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镧
La 57

Lanthanum

镧是一种化学元素,符号为 La,原子序数为 57。它是银白色的软稀土金属,质地较软,熔点 920°C。镧是地壳中第二丰富的稀土元素(约 0.003%),主要从氟碳铈矿和独居石中开采。工业上,镧的最大历史用途是镍氢电池负极——镧镍合金(LaNi₅)是镍氢电池的储氢活性材料(丰田普锐斯混合动力车使用的就是这种电池)。当前镍氢电池正被锂离子电池逐步替代。新兴用途是 NMC 三元高镍锂电池的掺杂元素。此外,镧氧氯是 PET 扫描器的闪烁晶体,碳酸镧用于慢性肾病患者的磷酸盐结合剂。

镧系(稀土) USGS 2025 银白色
原子序数 57Z
原子量 138.905u
价电子数 2
电子排布 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1
密度
6.16g/cm³
熔点
920°C
地壳丰度
32.0ppm
年产量
12000tonnes REO
回收利用率
1%(低回收率;从稀土永磁体和电池废料中回收

为什么用它

镧的化学活性高,其化合物用于石油催化裂化、玻璃抛光与储氢合金;镧与铈混合的镧系金属(mischmetal)易燃,传统上用于打火机打火石。

应用

催化剂储氢合金打火石

应用详解单质与化合物用途

元素的主要用途

镧是镧系稀土的头一个,也是地壳中丰度最高的稀土元素之一,因化学性质活泼,几乎全部以氧化物或合金形式发挥作用,单质金属很少直接出现在消费品里。它的第一大块现代应用是催化:负载在分子筛上的镧(或与铈一起)是石油催化裂化催化剂的关键组分,能把重质油裂化成汽油和柴油馏分,提高汽油收率和辛烷值——全世界炼油厂每年消耗的稀土催化剂里,镧和铈占了大头。第二块是镍氢电池的负极储氢合金:镧系金属与镍、铝、钴形成的 AB5 型合金(最典型的就是 LaNi5)能在常温下可逆地吸放氢气,混合动力车的镍氢电池负极、以及早期笔记本和电动工具电池,都用这种储氢合金。打火石(铈铁混合稀土合金,常含镧)是打火机和信号火源的传统火花剂,至今仍是一次性打火机和户外打火棒的主要成分。光学玻璃领域,氧化镧加入玻璃后能大幅提高折射率,于是变成相机镜头、手机镜头和投影仪镜头里的高折射低色散镧玻璃。在钢铁和有色金属中,镧作为微量稀土添加剂能脱硫、脱氧、细化晶粒,显著改善钢材的韧性和耐蚀性。

常见化合物及其用途

氧化镧(La2O3)是最基础的镧化合物,白色粉末,用于制造高折射率低色散的光学玻璃和镜头镜片,也作为催化剂助剂和陶瓷电容器介质材料,是炼镧金属和镧合金的原料。六硼化镧(LaB6)是一种暗红色陶瓷晶体,电子逸出功极低,是高性能热电子发射阴极材料,广泛用于扫描电子显微镜、透射电镜、电子束光刻和电子束焊接设备的电子枪灯丝,比传统钨丝寿命长、亮度高。LaNi5 即镧镍五金属间化合物,是经典的室温储氢合金,在常温下就能与氢气反应生成 LaNi5H6,吸氢量约为自身体积的上百倍,是镍氢电池负极材料和早期氢储存研究的模型体系,商业化的储氢合金通常用铈、钕、铝、钴部分替代镧和镍以改善循环寿命。

元素小史

1839 年 Mosander 发现

基于该元素的合金 (1)

查看全部合金 → LaNi5

相关元素

Ce · Pr · Nd · Pm · Sm · Eu · Gd · Tb ·

常见问题长尾问答 · 数据驱动

镧的熔点是多少?
920 °C
镧的沸点是多少?
3464 °C
镧的密度是多少?
6.16 g/cm³
镧的原子序数和元素分类是什么?
57 · 镧系(稀土)
镧主要从哪种矿石中提取?
独居石,氟碳铈矿
镧的全球储量是多少?
6000000 tonnes REO
镧的年产量是多少?
12000 tonnes REO
镧主要用在哪些领域?
镧的化学活性高,其化合物用于石油催化裂化、玻璃抛光与储氢合金;镧与铈混合的镧系金属(mischmetal)易燃,传统上用于打火机打火石。
镧是谁在什么时候发现的?
Carl Gustaf Mosander · 1839