రాన్‌ల సంకరీకరణ పరిధికి సంబంధించినవి (4f ప్రమేయంతో తగ్గడం). ^[16] వాటిలో రెండవ అత్యల్ప ద్రవీభవన స్థానం 920 °C లాంథనందే. (యూరోపియం, యెట్టర్బియంలు తక్కువ ద్రవీభవన బిందువులను కలిగి ఉంటాయి, ఎందుకంటే అవి ప్రతి అణువుకు మూడు కాకుండా రెండే ఎలక్ట్రాన్‌లను డీలోకలైజ్ చేస్తాయి. ) ^[17] ఎఫ్ ఆర్బిటాల్స్ యొక్క ఈ రసాయన లభ్యత లాంథనమ్ గ్రౌండ్-స్టేట్ కాన్ఫిగరేషన్ క్రమరహితంగా ఉన్నప్పటికీ ^[18] ఎఫ్-బ్లాక్‌లో ఉంచడాన్ని సమర్థిస్తుంది.

రసాయన

ఆవర్తన ధోరణులను బట్టి ఊహించినట్లు గానే, లాంథనైడ్స్ లోకెల్లా అతిపెద్ద పరమాణు వ్యాసార్థం లాంథనమ్‌కు ఉంది. అందుచేత ఇది, వాటిలో అత్యంత రియాక్టివ్‌గా ఉంటుంది, గాలిలో చాలా వేగంగా మసకబారుతుంది, చాలా గంటల తర్వాత పూర్తిగా నల్లగా మారిపోతుంది. . కాల్షియం ఆక్సైడ్ వలె క్షారంగా ఉండే లాంథనమ్(III) ఆక్సైడ్, La₂O₃ ఏర్పడుతుంది. ^[19] లాంథనమ్ యొక్క సెంటీమీటర్-పరిమాణ నమూనా ఒక సంవత్సరంలో పూర్తిగా క్షీణిస్తుంది. ఎందుకంటే దాని ఆక్సైడ్ అల్యూమినియం, స్కాండియం, యట్రియం, లుటీషియం లలో ఉన్నట్లు రక్షిత ఆక్సైడ్ పూత లాగా కాకుండా ఇనుప తుప్పు లాగా ఏర్పడుతుంది. ^[20] లాంథనమ్ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద హాలోజన్‌లతో చర్య జరిపి ట్రైహలైడ్‌లను ఏర్పరుస్తుంది. వేడి చేసినపుడు అలోహాలు కాని నత్రజని, కార్బన్, సల్ఫర్, భాస్వరం, బోరాన్, సెలీనియం, సిలికాన్, ఆర్సెనిక్‌లతో కలిసి బైనరీ సమ్మేళనాలను ఏర్పరుస్తుంది. ^[12] లాంథనం నీటితో నెమ్మదిగా చర్య జరిపి లాంథనమ్(III) హైడ్రాక్సైడ్, La(OH) ₃ ని ఏర్పరుస్తుంది. ^[21] పలుచనైన సల్ఫ్యూరిక్ యాసిడ్‌లో, లాంథనం తక్షణమే ఆక్వేటేడ్ ట్రిపోజిటివ్ అయాన్‌ను ఏర్పరుస్తుంది [La(H₂O)₉]³⁺: La³⁺ లో d లేదా f ఎలక్ట్రాన్‌లు లేనందున ఇది సజల ద్రావణంలో రంగులేనిది. ^[21] అరుదైన భూ మూలకాలలో లాంథనమ్ అత్యంత బలమైన, అత్యంత గట్టి క్షారం. ఇది వాటిలో అతిపెద్దది కావడం కూడా దీనికి కారణమే. ^[22]

ఐసోటోపులు

సహజంగా లభించే లాంథనమ్ రెండు ఐసోటోప్‌లతో రూపొందించబడింది - స్థిరమైన ¹³⁹La, ఆదిమ దీర్ఘ-కాల రేడియో ఐసోటోప్ ¹³⁸La. ¹³⁹La చాలా వరకు సమృద్ధిగా ఉంది, ఇది సహజ లాంథనమ్‌లో 99.910% ఉంటుంది: ఇది s- ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి అవుతుంది (స్లో న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్, ఇది తక్కువ నుండి మధ్యస్థ ద్రవ్యరాశి నక్షత్రాలలో సంభవిస్తుంది). r- ప్రక్రియ (కోర్-కోలాప్స్ సూపర్నోవాలో సంభవించే వేగవంతమైన న్యూట్రాన్ క్యాప్చర్). ఇది లాంథనమ్ యొక్క ఏకైక స్థిరమైన ఐసోటోప్. చాలా అరుదైన ఐసోటోప్ ¹³⁸La అనేది 1.05×10¹¹ సంవత్సరాల సుదీర్ఘ అర్ధ-జీవితం ఉన్న కొన్ని ఆదిమ బేసి-బేసి కేంద్రకాలలో ఒకటి. ఇది ప్రోటాన్-రిచ్ p-న్యూక్లియైలలో ఒకటి, దీన్ని s- లేదా r- ప్రక్రియలలో ఉత్పత్తి చేయలేరు. ¹³⁸La, ఇంకా అరుదైన <sup id="mwtQ">180m</sup> Ta తో పాటు, ν- ప్రక్రియలో ఉత్పత్తి అవుతుంది. ఇక్కడ న్యూట్రినోలు స్థిరమైన కేంద్రకాలతో సంకర్షణ చెందుతాయి. ^[23] అన్ని ఇతర లాంథనమ్ ఐసోటోప్‌లు సింథటిక్‌గా ఉంటాయి: ¹³⁷La మినహా (అర్థ జీవితం 60,000 సంవత్సరాలు) వాటన్నిటికీ ఒక రోజు కంటే తక్కువ అర్ధ జీవితం ఉంటుంది. చాలా వాటికి ఒక నిమిషం కంటే తక్కువే ఉంటుంది. ¹³⁹La, ¹⁴⁰La ఐసోటోపులు యురేనియం యొక్క విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులుగా ఏర్పడతాయి. ^[24]

లాంథనమ్ లాంథనైడ్‌లన్నిటి లోకీ మూడవ అత్యంత సమృద్ధిగా ఉండే మూలకం. ఇది భూమి పెంకులో 39 mg/kg, నియోడైమియం 41.5 mg/kg, సిరియం 66.5 mg/kg ల తరువాత ఉంటుంది.. ఇది భూమి పెంకులో సీసం కంటే దాదాపు మూడు రెట్లు అధికంగా ఉంటుంది. ^[25] "అరుదైన భూ లోహాలు" అని పిలవబడే వాటిలో ఉన్నప్పటికీ, లాంథనమ్ అంత అరుదైనదేమీ కాదు. కానీ దీనికి ఆ పేరు పెట్టటానికి కారణం ఇది సున్నం, మెగ్నీషియా వంటి "సాధారణ మూలకాల" కంటే అరుదైనదే. చారిత్రికంగా కొన్ని నిక్షేపాలు మాత్రమే తెలుసు. లాంథనమ్‌ను అరుదైన భూ లోహంగా పరిగణిస్తారు, ఎందుకంటే దానిని తవ్వే ప్రక్రియ కష్టం, సమయం తీసుకుంటుంది, ఖరీదైనది. లాంథనమ్ అరుదైన భూమి ఖనిజాలలో కనిపించే ఆధిపత్య లాంథనైడ్, వాటి రసాయన సూత్రాలలో సాధారణంగా సీరియం తరువాత ఉంటుంది. La-ఆధిపత్య ఖనిజాలకు అరుదైన ఉదాహరణలు మోనాజైట్-(La), లాంథనైట్-(La). ^[26]

లాంథనమ్ లోహపు ఆక్సైడ్‌ను అమ్మోనియం క్లోరైడ్ లేదా ఫ్లోరైడ్, హైడ్రోఫ్లోరిక్ యాసిడ్‌ లతో కలిపి 300-400 °C వరకు వేడి చేయడం ద్వారా దాని క్లోరైడ్ లేదా ఫ్లోరైడ్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తారు : ^[27]

La₂O₃ + 6 NH₄Cl → 2 LaCl₃ + 6 NH₃ + 3 H₂O

ఆ తర్వాత శూన్యంలో లేదా ఆర్గాన్ వాతావరణంలో క్షార లేదా క్షార మృత్తిక లోహాలతో ఆ క్లోరైడును/ఫ్లోరైడును రిడక్షన్ చేస్తారు:

LaCl ₃ + 3 Li → La + 3 LiCl

అలాగే, అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అన్‌హైడ్రస్ LaCl_3, NaCl లేదా KCl కరిగిన మిశ్రమాన్ని విద్యుద్విశ్లేషణ చేసి స్వచ్ఛమైన లాంథనమ్‌ను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు.

లాంథనంను మొదటగా గ్యాస్ లాంతరు మాంటిల్స్‌లో వాడారు. కార్ల్ ఆయర్ వాన్ వెల్స్‌బాచ్ లాంథనమ్ ఆక్సైడ్, జిర్కోనియం ఆక్సైడ్ మిశ్రమాన్ని ఉపయోగించాడు, దానిని అతను ఆక్టినోఫోర్ అని పిలిచాడు. 1886లో పేటెంట్ పొందాడు. ఒరిజినల్ మాంటిల్స్ ఆకుపచ్చ-లేతరంగు కాంతిని అందించాయి. అవి అంతగా విజయవంతం కాలేదు. 1887లో అట్జెర్స్‌డోర్ఫ్‌లో కర్మాగారాన్ని స్థాపించిన అతని మొదటి కంపెనీ 1889 ^[28] లో విఫలమైంది.

లాంథనమ్ యొక్క ఆధునిక ఉపయోగాలు:

• నికెల్-మెటల్ హైడ్రైడ్ బ్యాటరీల యానోడిక్ పదార్థం కోసం ఉపయోగించే ఒక పదార్థం La(Ni
  _3.6Mn
  _0.4Al
  _0.3Co
  _0.7). ఇతర లాంథనైడ్‌లను తీయడానికి అధిక వ్యయం కారణంగా, స్వచ్ఛమైన లాంథనమ్‌కు బదులుగా 50% కంటే ఎక్కువ లాంథనమ్‌తో కూడిన మిస్‌మెటల్‌ను ఉపయోగిస్తారు. ఈ సమ్మేళనం AB
  ₅ లాంటి ఇంటర్‌మెటాలిక్ రకం. ^[29] NiMH బ్యాటరీలు USలో విక్రయించబడుతున్న అనేక టయోటా ప్రియస్ కారు మోడళ్లలో చూడవచ్చు. ఈ పెద్ద నికెల్-మెటల్ హైడ్రైడ్ బ్యాటరీల ఉత్పత్తికి భారీ మొత్తంలో లాంథనమ్ అవసరం. 2008 టయోటా ప్రియస్ NiMH బ్యాటరీకి 10 to 15 kilograms (22 to 33 lb) లాంథనం అవసరం. ఇంజనీర్లు ఇంధన సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి సాంకేతికతను పుష్ చేస్తున్నందున, వాహనానికి రెండింతలు లాంథనమ్ అవసరమవుతుంది. ^{[30] [31]}
• హైడ్రోజన్ స్పాంజ్ మిశ్రమాల్లో లాంథనమ్‌ను ఉంటుంది. ఈ మిశ్రమాలు రివర్సిబుల్ అధిశోషణ ప్రక్రియలో తమ సొంత పరిమాణానికి 400 రెట్లు హైడ్రోజన్ వాయువును నిల్వ చేయగలవు. అలా చేసిన ప్రతిసారీ ఉష్ణ శక్తి విడుదల అవుతుంది; అందువల్ల ఈ మిశ్రమాలు శక్తి పరిరక్షణ వ్యవస్థలలో అవకాశాలను కలిగి ఉంటాయి. ^[32]
• మిష్‌మెటల్, తేలికైన ఫ్లింట్‌లలో ఉపయోగించే పైరోఫోరిక్ మిశ్రమం. ఇందులో 25% నుండి 45% లాంథనమ్‌ ఉంటుంది. ^[33]
• లాంథనమ్ ఆక్సైడ్, బోరైడ్ ఎలక్ట్రానిక్ వాక్యూమ్ ట్యూబ్‌లలో ఎలక్ట్రాన్ల బలమైన ఉద్గారతతో వేడి కాథోడ్ పదార్థాలుగా ఉపయోగపడతాయి. LaB
  ₆ స్ఫటికాలు ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోప్‌లు, హాల్-ఎఫెక్ట్ థ్రస్టర్‌ల కోసం హై-బ్రైట్‌నెస్, ఎక్స్‌టెన్డెడ్-లైఫ్, థర్మియోనిక్ ఎలక్ట్రాన్ ఎమిషన్ సోర్స్‌లలో ఉపయోగిస్తారు.
• లాంథనమ్ ట్రైఫ్లోరైడ్ ( LaF
  ₃</br> LaF
  ₃ ) ZBLAN అనే భారీ ఫ్లోరైడ్ గాజులో ఒక ముఖ్యమైన భాగం. ఈ గ్లాస్ ఇన్‌ఫ్రారెడ్ శ్రేణిలో అత్యుత్తమ ప్రసారాన్ని కలిగి ఉంది. అందువల్ల ఫైబర్-ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్‌లలో దీన్ని వాడతారు.^[34]
• సీరియం-డోప్డ్ లాంథనమ్ బ్రోమైడ్, లాంథనమ్ క్లోరైడ్ ఇటీవలి అకర్బన సింటిలేటర్లు. వీటికి అధిక కాంతి దిగుబడి, ఉత్తమ శక్తి స్పష్టత వేగవంతమైన ప్రతిస్పందన ఉంటాయి.
• కార్బన్ ఆర్క్ దీపాల్లో కాంతి నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి అరుదైన భూ మూలకాల మిశ్రమాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ముఖ్యంగా సినిమా రంగంలో స్టూడియో లైటింగు, సినిమా ప్రొజెక్షన్ కోసం కార్బన్ ఆర్క్ ల్యాంప్‌లను వాడే రోజుల్లో 25% వరకూ అరుదైన మూలకాలను వాడేవారు. ^{[32] [35]}
• లాంథనం(III) ఆక్సైడ్ ( La
  ₂O
  ₃) గ్లాస్ క్షార నిరోధకతను మెరుగుపరుస్తుంది.
• ఉక్కుకు చిన్న మొత్తంలో లాంథనమ్‌ను చేర్చితే దాని సున్నితత్వం, దెబ్బలకు నిరోధకత, డక్టిలిటీలు మెరుగుపడతాయి. అయితే మాలిబ్డినమ్‌కు లాంథనమ్‌ను జోడిస్తే దాని కాఠిన్యం, ఉష్ణోగ్రతలో వచ్చే తేడాల పట్ల సున్నితత్వం తగ్గుతాయి. ^[32]
• ఆల్గేను పోషించే ఫాస్ఫేట్‌లను తొలగించడానికి అనేక పూల్ ఉత్పత్తులలో చిన్న మొత్తంలో లాంథనమ్ ఉంటుంది. ^[36]
• టంగ్‌స్టన్ ఆర్క్ వెల్డింగ్ ఎలక్ట్రోడ్‌లలో రేడియోధార్మిక థోరియంకు ప్రత్యామ్నాయంగా లాంథనమ్ ఆక్సైడ్‌ను ఉపయోగిస్తారు. ^{[37] [38]}
• లాంథనమ్ యొక్క వివిధ సమ్మేళనాలు, ఇతర అరుదైన-భూ మూలకాలు (ఆక్సైడ్లు, క్లోరైడ్లు మొదలైనవి) వివిధ ఉత్ప్రేరకానికి సంబంధించిన భాగాలు. ^[39]
• లాంథనమ్-బేరియం రేడియోమెట్రిక్ డేటింగ్ రాళ్ళు, ఖనిజాల వయస్సును అంచనా వేయడానికి ఉపయోగిస్తారు.
• చివరి దశ మూత్రపిండ వ్యాధిలో కనిపించే హైపర్‌ఫాస్ఫేటిమియా కేసుల్లో అదనపు ఫాస్ఫేట్‌ను శోషించడానికి లాంథనమ్ కార్బోనేట్ ఔషధంగా (ఫోస్రెనోల్, షైర్ ఫార్మాస్యూటికల్స్ ) ఆమోదం పొందింది. ^[40]
• లాంథనమ్ ఫ్లోరైడ్‌ను ఫాస్ఫార్ ల్యాంప్ కోటింగ్‌లలో ఉపయోగిస్తారు. ^[41]
• లాంథనమ్‌ను పరమాణు జీవశాస్త్రంలో ఎలక్ట్రాన్-డెన్స్ ట్రేసర్‌గా ఉపయోగిస్తారు.
• లాంథనమ్-కలిపిన బెంటోనైట్‌ను (లేదా ఫాస్లాక్) సరస్సులలో నీటి నుండి ఫాస్ఫేట్‌లను తొలగించడానికి ఉపయోగిస్తారు.
• లాంథనమ్ టెల్యురైడ్ (La₃Te₄) దాని గణనీయమైన మార్పిడి సామర్థ్యాల కారణంగా రేడియో ఐసోటోప్ పవర్ సిస్టమ్ (న్యూక్లియర్ పవర్ ప్లాంట్) రంగంలో వాడతారు.

లాంథనం
ప్రమాదాలు
జి.హెచ్.ఎస్.పటచిత్రాలు
జి.హెచ్.ఎస్.సంకేత పదం	Danger
జి.హెచ్.ఎస్.ప్రమాద ప్రకటనలు	H260
GHS precautionary statements	P223, P231+232, P370+378, P422[42]
| colspan=2 style="text-align:center;" |  (what is  Y N ?)Except where noted otherwise, data are given for materials in their standard state (at 25 °C, 100 kPa)
Infobox references

లాంథనమ్‌లో తక్కువ నుండి మితమైన స్థాయి విషం ఉంటుంది. దాన్ని జాగ్రత్తగా వాడాలి. లాంథనమ్ ద్రావణాలను ఇంజెక్షన్ చేస్తే హైపర్గ్లైసీమియా, తక్కువ రక్తపోటు, ప్లీహము క్షీణత, హెపాటిక్ మార్పులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కార్బన్ ఆర్క్ లైట్‌లోని అప్లికేషన్ వల్ల ప్రజలు అరుదైన భూ మూలకాల ఆక్సైడ్‌లు, ఫ్లోరైడ్‌లకు గురికావడానికి దారితీసింది, ఇది కొన్నిసార్లు న్యుమోకోనియోసిస్‌కు దారితీసింది. ^{[43] [44]} La³⁺ అయాన్ పరిమాణంలో Ca²⁺ అయాన్‌తో సమానంగా ఉన్నందున, దీన్ని కొన్నిసార్లు వైద్య అధ్యయనాలలో Ca²⁺ కు ప్రత్యామ్నాయంగా ఉపయోగిస్తారు. ^[45] లాంథనమ్, ఇతర లాంథనైడ్‌ల మాదిరిగానే, మానవ జీవక్రియను ప్రభావితం చేస్తుంది. కొలెస్ట్రాల్ స్థాయిలను తగ్గిస్తుంది, రక్తపోటు, ఆకలి, రక్తం గడ్డకట్టే ప్రమాదాన్ని తగ్గిస్తుంది. మెదడులోకి ఇంజెక్ట్ చేసినప్పుడు, ఇది మార్ఫిన్, ఇతర ఓపియేట్‌ల మాదిరిగానే పెయిన్‌కిల్లర్‌గా పనిచేస్తుంది. అయితే, దీని వెనుక ఉన్న విధానం ఇంకా తెలియదు. ^[45]