Tlenek lantanu

Tlenek lantanu
Kristallstruktur Lanthanoid-A-Typ.png
__ La 3+     __ O 2–
Struktura krystaliczna tlenku lantanu

Tlenek lantanu w proszku.jpg
2 O 3proszek w szkiełku zegarkowym
Identyfikacja
Synonimy

tlenek lantanu ( III )

N O CAS 1312-81-8
N O ECHA 100,013,819
N O WE 215-200-5
N O RTECS OE5330000
PubChem 150906
UŚMIECHY 1S / 2La.3O / q2 * + 3; 3 * -2
PubChem , widok 3D
InChI Std. InChI: widok 3D
InChI = [O-2]. [O-2]. [O-2]. [La + 3]. [La + 3]
Std. InChIKey:
MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N
Właściwości chemiczne
Brute formula 2 O 3
Masa cząsteczkowa 325,8091 ± 0,001  g / mol
La 85,27%, O 14,73%,
Właściwości fizyczne
T ° fuzji 2315  ° C
* Temperatura wrzenia 4200  ° C
Masa objętościowa 6,51  g · cm -3
Środki ostrożności
NFPA 704

Symbol NFPA 704.

0 0 1  
Jednostki SI i STP, chyba że określono inaczej.

Tlenek lantanu jest związek chemiczny o wzorze : La 2 O 3. To półtoratlenek od lantanu , o ziem rzadkich . To jest w postaci białego proszku krystalizuje w układ trójkątny , a grupą przestrzenną P 3 m 1 ( n o  164). Te kationy lantanu La 3+ są skoordynowane siedmiu anionów tlenek O 2- jako oktaedrycznej geometrii siódmy anionu leżącego nad jednym z powierzchniami ośmiościanu . Jest to p- typu półprzewodnikowego o pasmo wzbronione od 5,8 eV . Nierozpuszczalny w wodzie, rozpuszczalny w rozcieńczonych kwasach . Higroskopijny , stopniowo pochłania wilgoć z powietrza, dając wodorotlenek lantanu La (OH) 3 . Jego rezystywność w temperaturze otoczenia jest rzędu 10  kΩ cm , wartość, która maleje wraz ze wzrostem temperatury. Jego przenikalność jest równa ε = 27 .

Produkcja

Tlenek lantanu można otrzymać przez rozpylenie roztworu chlorku lantanu (III)  (en) LaCl 3przy 0,1  mol / l na podgrzanym podłożu, zwykle wykonanym z chalkogenku metalu , zgodnie z procesem, który można przedstawić w dwóch etapach przechodzenia przez wodorotlenek lantanu La (OH) 3- hydroliza, a następnie odwodnienie  :

LaCl 3 (en) + 3 H 2 O⟶ La (OH) 3+ 3 HC1  ; 2 La (OH) 3⟶ 2 O 3+ 3 H 2 O.

Możliwe jest również zastosowanie procesu zol-żel polegającego na wytrąceniu La (OH) 3w roztworze wodnym z amoniakiem NH 32,5% i laurylosiarczan sodu CH 3 (CH 2 ) 11 SO 4 Naa następnie ogrzewanie z mieszaniem przez 24  h w 80  ° C  :

2 LaCl 3 (en) + 3 H 2 O+ 3 NH 3⟶ La (OH) 3+ 3 NH 4 Cl.

Inne trasy syntetyczne to na przykład:

2 2 S 3+ 3 CO 2⟶ 2 2 O 3+ 3 CS 2 ; 2 La 2 (SO 4 ) 3⟶ 2 2 O 3+ 6 SO ( rozkład termiczny ).

Aplikacje

Tlenek lantanu stosuje się jako dodatek do rozwoju niektórych ferroelektryczne materiałów , takich jak bizmut tytanianu domieszkowanego z lantanu La BI 4 Ti 3 O 12(KAWAŁEK). Okulary optyczne są często domieszkowane La 2 O 3poprawić ich współczynnik załamania światła , trwałość chemiczną i odporność mechaniczną. Z trójtlenkiem wolframu WO 3, tlenek tantalu (V) V 2 O 5i tor dwutlenek ThO 2tlenek lantanu poprawia odporność tych okularów na podstawowe ataki . Występuje w katalizatorach . Pozwala to na przykład w celu obniżenia temperatury topnienia z okularami boranu  (cale) , na przykład w stosunku 1: 3:

3 B 2 O 3+ 2 O 3⟶ 2 La (BO 2 ) 3.

Możliwe jest nakładanie cienkich warstw La 2 O 3zastosowaniu kilku metod, w tym osadzanie chemiczne z fazy gazowej ( CVD ), przy czym osadzanie warstwy atomowej ( ALD ), przy czym utlenianie termiczne i napylanie w zakresie temperatur od 250  do  450  ° C . Warstwy tworzą polikrystaliczny w temp . 350  ° C.

Uwagi i odniesienia

  1. obliczona masa cząsteczkowa od „  atomowych jednostek masy elementów 2007  ” na www.chem.qmul.ac.uk .
  2. „  Karta danych o związku tlenku lantanu (III), REacton®, 99,999% (REO)  ” , Alfa Aesar (dostęp 22 października 2020 r . ) .
  3. Arkusz Sigma-Aldrich dotyczący związku tlenku lantanu (III) na bazie 99,999% metali śladowych , przeglądano 22 października 2020 r.
  4. (w) Méndez, JJ Carvajal, Y. Cesteros LF Marsal, E. Martínez-Ferrero, A. Giguere, D. Drouin, P. Salagre P. FORMENTIN J. Pallares, Mr. Aguiló i F. Díaza , „  Photoluminescence and katodoluminescencja ue: La 2 O 3 nanocząstki syntetyzowane kilkoma metodami  ” , Physics Procedia , vol.  8,2010, s.  114-120 ( DOI  10.1016 / j.phpro.2010.10.021 , Bibcode  2010PhPro ... 8..114M , czytaj online )
  5. (w) AF Wells, Structural Inorganic Chemistry , Clarendon Press, Oxford, 1984, str.  546 . ( ISBN  978-0-19-965763-6 )
  6. (w) G. Shang, PW Peacock i J. Robertson , „  Stability and band offsets of nitrated high-dielectric-constant gate oxides  ” , Applied Physics Letters , tom.  84, n o  1, styczeń 2004Artykuł N O  106 ( DOI  10,1063 / 1,1638896 , bibcode  2004ApPhL..84..106S , czytać online )
  7. (w) Xing Yao Feng, Hong Xia Liu, Xing Wang, Lu Zhao, Chen Xi Fei i He-Lei Liu , „  Badanie właściwości elektrycznych wielowarstwowych La 2 O 3 / Al 2 O 3 Dielectric Stacks and LaAlO3 Dielectric Film Deposited by ALD  ” , Nanoscale Research Letters , vol.  12, n o  1,29 marca 2017 rArtykuł n o  230 ( PMID  28359141 , PMCID  5371537 , DOI  10.1186 / s11671-017-2004-1 , bibcode  2017NRL .... 12..230F , czytać online )
  8. (en) SS Kale, KR Jadhav, PS Patil, TP Gujar i CD Lokhande , „  Characterizations of spray- deposed lanthanum oxygen (La 2 O 3 ) cienkie folie  ” , Materials Letters , t.  59, n os  24-25Październik 2005, s.  3007-3009 ( DOI  10.1016 / j.matlet.2005.02.091 , czytaj online )
  9. (en) A. Bahari, A. Anasari i Z. Rahmani , „  Niskotemperaturowa synteza La2O3 i CrO2 przez Sol - gel process  ” , Journal of Engineering and Technology Research , vol.  3, n O  7, lipiec 2011, s.  203-208, artykuł n o  642383112607 ( DOI  10,5897 / JETR.9000050 , czytać online )
  10. (en) NN Vinogradova, LN Dmitruk i OB Petrova , „  Glass Transition and Crystallization of Glasses Based on Rare-Earth Borates  ” , Glass Physics and Chemistry , vol.  30, 2004, s.  1-5 ( DOI  10.1023 / B: GPAC.0000016391.83527.44 , czytaj online )
  11. (w) Jieming CaO, Ji Hongmei, Jinsong Liu Mingbo Zheng Xin Chang Xianjia Ma Aimin Zhang i Xu Qinghua , "  sterowanych syntez sześciokątnym i płytkowego mesostructured tlenku lantanu  " , Materials Letters , tom.  59, n o  4, Luty 2005, s.  408-411 ( DOI  10.1016 / j.matlet.2004.09.034 , czytaj online )